工程材料学第1章 钢的合金化基础
材料工程基础-第1章金属材料的制备--冶金
II、作业温度比其他火法冶金过程低； III、分离效率高，综合利用好。在高品位矿石资源逐 渐枯竭的情况下，对储量很大的低品位、成分复杂难 选的贫矿来说，氯化冶金将发挥它的作用。
1.1 冶金工艺
㈡、火法冶金的主要方法 ②氯化冶金 尚有三个问题待解决： I、氯化剂的利用效率和氯化剂的再生返回利用是关 键性问题； II、继续解决氯化冶金设备的防腐蚀； III、环境保护
A 形状控制：电磁铸造、金属薄膜的电磁成行，电磁 塑性成型，悬浮熔炼等
B 驱动金属液体：电磁搅拌，电磁泵 C 抑制流动：磁力制动，抑制波动 D 悬浮：非金属夹杂物的电磁分离 E 热量生成：感应熔炼，电磁加热、电弧熔炼、等离
子熔炼等 F 组织控制：晶粒细（粗）化，非晶金属制备
1.1 冶金工艺
三、电冶金 ㈠电热熔炼 ②电磁熔炼
的化合物析出或造
渣。
◆ 物理法 基于在两相平衡时杂质和主金属在两相
间分
配比的不同。
◇ 利用粗金属凝固或熔化过程中，粗金属中的杂质和主金
属在液–固两相间分配比的不同——熔析精炼、区域精
炼（区域熔炼）。
◇ 利用杂质和主金属蒸气压的不同，因而粗金属蒸发过程
中，其易蒸发的组份将主要进入气相，与难蒸发组分分
离——蒸馏精炼、升华精炼。
1.1 冶金工艺
㈠、火法冶金的基本过程 ②冶炼
氧势图（Ellingham）的形成原理
为了直观地分析和考虑各种元素与氧的亲和能力，了解不同 元素之间的氧化和还原关系，比较各种氧化物的稳定顺序， 埃林汉曾将氧化物的标准生成吉布斯自由能数值折合成元素 与1mol氧气反应的标准吉布斯自由能变化即，将反应：
工程材料学课后习题答案
第一章钢的合金化基础1、合金钢是如何分类的？1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%；中合金钢，含有合金元素总量为5%-10%；中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。
2) 按冶金质量S、P含量分：普通钢，P≤0.04%,S≤0.05%;优质钢，P、S均≤0.03%；高级优质钢，P、S均≤0.025%。
3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？奥氏体稳定化元素, 主要是Ni、Mn、Co、C、N、Cu等铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？1) 碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ，在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。
2) 形成碳化物的规律a) 合金渗碳体—— Mn与碳的亲和力小，大部分溶入α-Fe或γ-Fe中，少部分溶入Fe3C中，置换Fe3C中的Fe而形成合金渗碳体（Mn,Fe）3C; Mo、W、Cr少量时，也形成合金渗碳体b) 合金碳化物——Mo、W 、Cr含量高时，形成M6C(Fe2Mo4C Fe4Mo2C),M23C6(Fe21W2C6 Fe2W21C6)合金碳化物c) 特殊碳化物——Ti 、V 等与碳亲和力较强时i. 当rc/rMe<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）MC、M2C。
ii. 当rc/rMe>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。
★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属；2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度；3) 第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子；4) 位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。
工程材料学知识点
工程材料学知识点第一章材料是有用途的物质。
一般将人们去开掘的对象称为“原料”，将经过加工后的原料称为“材料”工程材料：主要利用其力学性能，制造结构件的一类材料。
主要有：建筑材料、结构材料力学性能：强度、塑性、硬度功能材料：主要利用其物理、化学性能制造器件的一类材料.主要有：半导体材料（Si）磁性材料压电材料光电材料金属材料：纯金属和合金金属材料有两大类：钢铁（黑色金属）非铁金属材料（有色金属）非铁金属材料：轻金属（Ni以前）重金属（Ni以后）贵金属（Ag，Au，Pt，Pd）稀有金属（Zr，Nb，Ta）放射性金属（Ra，U）高分子材料：由低分子化合物依靠分子键聚合而成的有机聚合物主要组成：C，H，O，N，S，Cl，F，Si三大类：塑料（低分子量）：聚丙稀树脂（中等分子量）：酚醛树脂，环氧树脂橡胶（高分子量）：天然橡胶，合成橡胶陶瓷材料：由一种或多种金属或非金属的氧化物，碳化物，氮化物，硅化物及硅酸盐组成的无机非金属材料。
陶瓷：结构陶瓷Al2O3，Si3N4，SiC等功能陶瓷铁电压电材料的工艺性能：主要反映材料生产或零部件加工过程的可能性或难易程度。
材料可生产性：材料是否易获得或易制备铸造性：将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的能力锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量焊接性：利用部分熔体，将两块材料连接在一起能力第二章（详见课本）密排面密排方向fcc{111}<110>bcc{110}<111>体心立方bcc面心立方fcc密堆六方cph点缺陷：在三维空间各方向上尺寸都很小，是原子尺寸大小的晶体缺陷。
类型：空位：在晶格结点位置应有原子的地方空缺，这种缺陷称为“空位”。
间隙原子：在晶格非结点位置，往往是晶格的间隙，出现了多余的原子。
它们可能是同类原子，也可能是异类原子。
异类原子：在一种类型的原子组成的晶格中，不同种类的原子占据原有的原子位置。
《工程材料学1》习题
《工程材料》习题第一章第二章习题一、名称解释疲劳强度、过冷度、晶格、变质处理、晶体结构、晶体二、判断题1、金属结晶的必要条件是快冷。
