金属材料知识大全
(完整版)金属材料常识简介
金属材料常识简介
一、钢：
1. 钢与铁的区别主要在含碳量上，一般含碳量在
2.11%以下的铁碳合金称为钢；一般含碳量在2.11%以上的铁碳合金称为铁。
2. 钢的分类：按照化学成分分为碳素钢、中低合金钢、高合金钢。
按冶炼工艺分为平炉钢、转炉钢、电炉钢、感应炉钢、电渣炉钢等。
按脱氧程度分为镇静钢（脱氧完全的钢）、半镇静钢（脱氧较完全的钢）、沸腾钢（脱氧不完全的钢）
按用途分为结构钢、工具钢、特殊性能钢。结构钢用于制造工程结构和机械零件。工程结构用钢一般属于低碳钢范围内，在轧制或正火状态下使用，很少进行热处理，适用于焊接。机械零件用钢大多需要进行热处理。
二、碳素钢
1．碳素钢分类按碳的质量分数又可分为低碳钢(＜0.25%）；中碳钢(＝0.25％～0.60％)；高碳钢（＞0.60％)。
按钢的冶金质量和钢中有害杂质元素硫、磷的质量分数分普通质量钢；优质钢；高级优质钢。
普通质量钢又分为只保证化学成分不保证机械性能的和只保证机械性能不保证化学成分的两种。
2 、钢的编号
（1）普通碳素结构钢碳素结构钢牌号表示方法由代表屈服点屈字的汉语拼音字母、屈服极限数值、质量等级符号及脱氧方法符号四个部分按顺序组成。
牌号中Q表示“屈”；A、B、C、D表示质量等级，它反映了碳素钢结构中有害杂质（S、P）质量分数的多少，（C、D）级硫、磷质量分数最低、质量好，可作重要焊接结构件。例如Q235AF，即表示屈服点为235N／mm2、A等级质量的沸腾钢。D级质量最好，A级最差。
普通碳素结构钢的硫、磷含量较多，但由于冶炼容易，工艺性好，价格便宜，
金属材料知识点总结
钢的合金化概论
1、钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些影响？
钢中常存的杂质有:Mn、Si、S、P、N、H、O等。
S易产生热脆；P易产生冷脆。
2、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为几种，请举例说明。
合金元素对纯铁γ相区的影响可分为四种：
（1）开启γ相区(无限扩大γ相区)，如Mn、Ni、Co
（2）扩展γ相区(有限扩大γ相区)，如C、N、Cu、Zn、Au
（3）封闭γ相区(无限扩大α相区)，如Cr、V，W、Mo、Ti、Si、Al、P、Be
（4）缩小γ相区(但不能使γ相区封闭)，如B、Nb、Zr
3、在铁碳相图中，含有0.77%C的钢称为共析钢，如果在此钢中添加Mn或Cr元素，含碳量不变，那么这种Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢分别是亚共析钢还是过共析钢？为什么？含有0.77%C的Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢为过共析钢。因为几乎所有合金元素都使Fe-C 相图中S点左移，S点左移意味着共析碳含量降低。
4、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al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？
铁素体形成元素： V、Cr、W、Mo、Ti；
奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu；
能在α-Fe中形成无限固溶体的元素：Cr、V；
能在γ-Fe中形成无限固溶体的元素：Mn、Co、Ni。
5、合金元素对钢的共析温度有哪些影响？合金元素对钢的共析体含碳量有何影响？
扩大γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度下降；缩小γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度上升。
金属材料知识大全
金属材料知识大全
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常用金属材料基础知识
目录
第1章：金属材料名称常用基础术语 (1)
第2章：钢的分类基础知识 (1)
第3章：金属材料机械性能基础知识 (3)
第4章：常用金属材料中各种化学成分对性能的影响 (4)
第5章：常用金属材料牌号表示方法 (8)
第6章：部分常用钢的牌号、性能和用途 (14)
第7章主要加工和交付形式钢板的性能特点和用途 (20)
第1章：金属材料名称常用基础术语
1．基础术语：
黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。
纯铁：纯度很高的铁，化学纯铁含碳量几乎为零，工业纯铁含碳量<0.05%。纯铁是很软的，一般不应用到实际中。
铁碳合金：以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。如钢和生铁。
生铁：把铁矿石放到高炉中冶炼而成的，含碳量2％～4.3％（也有资料称3.5%—5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为生铁。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形，主要用来炼钢和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。
白口铁：碳以Fe3C形态分布的生铁称为白口铁，其断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料，故又称炼钢生铁。
灰口铁：碳以片状石墨形态分布的生铁称为灰口铁，其断口呈银灰色，由于石墨质软并有润滑作用，因而这种生铁具有良好的易切削、耐磨和铸造性能等优点。但是，由于有片状石墨的存在，降低了它的抗拉强度，使它不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造机床床座、铁管等。因此，通常把这种生铁叫做铸造生铁。
高中化学《金属材料》知识点总结
高中化学《金属材料》知识点总结
一、金属材料：金属材料可分为纯金属和合金。新型金属材料是具有
特殊性能的金属结构材料。
1、合金
(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质
(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：合金的熔点比各成分金属低
②硬度和强度：合金的硬度比各成分金属大
(3)易错点：
①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与
非金属，合金中一定含金属元素
②合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质
③并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种
金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金
④合金一定是混合物
⑤常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体
2、常见的金属材料
(1)金属材料分类
①黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金
②有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金
