金属材料的分类与应用

、低压锅炉气包、中低压化工容器、输油管道、储 油罐、油船等
Q345 Q390 Q420 Q460
12MnV，14MnNb， 船舶、铁路车辆、桥梁、管道、锅炉、压力容器
16Mn，18Nb
、石油储罐、起重及矿山机械、厂房钢架等
15MnTi，16MnNb ，15MnV
中高压锅炉汽包、中高压石油化工容器、大型船 舶、桥梁、车辆、起重机及其它较高载荷的焊接结 构件等
锯条
锉刀
钻头
P.16
6．铸造碳钢
1）编号方法： 以字母ZG＋屈服强度—抗拉强度
特点：熔点较低，熔化后流 动性好。
如 ZG230-450钢，表示屈服强度为230 MPa、抗拉强 度为450 MPa的工程用铸钢
2）用途：
广泛用于铸造重型机械、矿山机械、冶金机械、机车车辆的某 些要求不高但形状复杂的零件，如机座、变速箱壳、阀体等
金属材料的分类与应用
内容提纲
1 钢的分类与应用 2 铸铁的分类与应用 3 非铁金属材料的分类与应用
P.2
1 钢的分类及应用
碳素钢
普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、 易切削碳素结构钢、碳素工具钢、
低合金高强度结构钢、滚动轴承钢
钢铁材 钢 合金钢 料（黑
色金属 金） 属
一般性
材
铸 能铸铁
料
铁 特殊性
能铸铁
2）用途： 房屋、桥梁、船舶、车辆、铁道、高压容器 等工程结构件。
（比普通碳素结构钢强度更高，但价格也稍贵）
P.9
低合金高强度结构钢的标准牌号对照及应用
新标准
旧标准
（强度命名） （按合金命名）
应用举例
Q295
09MnV，09MnNb， 09Mn2，12Mn
车辆的冲压件、冷弯型钢、螺旋焊管、拖拉ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轮圈
P.13
5．碳素工具钢
1）编号方法： 以字母T＋含碳量的千分之几表示，
特点：较高的含碳量，提高 钢的硬度和耐磨性，但韧性 和塑性下降。
如 T10钢，表示含C量为 １％的碳素工具钢 。
2）用途： 低速、手动刀具、常温下使用的工量具、小模具等
P.14
碳素工具钢牌号及应用
牌号
应用举例
T7
用于制作承受振动和冲击、硬度适中有良好韧性的工具， 如凿子、冲头、木工工具、大锤等
≤ 广泛用于制作小轴、连杆、螺栓、螺
0.045
母、法兰、垫板垫块等受力不大要求 不高的零件。
0.18~ 0.28 0.28~ 0.38
0.40~ 0.70 0.50~ 0.80
强度较Q235稍高，用于制作拉杆、连 杆、转轴、心轴、一般齿轮和键等
P.7
角钢 钢桥梁
钢板
钢筋、螺纹钢
钢建筑
P.8
２.低合金高强度结构钢 1）编号方法 与普通碳素结构钢相同（新标准） Q（屈服强度）＋屈服强度数值 如 Q345，表示 s = 345 MPa的低合金高强度结构钢。
P.18
２. 合金钢的编号 （１）合金结构钢
数字(表含碳量)＋元素＋数字（当前面元素含量）+…
含碳量以万分计； 合金元素含量如<1.5%，则后面不标数字； 如合金元素≥1.5%，则以四舍五入以百分计标出数字； 合金元素按含量由多到少排序； 如属优质合金钢，则在后面加注字母“A” 如： 合金弹簧钢：60Si2Mn ，w(C)=0.6% ， w(Si)=2% ，w(Mn)＜1.5%
（与合金结构钢的区别所在）
其它合金元素表示方法与合金结构钢相同。
如：
９SiCr ：w(C)=0.9% ， w(Si)＜1.5% ，w(Cr)＜1.5% Cr12MoV：w(C) ≥1% ， w(Cr) ≈12%， w(Mo)＜1.5%， w(V)＜1.5% W18Cr4V(高速钢)： w(C) ≥1% ， w(W) ≈1８%， w(Cr) ≈４%， w(V)＜1.5%