2、细晶粒金属的强度高但塑性差。
3、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
4、金属的晶界是面缺陷。
晶粒越细，晶界越多，金属的性能越差。
5、纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
6、晶界是一种面缺陷，所以晶界面积越大，金属的机械性能越差。
7、实际金属在不同方向上的性能是不一样的。
8、所有金属材料在拉伸时均有明显的屈服现象。
三、选择题1、决定金属结晶后晶粒大小的因素a)液态金属的形核率b)金属的实际结晶温度c)结晶速率d)晶核的长大速率2、工程上使用的金属材料一般都具有a)各向异性b)各向同性c)伪各向异性d)伪各向同性3、金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度a)越高b)越低c)越接近理论结晶温度d)不能确定4、多晶体的晶粒越细，则其a)强度越高，塑性越好b)强度越高，塑性越差c)强度越低，塑性越好d)强度越低，塑性越差5、同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是a)晶粒尺寸发生变化b)过冷度发生变化c)致密度发生变化d)晶粒长大速度发生变化6、铸造条件下，冷却速度越大，则a)过冷度越大，晶粒越细b)过冷度越大，晶粒越粗c)过冷度越小，晶粒越细d)过冷度越大，晶粒越粗四、填空题1、金属在结晶过程中，冷却速度越大，则过冷度越，晶粒越，强度越，塑性越。
2、金属的结晶主要由和两个基本过程组成。
3、金属结晶过程中，细化晶粒的方法有、和。
4、实际金属中存在、、缺陷。
其中，位错是缺陷，晶界是缺陷。
第三章习题一、名称解释固溶强化弥散强化相金属化合物固溶体二、判断题9、金属化合物相与固溶体相的本质区别在于前者的硬度高、脆性大。
10、由于溶质原子对位错运动具有阻碍作用，因此造成固溶体合金的强度、硬度提高。
11、固溶体的强度、·一定比溶剂金属的强度、硬度高。
三、选择题1、固溶体合金在结晶时a)不发生共晶转变b)要发生共晶转变c)必然有二次相析出d)多数要发生共析转变2、二元合金中，铸造性能最好的合金是：a)固溶体合金b)共晶合金c)共析合金d)包晶成分合金3、同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是：a)晶粒尺寸发生变化b)过冷度发生变化c)致密度发生变化d)晶粒长大速度发生变化4、二元合金中，压力加工性能最好的合金是a)固溶体合金b)共晶合金c)共析合金d)包晶成分合金四、填空题1、强化金属材料的基本方法：、和。
钢的合金化原理
按化学成分分：碳素钢和合金钢；
按工艺特点分：铸钢, 渗碳钢, 易削钢等；
按质量等级分: 普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特 级优质钢。
2. 合金钢的编号方法
含碳量C：一般以平均含碳量的万分之几来表示。 如 30CrMnA: 平均含碳量为0.30%； 60Si2Mn: 平均含碳量为0.60%。
一. 铁基固溶体
1. 置换（代位）固溶体 Ni, Co, Mn与γ-Fe形成无限固溶体。 Cr, V 与α-Fe形成无限固溶体。 其它置换原子与γ- Fe或α- Fe形成有限固溶体。
2. 间隙固溶体 间隙原子：B，C，N，O，H 间隙原子总是部分占据溶剂金属点阵的八面体或四面体间
按照M对Fe-M影响:
扩大γ相区 使A3降低，A4升高。一般为奥氏体形成元素。
缩小γ相区： 使A3升高，A4降低。一般为铁素体形成元素。
扩大γ相区 分为两类：
1）开启γ相区
Mn, Ni, Co
Fe-Ni合金
2）扩大γ相区
有C，N，Cu等。如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区， 构成了钢的热处理的基础。
合金元素M
平均含量小于1.5%时，只标元素。如：20MnVB： 0.20%C, <1.5%Mn, <0.2%V, 微量B；
平 均 含 量 在 1.5-2.49 ％ ， 2.50-3.49 ％ …22.50-23.49 ％…应相应地写为 2, 3，… , 23； 如 55Si2Mn: 0.55%C, 2%Si, <1.5% Mn 0Cr18Ni9Ti: <0.08%C, 18%Cr, 9%Ni, 少量Ti
Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu; Y, Zr, Nb, Mo; W, Ta, La系。
西华大学课程简介参考格式
《材料学》教学大纲适用四年制本科材料科学与工程专业(参考时数：48学时)一、课程代码6000779二、课程的性质本课程是材料科学与工程专业材料工程专业方向本科生的一门学科必修课，电子材料及元器件专业方向和高分子材料工程专业方向的学科选修课。
“材料学”是研究材料的成分，组织结构与性能之间关系的一门技术科学，是一门综合性较强的课程，它将综合运用在《材料科学基础》、《材料工程基础》、《材料性能学》等课程中已经学过的基础知识和专业知识，说明材料的成分、制备及处理工艺、组织与性能之间的关系，以及如何根据服役条件合理地选用材料。
三、课程主要知识点钢的合金化原理，主要介绍合金元素的分类及与铁和碳的相互作用、合金元素对钢相变的影响、合金元素对钢的强韧性的影响；构件用钢、机器零件用钢、工具钢、不锈钢、耐热钢的成分、性能及热处理特点；铸铁的的石墨化、分类及各类铸铁的成分、性能及热处理特点；铝、铜、镁、钛等有色金属的合金化原理、热处理及各类铸造和变形合金的成分、性能特点；陶瓷的力学性能特点及韧化机理。
四、课程基本要求通过本课程的学习，要求学生达到以下基本要求：（1）掌握材料的合金化原理，了解材料成分设计依据。
（2）掌握各类材料成分与热处理工艺，组织与性能之间的关系。
（3）能初步从零件的服役条件出发，对材料提出合理的性能要求，并正确地选用材料和合制地制订工艺。
五、教学目的使学生通过本课程的学习，达到本课程的基本要求，为顺利进入生产实习与毕业论文课程的学习与实践打下良好的基础。