(2) 黑色金属材料——钢铁
①生铁：含碳量在2%～4.3%的铁的合金。生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等，它可铸不可煅。根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种
②钢：含碳量在0.03%～2%的铁的合金。钢坚硬有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。钢的分类方法很多，如果按化学成分分类，钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢就是普通的钢，碳素钢又可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢，低碳钢韧性、焊接性好，强度低；中碳钢强度高，韧性及加工性好；高碳钢硬而脆，热处理后弹性好。合金钢也叫特种钢，是在碳素钢是适当地加入一种或几种，如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的。合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能，用于制不锈钢及各种特种钢
金属材料知识大全
概述
金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等.(注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）
1。意义
人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志.现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础.
2。种类
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
(1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2％～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
(2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等.有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。
(3)特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
3。性能
一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中,金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。
(完整版)金属材料知识大全
概述
金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）
1.意义
人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
2.种类
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料.
（1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳2%~4％的铸铁，含碳小于 2％的碳钢,以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
（2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等.有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小.
(3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
3。性能
一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中,金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同,如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。
金属材料知识大全
概述
金属材料就是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物与特种金属材料等。(注:金属氧化物(如氧化铝)不属于金属材料)
1、意义
人类文明的发展与社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代,均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代,种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
2、种类
金属材料通常分为黑色金属、有色金属与特种金属材料。
(1)黑色金属又称钢铁材料,包括含铁90%以上的工业纯铁,含碳2%～4%的铸铁,含碳小于 2%的碳钢,以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
(2)有色金属就是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属与稀土金属等。有色合金的强度与硬度一般比纯金属高,并且电阻大、电阻温度系数小。
(3)特种金属材料包括不同用途的结构金属材料与功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料,以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
3、性能
一般分为工艺性能与使用性能两类。所谓工艺性能就是指机械零件在加工制造过程中,金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏,决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同,要求的工艺性能也就不同,如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。
金属材料的基本知识
金属材料的基本知识
金属材料是一类重要的材料，具有良好的导电性、导热性、可塑性和可焊性等特点。金属材料广泛应用于建筑、汽车、机械制造、航空航天等行业。本文将介绍金属材料的基本知识，包括金属的性质、金属的组织结构、金属的加工工艺以及金属的应用等内容。
1.金属的性质
金属具有良好的导电性和导热性。这是因为金属的结构中存在自由电子，电子可以自由移动，从而导致金属对电流和热的传导性能非常好。此外，金属还具有高硬度、耐磨性和良好的韧性，使其在工程领域得到广泛应用。
2.金属的组织结构
金属的组织结构主要有晶体结构和非晶态结构两种类型。晶体结构是由晶粒组成的，晶粒是由原子周期排列形成的。晶体结构的类型包括立方晶系、六方晶系、四方晶系等。非晶态结构是指金属在快速冷却过程中形成的无序结构。晶体结构和非晶态结构对金属材料的性能有着重要影响。
3.金属的加工工艺