六、学时七、学时分配（一）理论部分（二）实验部分八、推荐教材、参考书1、《结构材料学》，刘锦云主编，哈尔滨工业大学出版社，2008.22、《工程材料学》（修订版），王晓敏编著，哈尔滨工业大学出版社，2002.83、《金属材料学》，西安交通大学王笑天主编，机械工业出版社，1987.94、《钢铁材料及有色金属材料》，崔崑主编，机械工业出版社，1980年5、《精细陶瓷材料》，江东亮主编，中国物质出版社，2000.12九、大纲使用说明1．《材料学》是一门综合性较强的课程，应在学完“材料科学基础”，“材料工程基础”，“材料性能学”等课程之后开设。
金属材料工程专业方向及课程介绍
特种铸造——刘振亭
第一章 熔模铸造 第二章 金属型铸造 第三章 压力铸造 第四章 离心铸造 第五章 其它特种铸造方法
➢§5-1陶瓷型铸造 ➢§5-2低压铸造 ➢§5-3液体金属冲压 ➢§5-4连续铸造 ➢§5-5真空吸铸
焊接工艺学——王喜锋
第1章 焊接电弧 第2章 焊丝的熔化和熔滴过渡 第3章 母材的熔化和焊缝成形 第4章 电弧焊自动控制基础 第5章 埋弧焊 第6章 钨极情性气体保护焊（TIG） 第7章 熔化极氩弧焊（MIG、MAG） 第8章 CO2气体保护电弧焊 第9章 等离子弧焊接与喷涂 第10章 电渣焊 第11章 高能束流焊
复合材料——张文兴
第1章：总论 第2章：复合材料增强体 第3章：聚合物基复合材料 第4章：金属基复合材料 5 陶瓷基复合材料 6 水泥基复合材料 7 碳／碳复合材料
陶瓷工艺学——刘秀兰
第一篇 第一章 第二章 第三章 第二篇 第一章 第二章 第三章 第三篇 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
特种陶瓷生产工艺原理 特种陶瓷粉体的物理性能及其制备 特种陶瓷成型方法 特种陶瓷的烧结 高温结构陶瓷 氧化物陶瓷 非氧化物陶瓷 复合材料 功能陶瓷 电介质陶瓷 铁电陶瓷 敏感陶瓷 导电陶瓷 超导陶瓷 磁性陶瓷 陶瓷的金属化与封接
粉末冶金——罗铁钢
第一章 粉末的制取 第二章 粉末性能及其测定 第三章 成形 第四章 特殊成形 第五章 烧结 第六章 粉末锻造 第七章 粉末材料的孔隙性能与复合的材料的强韧化
热处理工艺——上官晓峰
第一章 金属的加热 第二章 退火和正火 第三章 钢的淬火及回火 第四章 钢的表面淬火 第五章 金属的化学热处理 第六章 热处理工艺设计
近代表面工程技术——夏峰
第一章 绪论 第二章 固体表面的物理化学特征 第三章 表面摩擦与磨损 第四章 表面腐蚀基本理论 第五章 电镀和化学镀 第六章 化学转化膜 第七章 表面涂敷技术 第八章 表面改性技术 第九章 气相沉积技术 第十章 表面微细加工技术 第十一章 表面复合处理技术 第十二章 表面分析测试技术
金属材料学复习思考题2016.5
金属材料学复习思考题（2016.05）第一章钢的合金化原理1-1名词解释（1）合金元素；（2）微合金化元素；（3）奥氏体稳定化元素；（4）铁素体稳定化元素；（5）杂质元素；（6）原位析出；（7）异位析出；（8）晶界偏聚（内吸附）；（9）二次硬化；（10）二次淬火；（11）回火脆性；（12）回火稳定性1-2 合金元素中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？1-3简述合金元素对Fe-Fe31-4 为何需要提高钢的淬透性？哪些元素能显著提高钢的淬透性？（作业）1-5 能明显提高钢回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有什么作用？（作业）1-6合金钢中V，Cr，Mo，Mn等所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。
1-7试解释含Mn和碳稍高的钢容易过热，而含Si的钢淬火温度应稍高，且冷作硬化率较高，不利于冷加工变形加工？（作业）1-8 V/Nb/Ti、Mo/W、Cr、Ni、Mn、Si、B等对过冷奥氏体P转变影响的作用机制。
1-9合金元素对马氏体转变有何影响？1-10如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？1-11如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的异同之处？1-12钢有哪些强化机制？如何提高钢的韧性？（作业）1-13 为什么合金化基本原则是“复合加入”？试举两例说明复合加入的作用机理？（作业）1-14 合金元素V在某些情况下能起到降低淬透性的作用，为什么？而对于40Mn2和42Mn2V，后者的淬透性稍大，为什么？（作业）1-15 40Cr、40CrNi、40CrNiMo钢，其油淬临界淬透性直径分别为25~30 mm、40~60mm和60~100mm，试解释淬透性成倍增大的现象。
（作业）1-16在相同成分的粗晶粒和细晶粒钢中，偏聚元素的偏聚程度有什么不同？（作业）第二章工程结构钢2-1为什么普通低合金钢中基本上都含有不大于1.8%~2.0%的Mn？（作业）2-2试述碳及合金元素在低合金高强度工程结构钢中的作用，为什么考虑采用低碳？提高低合金高强度结构钢强韧性的途径是什么？2-3什么是微合金化钢？微合金化元素在微合金钢中的主要作用有哪些？2-4 V、Nb、Ti这三种微合金元素在低碳（微）合金工程结构钢中，作用有何不同？（作业）2-5针状铁素体钢的合金化、组织和性能特点？2-6低碳贝氏体钢的合金化有何特点？2-7汽车工业用的高强度低合金双相钢，其成分、组织和性能特点是什么？（作业）第三章机械制造结构钢3-1名词解释：1）液析碳化物；2）网状碳化物；3）水韧处理3-2 调质钢和非调质钢在成分、生产工艺、组织和性能方面的异同何在？3-3弹簧钢为什么要求较高的冶金质量和表面质量？为什么弹簧钢中碳含量一般在0.5%~0.75%之间？3-4GCr15钢用作滚动轴承钢时，其中的碳和铬的含量约为多少？碳和铬的主要作用分别是什么？对该钢的基本要求如何？该钢的碳化物不均匀性体现在哪几方面？有何危害，如何这种不均匀性？其预备热处理和最终热处理分别是什么？作用何在？（作业）3-5说明20Mn2钢渗碳后无法直接淬火的原因？高淬透性渗碳钢18Cr2Ni4W的常用热处理工艺（渗碳加淬火回火）有何特点？如何理解？（作业）3-6合金元素对渗碳钢和氮化钢的作用主要体现在哪几方面？Al对氮化钢的作用何在？3-7 钢的切削加工性与材料的组织和硬度之间有什么关系？为获得良好的切削性，中碳钢和高碳钢各自应经过怎样的热处理，得到什么样的金相组织？为什么直径25mm的40CrNiMo钢棒料，经过正火后难以切削？如何经济有效地改善其切削加工性能？3-8 高锰钢在平衡态、铸态、热处理态、使用态四种状态下各是什么组织？在何种情况下具有高耐磨性能？为什么ZGMn13型高锰钢在淬火时能得到全部的奥氏体组织，而缓冷却得到了大量的马氏体？（作业）3-9为什么说淬透性是评定结构钢性能的重要指标？（作业）3-10 用低淬透性钢制作中、小模数的中、高频感应加热淬火齿轮有什么优点？（作业）3-11 某精密镗床主轴采用38CrMoAl钢制造，某重型齿轮镗床主轴采用20CrMnTi钢制造，某普通车床主轴选用40Cr钢。
工程材料的成分、组织、性能、选材、工艺与应用
材料学绪论一、本课程的性质一门研究材料的化学成分，加工工艺，组织、性能及应用几者之间的内在联系，分析如何运用材料科学的基础知识解决各实际问题的综合性，实践性极强的专业课。
二、本课程的目的使学生掌握如下能力：1、对各类工件所用材料进行合理选材和制定正确的热处理工艺（或其它加工工艺），以满足其使用要求。
2、解决工件加工和使用中出现的各类早期失效问题。
3、从事新材料、新工艺的开发和研制的初步能力。
三、工程材料定义工程材料（结构材料）：用来制备在工作环境下承受载荷的工件的材料。
四、参考书工程材料朱张校清华大学出版社金属材料学王笑天机械工业出版社复合材料（二十一世纪新材料丛书）吴人洁天津大学出版社第一章钢的合金化基础一、合金元素（Me）的定义碳钢（碳素钢）：Fe+C+杂质元素（S、P、Si、Mn、O、H、N……）合金钢：Fe+C+合金元素（Me）+杂质元素合金元素：以改善钢的工艺性能和使用性能为目的，人为添加到钢中的元素。
锰（Mn）铬（Cr）钼（Mo）钨（W）钒（V）铌（Nb）钛（Ti）镍（Ni）铜（Cu）钴（Co）硅（Si）硼（B）氮（N）铝（AL）稀土（RE）杂质元素：混入钢中的元素硫（S）磷（P）硅（Si）锰（Mn）氧（O）氢（H）氮（N）二、合金元素的分类及性质1、分类a、按是否形成碳化物（c’）分为：（1）碳化物（c’）形成元素：弱碳化物形成元素，Mn——Mn3C（固溶态）；强碳化物形成元素（Me强）Cr、Mo、W、V、Nb、Ti，其中：Cr、Mo、W（部分固溶态，部分化合态），V、Nb、Ti（化合态）。
（2）非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、B、Cu、Co、RE（固溶态）b、按对Fe-Fe3C相图各区的影响不同分为：（1）扩大F区元素（固溶态）：Cr、Mo、W、V、Nb、Ti、Al、Si（提高A1、A3，使S点左移）。
（2）扩大A区元素：Ni、Cu、Mn、C、N（降低A自由能（G A），增加A 稳定性）。
金属材料学知识点总结
二、金属材料的制备
制备（加工）工艺 冶炼与凝固 成型与热处理
冶金与凝固理论 塑性成型与固态相变理论
二、金属材料的制备
退火(annealing)
普通热处理
正火(normalizing) 淬火(quenching)
整体热 处理
回火(tempering)
热
表面淬火—感应加热、火焰加热、
处
表面热处理
• 使用性能是保证能不能使用；
• 工艺性能是保证能不能生产和制造的问题。 • 两者有时是一致的，有时互相矛盾。
金属材料的力学性能
➢ 力学性能指金属在力的作用下所 显示出的与弹性和非弹性反应相关或 涉及应力-应变关系的性能，如强度、 塑性、弹性、硬度、韧性、疲劳等
力学性能是选择和使用结构金属材料的重要依据。
• 包括工程结构钢（碳素结构钢和低合金高强度钢）和机 械制造结构钢（优质碳素结构钢和合金结构钢）。
• 工模具钢
•可分为碳素工具钢和合金工具钢。或者刃具钢、冷变形模 具钢、热变形模具钢和量具钢等。
• 特殊性能钢
•主要为不锈耐蚀钢和耐热钢，均为合金钢。
钢铁材料
3、按冶金质量分类 • 普通钢：S≤0.055%，P≤0.045%。 • 优质钢：S≤0.035%，P≤0.035%。 • 高级优质钢：S≤0.030%，P≤0.030%。 • 特级优质钢： S≤0.020%，P≤0.025%。 • 注：碳素钢有普通级，而合金钢没有普通级。
1. 材料科学与工程、金属材料学
材料科学与工程的 主要任务
确立两个关系：
• 性能与成分、组织 结构间的关系；
• 组织结构与成分和 加工工艺间的关系
性能 材料应用的基础
提高材料性能的途径
《工程材料学》习题
《工程材料学》习题《工程材料学》习题第一章概论一、解释名词晶体、金属键、离子键、分子键、共价键二、填空题 1、材料科学的任务是揭示材料的之间的相互关系及变化规律。
2、材料的性能主要包括两个方面。
3、晶体物质的基本特征是。
4、固体中的结合键可分为种，它们是、、、。
三、是非题1、晶体是较复杂的聚合体。
2、结构材料是指工程上要求机械性能的材料。
3、物质的状态反映了原子或分子之间的相互作用和它们的热运动。
4、比重较大的金属是黑色金属，比重较小的金属是有色金属。
四、综合分析题1、比较离子晶体与分子晶体的结构特征及性能特点。
2、比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料在结合键上的差别。
第二章金属的结构一、名词解释固溶强化弥散强化相金属化合物固溶体二、是非题1、金属化合物相与固溶体相的本质区别在于前者的硬度高、脆性大。
2、于溶质原子对位错运动具有阻碍作用，因此造成固溶体合金的强度、硬度提高。
3、固溶体的强度、硬度一定比溶剂金属的强度、硬度高。
三、选择题1、固溶体合金在结晶时a)不发生共晶转变b)要发生共晶转变c)必然有二次相析出 d)多数要发生共析转变 2、二元合金中，铸造性能最好的合金是：a)固溶体合金b)共晶合金c)共析合金d)包晶成分合金 3、同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是： a)晶粒尺寸发生变化b)过冷度发生变化c)致密度发生变化d)晶粒长大速度发生变化 4、二元合金中，压力加工性能最好的合金是a)固溶体合金b)共晶合金c)共析合金d)包晶成分合金四、填空题1、强化金属材料的基本方法：、和。
合金的两大基本相是和，其本质区别是。
第三章金属的结晶一、解释名词疲劳强度、组织、过冷度、晶格、变质处理、晶体结构、晶体二、是非题1、金属结晶的必要条件是快冷。