金属材料一般需要经过加工工艺才能获得所需形状和性能。金属的加工工艺包括塑性加工、热处理和表面处理等。塑性加工是指通过施加力量使金属材料发生塑性变形的工艺，包括锻造、轧制、拉伸等。热处理是指通过加热和冷却控制金属的组织结构，改变其性能的工艺。表面处理是指对金属材料的表面进行涂覆、喷涂、电镀等方式的处理，以提高金属材料的耐腐蚀性能和外观质量。
4.金属的应用
金属材料广泛应用于各个领域。在建筑领域，金属材料用于制作结构框架、铝合金门窗和金属屋面等。在汽车和航空航天领域，金属材料用于制造车身、发动机和航空器部件等。在机械制造领域，金属材料用于制造机床、工具和各种零部件等。此外，金属材料还广泛应用于电子、能源和医疗器械等领域。
各种金属材料及特性 全(建议收藏)
4、铁
生铁、熟铁和钢的主要区别在于含碳量上，一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁，含量
在0.2-1.7%的叫钢，含量在1.7%以上的叫生铁。
1）生铁：一般指含碳量在2~6.69%的铁的合金。又称铸铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。
1.1）生铁性能：生铁含碳很多，生铁坚硬、耐磨、铸造性好，但生铁硬而脆，几乎没有塑性，不能锻压。
1.2）分类：
又可分为炼钢生铁、铸造生铁、球墨铸铁、合金生铁等几种。
1.2.1）炼钢生铁（白口铁）：习惯上把炼钢生铁叫做生铁。炼钢生铁里的碳主要以碳化铁的形态存在，其断面呈白色，通常又叫白口铁。这种生铁性能坚硬而脆，一般都用做
炼钢的原料。
1.2.2）铸造生铁（灰口铁）：简称为铸铁。铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良
好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗位强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。
1.2.3）球墨铸铁：球墨铸铁里的碳以球形石墨的形态存在，其机械性能远胜于灰口铁而接近于钢，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。
1.2.4）合金生铁：合金生铁含硅、锰、镍或其它元素量特别高，如硅铁、锰铁等，常用做炼钢的原料。在炼钢时加入某些合金生铁，可以改善钢的性能。
2）熟铁：
是用生铁精炼而成的比较纯的铁。含碳量在0.02%以下，又叫锻铁、纯铁。纯铁要求碳、磷、硫等杂质元素含量很低，其冶炼难度较大，制造成本远大于生铁和钢。
金属材料基础知识
(Body-centered cubic) (Face-centered cubic) (hexagonal close-packed)
a-Fe 、V、Nb、Cr、 Mo、W等
γ-Fe、 Al、Cu、Au、Ag Mg、Zn 、 a-Be、a-Ti
、Ni、Pb等。
、a-Zr、a-Co等。
金属材料基础知识
四、钢中常见的金相组织
1. 组织概念
组织：金属材料内部的微观形貌，又叫显微组织。 相：指合金中晶体结构相同、成分和性能均一并以
界面与其他部分分开的均匀组成部分。 组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成
2. 组织的决定因素
组织取决于化学成分和工艺过程
金属材料基础知识
3、钢中常见的金相组织 ①、奥氏体 碳或其它合金元素溶于γ-Fe中形成的
另外，测量陶瓷、铸铁或工具钢等脆性材料的冲击吸收功 时，常采用10mm×l0mm×10mm的无缺口冲击试样。
金属材料基础知识
4.金属的工艺性能
工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的 适应能力。它包括铸造性能、锻压性能、焊 接性和切削加工性能等。
金属材料基础知识
三、金属的结构与结晶
不同的金属材料具有不同的力学性能，即使是 同一种金属材料，在不同的条件下其力学性 能也是不同的。金属力学的这些差异，从本 质上来说，是由其内部结构所决定的。
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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。
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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。
24种常用金属材料及特性
1、45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢
主要特征: 最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。应用举例: 主要用于制
造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。
焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。2、Q235A（A3钢）——最常用的
碳素结构钢主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一
定的强度、好的冷弯性能。应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。
如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。3、40Cr——使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢主要特征: 经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，
淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高
频表面淬火处理。应用举例:调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床
齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高
硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺
钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如
油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、
低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸
较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。4、HT150——灰铸铁
常用金属材料知识介绍
常用金属材料知识介绍
一、金属材料的分类
金属材料通常按组成成分和色泽分类。
二、金属材料的机械性能
金属材料的机械性能包括强度、弹性、屈服极限、延伸率和断面收缩率以及硬度等。
注：材料强度是指材料对外力破坏的抵抗能力，具体的表现形式由材料的性质（塑性或脆性）及其所处的应力状态共同决定。
注：延伸率δ、断面收缩率φ都是塑性指标。一般将δ≥5％的材料称为塑性材料；δ<595％的为脆性材料。
三、钢、铁和钢材
1、工业用铁
3、钢按化学成分分类（GB／T 13304-1991）
钢按化学成分分成三大类：非合金钢、低合金钢和合金钢。
四、有色金属及其合金