2、细晶粒金属的强度高但塑性差。
3、凡是液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
4、金属的晶界是面缺陷。
晶粒越细，晶界越多，金属的性能越差。
5、纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
2019年金属材料学-金属材料合金化基础(第一章)教案.doc
表1-1 碳素结构钢的牌号、成分和力学性能（摘自GB700-88）注：1.带“*”号处Q235-A、B级沸腾钢锰的质量分数上限为0.60%。
2.本类钢通常不进行热处理而直接使用，因此只考虑其力学性能和有害杂质含量，不考虑碳含量。
图1-1 扩大γ相区并与γ-Fe无限互溶的Fe-Me相图(a)及Fe-Ni相图（2）α相稳定化元素合金元素使A4降低，A3升高，在较宽的成分范围内，促使铁素体形成，即缩小了γ相区。
根据铁与合金元素构成的相图的不同，又可分为如下两种情况：图1-2 扩大γ相区并与γ-Fe有限互溶的Fe-Me相图(a)及Fe-C相图②缩小γ相区(但不能使γ相区封闭) 合金元素使A3升高，降，使相区缩小但不能使其完全封闭。
如图1-4。
这类合金元素有：综上所述，可将合金元素分为两大类：将扩大γ相区的元素称为奥相区的元素称为铁素体的形成元素。
显上述合金元素与铁的相互作用规律，通过控制钢中合金元素的种类和含量，使钢在室温下获得单相组织。
如欲发展奥氏体钢时，需要往钢中加等奥氏体形成元素；欲发展铁素体钢时，需要往钢中加等铁素体形成元素。
图1-4 缩小γ相区的Fe-Me相图(a)及Fe-Nb相图(b)最后应该指出，同时向钢中加入两类合金元素时，其作用往往相互Cr铁素体形成元素，在Cr18%与合金元素的摩尔原子浓度对1000℃时碳在奥氏体中的相对活度系数C f的影响合金元素对C在奥氏体中的扩散激活能和扩散系数的影响如图。
由图可知，碳化物形成元素如Cr、Mo和W等升高扩散激活能，这是由于碳化物形成元素降低了C的活度，图1-6 合金元素对C在奥氏体中的扩散激活能和扩散系数的影响图1-7 合金元素对Fe-Fe3C相图中奥氏体区的影响四、合金元素对钢的热处理的影响合金元素对钢的热处理的影响主要表现在对加热、冷却和回火过程中相变的影响。
图1-8 合金元素对共析温度的影响图1-9 合金元素对共析含碳量的影响奥氏体形成后，还残留有一些稳定性各不相同的碳化物。
工程材料基础知识 课后习题答案
第一章工程材料根底知识参考答案1．金属材料的力学性能指标有哪些？各用什么符号表示？它们的物理意义是什么？答：常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。
强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏〔过量塑性变形或断裂〕的性能。
强度常用材料单位面积所能承受载荷的最大能力〔即应力σ，单位为Mpa〕表示。
塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形〔永久变形〕而不被破坏的能力。
金属塑性常用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示：硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬程度的指标，是一个综合的物理量。
常用的硬度指标有布氏硬度〔HBS、HBW〕、洛氏硬度〔HRA、HRB、HRC等〕和维氏硬度〔HV〕。
以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。
冲击韧性的常用指标为冲击韧度，用符号αk表示。
疲劳强度是指金属材料在无限屡次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。
疲劳强度用σ–1表示，单位为MPa。
2．对某零件有力学性能要求时，一般可在其设计图上提出硬度技术要求而不是强度或塑性要求，这是为什么？答：这是由它们的定义、性质和测量方法决定的。
硬度是一个表征材料性能的综合性指标，表示材料外表局部区域内抵抗变形和破坏的能力，同时硬度的测量操作简单，不破坏零件，而强度和塑性的测量操作复杂且破坏零件，所以实际生产中，在零件设计图或工艺卡上一般提出硬度技术要求而不提强度或塑性值。
3．比拟布氏、洛氏、维氏硬度的测量原理及应用范围。
答：〔1〕布氏硬度测量原理：采用直径为D的球形压头，以相应的试验力F压入材料的外表，经规定保持时间后卸除试验力，用读数显微镜测量剩余压痕平均直径d，用球冠形压痕单位外表积上所受的压力表示硬度值。
实际测量可通过测出d值后查表获得硬度值。
布氏硬度测量范围：用于原材料与半成品硬度测量，可用于测量铸铁；非铁金属〔有色金属〕、硬度较低的钢〔如退火、正火、调质处理的钢〕〔2〕洛氏硬度测量原理：用金刚石圆锥或淬火钢球压头，在试验压力F 的作用下，将压头压入材料外表，保持规定时间后，去除主试验力，保持初始试验力，用剩余压痕深度增量计算硬度值，实际测量时，可通过试验机的表盘直接读出洛氏硬度的数值。
金属材料科学(第一章 钢的合金化)3
γ’相中可以溶入合金元素，钴可以置换镍，钛、钒、铌可以置换 铝，而铁、铬、钼可置换镍也可置换铝。
γ’相中含铌、钽、钨等难熔元素增加，γ’相的强度也增加。
1. 4 钢的强韧化机制
合金化目的：提高性能
结构钢：力学性能
强度与韧性、塑性的矛盾
综合性能：强度与韧性的匹配
高强钢：韧性 疲劳：表面硬度 耐磨：硬度与韧性
Mn↑，使P扩散加快，促进了钢的回火脆性； Mo则相反，是消除或减轻回火脆性的有效元素。
点阵类型：bcc点阵内吸附较fcc强烈
1.6 钢中微量合金元素的作用
一、钢中常见的微量元素
1 微合金化：Ti、V、Nb、Zr、B、N、稀土
2 净化、变质、控制夹杂物形态：
B、Ca、Ti、Zr、稀土
3 改善加工性：S、Ca、Pb、Se、Te、Bi
1. 5 合金元素在晶界的偏聚
二、Me的偏聚（segregation）
偏聚 现象
Me偏聚 → 缺陷处C’> 基体平均C 这种现象也称为吸附现象。
偏聚现象对钢的组织和性能产生了较大影响， 如晶界扩散、晶界断裂、晶界腐蚀、相变形核等 都与此有关.
Me+⊥：溶质原子在刃型位错处吸附，形成柯氏气团； Me+≡ ：溶质原子在层错处吸附形成铃木气团；
20MnSi钢不同晶粒度的低温冲击性能
1. 4 钢的强韧化机制
2、提高钢韧性的合金化途径
1）细化晶粒、组织—— 如Ti、V、Mo；
2）提高冶金质量，降低有害元素含量
3）细化K —— 适量Cr、V，使K小而匀 ； 4）细化亚结构—消除粗大组织 5）利用残余奥氏体韧化 6）利用相变诱发韧性
↑回火稳定性 — 如强K形成元素 ；↓回脆 —— W、Mo ； 在保证强度水平下，适当↓含C量
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第一章 合金化原理主要内容：概念：⑴合金元素：特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。
⑵杂质：冶炼时由原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入的化学元素。
⑶碳钢：含碳量在0.0218-2.11%范围内的铁碳合金。
⑷合金钢：在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢。
①低合金钢：一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。
②中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内的钢。
③高合金钢：一般指合金元素总含量超过10%的钢。
④微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。
1.1 碳钢概论一、碳钢中的常存杂质1.锰（ Mn ）和硅（ Si ）⑴Mn ：W Mn ％<0.8％ ①固溶强化 ②形成高熔点MnS 夹杂物（塑性夹杂物），减少钢的热脆（高温晶界熔化，脆性↑）；⑵Si ：W Si ％<0.5％ ①固溶强化 ②形成SiO2脆性夹杂物；⑶Mn 和Si 是有益杂质，但夹杂物MnS 、SiO2将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降。
2.硫（S ）和磷（P ）⑴S ：在固态铁中的溶解度极小， S 和Fe 能形成FeS ，并易于形成低熔点共晶。
发生热脆 (裂)。
⑵P ：可固溶于α-铁，但剧烈地降低钢的韧性，特别是低温韧性，称为冷脆。
磷可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。
⑶S 和P 是有害杂质，但可以改善钢的切削加工性能。
3．氮（N ）、氢（H ）、氧（O ）⑴N ：在α-铁中可溶解，含过饱和N 的钢析出氮化物—机械时效或应变时效（经变形，沉淀强化，强度↑，塑性韧性↓，使其力学性能改变）。
N 可以与钒、钛、铌等形成稳定的氮化物，有细化晶粒和沉淀强化。
⑵H ：在钢中和应力的联合作用将引起金属材料产生氢脆。
⑶O ：在钢中形成硅酸盐（2MnO•SiO2、MnO•SiO2）或复合氧化物（MgO•Al2O3、碳钢中的常存杂质 碳钢的分类 碳钢的用途 1.1 碳钢概论 主要内容 1.2 钢的合金化原理： ①Me 在钢中的存在形式 ②Me 与铁和碳的相互作用 ③Me 对Fe-Fe3C 相图的影响 ④Me 对钢的热处理的影响 ⑤Me 对钢的性能的影响 1.3合金钢的分类MnO•Al2O3）。
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第一章 合金化原理主要内容 ：碳钢中的常存杂质 碳钢的分类 碳钢的用途1.2 钢的合金化原理：① Me 在钢中的存在形式 ②Me 与铁和碳的相互作用 ③Me 对Fe-Fe3C 相图的影响 ④Me 对钢的热处理的影响 ⑤Me 对钢的性能的影响1.3合金钢的分类概念：⑴合金元素 ：特别添加 到钢中为了保证获得所要求的组织结构、 物理、化学和机 械性能的化学元素。
⑵杂质：冶炼时 由原材料以及冶炼方法、工艺操作而 带入 的化学元素。
⑶碳钢： 含碳量在 0.0218-2.11% 范围内的铁碳合金。
⑷合金钢：在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢。
① 低合金钢： 一般指合金元素总含量小于或等于 5%的钢。
② 中合金钢： 一般指合金元素总含量在 5～10%范围内的钢。
③ 高合金钢： 一般指合金元素总含量超过 10%的钢。
④ 微合金钢： 合金元素（如 V,Nb,Ti,Zr,B ） 含量小于或等于 0.1%，而能显著影响 组织和性能的钢。
1.1 碳钢概论1. 锰（ Mn ）和硅（ Si ）⑴Mn ：W Mn ％＜0.8 ％ ①固溶强化 ②形成高熔点 MnS 夹杂物（塑性夹杂物），减 少钢的热脆 （高温晶界熔化，脆性↑） ；⑵Si ：W Si ％＜0.5％ ①固溶强化 ②形成 SiO2 脆性夹杂物；⑶Mn 和 Si 是有益杂质 ，但夹杂物 MnS 、SiO2将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降 。
2. 硫（S ）和磷（ P ）⑴S ：在固态铁中的 溶解度极小 ， S 和 Fe 能形成 FeS ，并易于形成 低熔点共晶 。
发生热脆 （ 裂） 。
⑵P ：可固溶于α -铁，但剧烈地降低钢的韧性，特别是 低温韧性 ，称为冷脆。
磷 可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能 。
⑶S 和 P 是有害杂质 ，但可以 改善钢的切削加工性能 。
3．氮（ N ）、氢（ H ）、氧（ O ）⑴N ：在α -铁中可溶解， 含过饱和 N 的钢析出氮化物—机械时效或 应变时效（经 变形，沉淀强化，强度↑，塑性韧性↓，使其力学性能改变） 。
西南交大工程材料学知识点
第一章 钢的合金化基础一、合金元素（Me ）的定义合金化：加入适当元素改变金属性能的方法。
合金元素: 为合金化所加入的元素。