3、有色金属及其合金牌号表示法（1）铝及铝合金牌号表示法
（2）铜及铜合金牌号表示法
（3）镍及镍合金牌号表示法
（4）铅、锌、锡、钛及其合金牌号表示法
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概述
金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）
1. 意义
人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
2. 种类
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
（1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%- 4% 的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
（2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。
（3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有
通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
3. 性能
一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。
所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。
金属材料特质
1. 疲劳
许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断
裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。金属材料疲劳断裂的特点是：
（1）载荷应力是交变的；
（2）载荷的作用时间较长；
（3）断裂是瞬时发生的；
（4）无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。所以，疲劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。
金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种：
（1）高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料的屈服极限，甚至低于弹性极限）条件下，应力循环周数在100000 以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。
（2）低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料的屈服极限）或高应变条件下，应力循环周数在10000~100000以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主要作用，因而，也称为塑性疲劳或应变疲劳。
（3）热疲劳：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用，所造成的疲劳破坏。
（4）腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质（如酸、碱、海水、活性气体等）的共同作用下，所产生的疲劳破坏。
（5）接触疲劳：这是指机器零件的接触表面，在接触应力的反复作用下，出现麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。
2. 塑性
塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此，金属的塑性可以用长度的伸长（延伸率）和断面的收缩（断面收缩率）两个指标来衡量。
金属材料的延伸率和断面收缩率愈大，表示该材料的塑性愈好，即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料（如低碳钢等），而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料（如灰口铸铁等）。塑性好的材料，它能在较大的宏观范围内产生塑性变形，并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化，从而提高材料的强度，保证了零件的安全使用。此外，塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工，如冲压、冷弯、冷拔、校直等。因此，选择金属材料作机械零件时，必须满足一定的塑性指标。
3. 耐久性
建筑金属腐蚀的主要形态：
（1）均匀腐蚀。金属表面的腐蚀使断面均匀变薄。因此，常用年平均的厚度减损值作为腐蚀性能的指标（腐蚀率）。钢材在大气中一般呈均匀腐蚀。
（2）孔蚀。金属腐蚀呈点状并形成深坑。孔蚀的产生与金属的本性及其所处介质有
关。在含有氯盐的介质中易发生孔蚀。孔蚀常用最大孔深作为评定指标。管道的腐蚀多考虑孔蚀问题。
（3）电偶腐蚀。不同金属的接触处，因所具不同电位而产生的腐蚀。
（4）缝隙腐蚀。金属表面在缝隙或其他隐蔽区域部常发生由于不同部位间介质的组分和浓度的差异所引起的局部腐蚀。
（5）应力腐蚀。在腐蚀介质和较高拉应力共同作用下，金属表面产生腐蚀并向内扩展成微裂纹，常导致突然破断。混凝土中的高强度钢筋（钢丝）可能发生这种破坏。
4. 硬度
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
布氏硬度（HB :以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（ H B），单位为公斤力/mm2 （N/mm2）。
洛氏硬度（HR :当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18m m的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，可采用不同的压头和总试验压力组成几种不同的洛氏硬度标尺，每一种标尺用一个字母在洛氏硬度符号HR后面加以注明。常
用的洛氏硬度标尺是A,B,C三种（HRA HRB HRC。其中C标尺应用最为广泛
HRA是采用60kg载荷钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。
HRB是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。
HRC是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。
维氏硬度（HV ：以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）。硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。
金属材料的性能
金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。金属材料的性能主要分为四个方面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。
1. 机械性能
（一）应力的概念, 物体内部单位截面积上承受的力称为应力。由外力作用引起的