（主动加入）锰（Mn ） 铬（Cr ） 钼（Mo ） 钨（W ） 钒（V ） 铌（Nb ） 钛（Ti ） 镍（Ni ） 铜（Cu ） 钴（Co ） 硅（Si ） 硼（B ） 氮（N ） 铝（AL ） 稀土（RE ）碳钢（碳素钢）：Fe+C+杂质元素（S 、P 、Si 、Mn 、O 、H 、N ……）合金钢（合金化的钢）： Fe+C+合金元素（Me ）+杂质元素杂质元素：混入钢中的元素硫（S ） 磷（P ） 硅（Si ） 锰（Mn ） 氧（O ） 氢（H ） 氮（N ）二、合金元素的分类及性质1、分类a 、按是否形成碳化物（c’）分为：（1）碳化物（c’）形成元素：弱碳化物形成元素，Mn ——Mn 3C （固溶态）；强碳化物形成元素（Me 强）Cr 、Mo 、W 、V 、Nb 、Ti ，其中：Cr 、Mo 、W （部分固溶态，部分化合态），V 、Nb 、Ti （化合态）。
（2）非碳化物形成元素：Ni 、Si 、Al 、B 、Cu 、Co 、RE （固溶态）b 、按对Fe-Fe 3C 相图各区的影响不同分为：（1）扩大F 区元素（固溶态）：Cr 、Mo 、W 、V 、Nb 、Ti 、Al 、Si （提高A 1、A 3，使S 、E 点左上移）。
（2）扩大A 区元素：Ni 、Cu 、Mn 、C 、N （使使S 、E 点左下移）。
2、碳化物（c’）形成元素的性质a 、愈强的碳化物形成元素，形成的碳化物愈稳定。
b 、愈强的碳化物形成元素，总是优先与C 形成C’。
c 、C’中可溶其他合金元素（Me ），当溶入的Me 与C 的结合力大于原C’中的元素与C 的结合力时，溶入后所形成的新C’的稳定性增加，反之亦然。
d 、过剩型C’的强化效果低于沉淀型的C’的强化效果。
三、钢的几种强化机理（1）提高强度阻止位错运动氏气团小尺寸溶质钉扎位错柯滑移面歪扭溶质产生晶格畸变固溶强化→→⎭⎬⎫⎩⎨⎧→:（2）第二相强化：弥散均匀在基体中分布的第二相颗位阻止位错运动，提高强度。
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2.优质碳素结构钢 优质碳素结构钢
牌号表示法： 牌号表示法：该类钢的牌号用钢中平均含碳量的两位数 字表示，单位为万分之一。如钢号 ， 字表示，单位为万分之一。如钢号45，表示平均碳质量 分数为0.45%的钢。 的钢。 分数为 的钢 钢中含Mn量高时，Wn=0.7%-1.2%在数字后附有 量高时， 在数字后附有Mn 钢中含 量高时 在数字后附有 例如：65Mn 表示 表示Wc=0.65%，并含有较多的 例如： ，并含有较多的Mn的优 的优 质碳结构钢 脱氧方法单独（ ）标出，特级优质碳结构钢后标“ 脱氧方法单独（F）标出，特级优质碳结构钢后标“E” 小于等于0.025%） （S，P小于等于 ， 小于等于 ） 常用钢种： 常用钢种：08F，15F，10，15，20，25，30，35，40， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 45，50 15Mn，35Mn，50Mn，65Mn，70Mn ， ， ， ， ，
1．淬透性低 一般情况下，碳钢水淬的最大淬透直径只有10 mm～ mm。 一般情况下，碳钢水淬的最大淬透直径只有10 mm～20 mm。 2．强度和屈强比较低 普通碳钢Q235钢的 MPa， 普通碳钢Q235钢的σs为235 MPa， Q235 低合金结构钢Q345 (16Mn 的σs则为360 MPa以上。 低合金结构钢Q345 16Mn)的 则为360 MPa以上。 16Mn 以上 40钢的 仅为0.43, 40钢的σs /σb仅为0.43, 合金钢35CrNi3Mo的 高达0.74 0.74。 合金钢35CrNi3Mo的σs /σb高达0.74。 35CrNi3Mo
有益元素，改善钢的质量：脱O（SiFe）； 有益元素，改善钢的质量： （ ）
来源：脱氧剂 来源：脱氧剂SiFe，炼钢材料； ，炼钢材料； 形式：α-Fe中固溶强化； 形式： 中固溶强化； 中固溶强化 含量：镇静钢（ 完全脱氧的钢） 含量：镇静钢（用SiFe，MnFe，Al完全脱氧的钢） ， ， 完全脱氧的钢 Wsi=0.1%-0.4% 沸腾钢（ 脱氧， 沸腾钢（MnFe脱氧，不完全脱氧钢） 脱氧 不完全脱氧钢） Wsi=0.03%-0.07% 影响不大 。
3．回火稳定性差 回火稳定性差 碳钢在进行调质处理时， 碳钢在进行调质处理时，为了保证较高的强度需采用较低的回 火温度，这样钢的韧性就偏低；为了保证较好的韧性， 火温度，这样钢的韧性就偏低；为了保证较好的韧性，采用高 的回火温度时强度又偏低， 的回火温度时强度又偏低，所以碳钢的综合机械性能水平不高 4．不能满足某些特殊性能的要求 碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、 碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性 等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的需求。 等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的需求。 常加入的合金元素有： 常加入的合金元素有：Mn 、Si、 Cr、 Ni、 Mo、 W 、V、 、 、 、 、 、 Ti、 B、 Al、 Nb、 Zr、 Re 、 、 、 、 、
二、 碳钢在应用中遇到的问题
随着科学技术和工业的发展，对材料提出了更高的要求， 随着科学技术和工业的发展，对材料提出了更高的要求，如更高的强 抗高温、高压、低温，耐腐蚀、磨损以及其它特殊物理、 度，抗高温、高压、低温，耐腐蚀、磨损以及其它特殊物理、化学性 能的要求。碳钢已不能完全满足要求。 能的要求。碳钢已不能完全满足要求。
第二节 钢中常存杂质与合金元素
一、杂质元素对C钢性能的影响 杂质元素对 钢 1. Mn 有益元素，来源于炼钢材料（ 有益元素，来源于炼钢材料（MnFe脱O）；改善钢的质量 （脱O， 脱 ） ，
S，Mn与S→MnS以减轻 的有害作用 ） ； Mn的存在形式（ 大部分溶入 中 ， 以减轻S的有害作用 的存在形式（ 与 → 以减轻 的有害作用） 的存在形式 大部分溶入Fe中 产生固溶强化，提高钢的强度，硬度，一部分Fe3C中以形成合金渗 体）；含 中以形成合金渗C体 产生固溶强化，提高钢的强度，硬度，一部分 中以形成合金渗 Mn是（0.25%-0.8%）当Mn小时 是 ） 小时 2. Si 对钢性能影响不大。 对钢性能影响不大。
第二章 钢的合金化基础
工业用钢按化学成分可分为碳素钢 合 碳素钢和合 碳素钢 金钢两大类。碳钢是指碳的质量分数为 0.0218～2.11%的铁碳合金，并含有少量的 锰、硅、硫、磷等杂质。 为改善碳钢的组织和性能，在碳钢基础 上有目的地加入一种或几种合金元素所形 成的铁基合金，称为合金钢 合金钢。 合金钢
3. S ： 有害元素； 有害元素； 来源：炼钢用的矿石和燃料； 来源：炼钢用的矿石和燃料； 形式： 形式存在于钢中， 不溶于 不溶于Fe， 形式：FeS形式存在于钢中，S不溶于 ， FeS+Fe形成 形式存在于钢中 形成 低 Tm 共 晶 体 （ 9 8 5 ℃ ） ， 分 布 γ 晶 界 上 。 当 钢 在 1000-1200℃ 进行加工时 ， 热脆 。 控制 含量 ， 用 含量， ℃ 进行加工时， 热脆。 控制S含量 Mn去S。 去 。 4. P：一般有害，矿石带入；P能溶入 中，使硬度强度 能溶入Fe中 ：一般有害，矿石带入； 能溶入 上升，低温时更严重→冷脆，所以，严格控制P的含量 上升，低温时更严重→冷脆，所以，严格控制 的含量 5. O，H，N： ， ， ： O有害，机械性能下降；氧化物夹杂使疲劳强度降低； 有害， 有害 机械性能下降；氧化物夹杂使疲劳强度降低； H 有害，引起氢脆，白点 有害，引起氢脆， N 有害，使强度硬度增加，塑性降低（可用 脱N，消 有害，使强度硬度增加，塑性降低（可用Al脱 ， 的脆化效应） 除N的脆化效应） 的脆化效应 总之，杂质元素对钢材的性能和质量影响很大，必 总之，杂质元素对钢材的性能和质量影响很大， 须严格控制在牌号规定的范围内。 须严格控制在牌号规定的范围内。
（二） 合金钢的编号
世界各国合金钢的编号方法不一样。 世界各国合金钢的编号方法不一样。 钢的牌号应反应 其主要成分和用途。我国合金钢是按碳含量、 其主要成分和用途。我国合金钢是按碳含量、合金元素的 种类和数量以及质量级别来编号的， 种类和数量以及质量级别来编号的，比较简单明了
在牌号首部用数字标明钢的碳含量，为了表明用途， 1 在牌号首部用数字标明钢的碳含量 ， 为了表明用途 ， 规 定结构钢以万分之一为单位的数字(两位数 、 定结构钢以万分之一为单位的数字 两位数)、工具钢和特 两位数 殊性能钢以干分之一为单位的数字(一位数 来表示碳含量 殊性能钢以干分之一为单位的数字 一位数)来表示碳含量 一位数 ( 与碳钢编号一样)， 而工具钢的碳含量超过1％ 时 ， 碳含 与碳钢编号一样) 而工具钢的碳含量超过1 量不标出。高速工具钢有些牌号，即使W 量不标出 。 高速工具钢有些牌号， 即使 C＜ 1%，其牌 ， 号前也不标出数字， 号前也不标出数字，W18Cr4V，其WC=0.7％~0.8%。
3.碳素工具钢 3.碳素工具钢
牌号表示法： 数字组成；数字表示钢的平均含C 牌号表示法： T（碳）+数字组成；数字表示钢的平均含C 的千分数，均为优质钢，若含S 的千分数，均为优质钢，若含S，P更低，为A 更低， 钢表示平均Wc Wc= 的碳工具钢，末尾“A”表示钢中 表示钢中S 如 T8钢表示平均Wc=0.8%的碳工具钢，末尾“A”表示钢中S， P含量比相同含C的碳工具钢少， 含量比相同含C的碳工具钢少， 如：T10A 碳素工具钢 10A
平均碳质量分数为0.40% 主要合金元素Cr 0.40%， Cr的质 40Cr 平均碳质量分数为0.40%，主要合金元素Cr的质 量分数在1.5%以下的合金结构钢。 1.5%以下的合金结构钢 量分数在1.5%以下的合金结构钢。 平均碳质量分数为0.5%, 主要合金元素Cr Cr、 5CrMnMo 平均碳质量分数为0.5%, 主要合金元素Cr、 Mn、Mo的质量分数均在1.5%以下合金工具钢 的质量分数均在1.5%以下合金工具钢。 Mn、Mo的质量分数均在1.5%以下合金工具钢。 表示碳质量分数约1.0% 铬质量分数约1.5% 1.0%、 1.5%( GCr15 表示碳质量分数约1.0%、铬质量分数约1.5% 这是一个特例, 这是一个特例, 铬质量分数以千分之一为单位的数字 表示)的滚珠轴承钢 的滚珠轴承钢。 表示 的滚珠轴承钢。 Y40Mn 表示碳质量分数为0.4%、锰质量分数少于1.5% 表示碳质量分数为0.4% 锰质量分数少于1.5% 0.4%、 的易切削钢等等。 的易切削钢等等。 20Cr2Ni4A 高级优质结构钢。 高级优质结构钢。
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在表明碳含量的数字之后， 在表明碳含量的数字之后 ， 用元素符号表明钢中主要合 金元素， 含量由其后的数字标明， 平均含量少于1 金元素 ， 含量由其后的数字标明 ， 平均含量少于 1 ． 5 ％ 时不标数，平均含量为1 时不标数，平均含量为1．5—2．49%、2．5—3．49％… 2 49% 3 49％ 相应地标以2 时，相应地标以2、3…… 专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明。 例如， 专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明 。 例如 ， 滚珠轴 承钢在钢号前标以“ 字 易切削钢以“ 字 承钢在钢号前标以“G”字，易切削钢以“Y”字。 对于高级优质钢，则在钢号的末尾加“ 字表明 字表明。 对于高级优质钢，则在钢号的末尾加“A’字表明。 不 锈 钢 中 WC ≤ 0.03 ％ 或 WC ≤ 0.08 ％ 时 ， 牌 号 分 别 以 “00”或“0”为首 00” 铸钢牌号为“ ” 最低屈服点值 最低抗拉强度值。 最低屈服点值+最低抗拉强度值 铸钢牌号为“ZG”+最低屈服点值 最低抗拉强度值。 高锰耐磨钢为“ ” 锰的符号+锰含量 序号。 锰含量+序号 高锰耐磨钢为“ZG”+ 锰的符号 锰含量 序号。