合金渗碳钢：20Cr， w(C)=0.2% ， w(Cr)＜1.5% 合金调质钢：40Cr， w(C)=0.４% ， w(Cr)＜1.5%
P.19
如： 合金弹簧钢：60Si2Mn ，w(C)=0.6% ， w(Si)=2% ，w(Mn)＜1.5% 60Si2CrA，w(C)=0.6% ， w(Si)=2% ，w(Cr)＜1.5%的优质合金钢
15MnVN， 14MnVTiRE
大型船舶、桥梁、电站设备、起重机械、机车车 辆、中压或高压锅炉及容器及其大型焊接结构件等
可经热处理后且于大型挖掘机、起重运输机械、钻 井平台等
P.10
3. 优质碳素结构钢
1）编号方法： 以含碳量的万分之几表示，若钢中Mn含量较高，则在后面＋Mn
如 45 钢，含C量为 45 / 10000 = 0.45 % 。 2）用途：
主要用于制造在重载荷下同时 又受冲击载荷作用的一些重要 零件，如汽车、拖拉机、机床 上的齿轮、轴类件、连杆、高 强度螺栓等。
主要用于汽车、拖拉机、机车 上的减振弹簧和螺旋弹簧、阀 门弹簧、活塞弹簧等。
主要用于制造滚动轴承的内、 外套圈以及滚动体，也可用于 制造模具和量具。
P.21
（２）合金工具钢
数字(表含碳量)＋元素＋数字（当前面元素含量）+… 当含碳量<１％，以千分计；当含碳量≥１％,则不标表示含碳量的数字
较重要的零件，如普通齿轮、轴、连杆、弹簧等。
渗碳钢 （低碳钢+渗碳）
调质钢 （中碳钢+调质）
弹簧钢 （高碳钢+淬火）
P.11
牌号
05F 08 (F)
10 (F) 15 (F)
20 (F)
25
30、35
40 45
50
55 60、65 70、80
优质碳素结构钢牌号及应用
应用举例
主要用作冶炼不锈钢等特殊性能钢的炉料，也可代替工业纯铁使用，还用于制造薄板、冷轧钢带等
P.6
普通碳素结构钢牌号、化学成分及应用
牌号 Q195 Q215 Q235 Q255 Q275
主要化学成分（质量分数）%
C
Mn Si S P
应用举例
0.06~ 0.12 0.09~ 0.15
0.14~ 0.22
0.25~ 0.50 0.25~ 0.55
0.30~ 0.65
≤≤ 0.30 0.05
制作钉子、铆钉、垫块及各种轻载荷 的冲压件
主要用于做模具、刀具，
特点：强度、硬度很高，耐磨，有较好韧性，但价格较贵
P.22
（3）高速工具钢 （也是合金工具钢的一种，因性能与用途特 殊，故单列出来）
高速钢的编号与合金工具钢基本相同，但不论含碳量为多少，牌号中 平均含碳量均不标出。
如： W18Cr4V(高速钢)： w(C) ≥1% ， w(Cr) ≈４%，
类别
牌号
性能特点
应用举例
合金渗 碳钢
合金调 质钢
合金弹 簧钢
滚动轴 承钢
20Cr
经表面渗碳再淬火及回火后
20CrMnTi 可使表面具有高硬度和强度
20MnVB
，心部具有良好塑性和韧性
12Cr2Ni4 。
18Cr2Ni4WA
40MnB 40Cr 35CrMo 38CrMoAl 40CrNiMoA
经调质处理（淬火＋高温回 火）后具有高强度、高韧性 相结合的良好综合力学性能 。
用来制成冷冲钢带和钢板用以制造深冲制品、油桶；也可用于制成管子、垫片及心部强度要求不高的渗 碳和碳氮共渗零件、电焊条等 用于制造锅炉管、油桶顶盖、钢带、钢丝、钢板和型材，也可制作机械零件
用于制造机械上的渗碳零件、坚固零件、冲锻模件及不需要热处理的低负荷零件，如螺栓、螺钉、拉条 、法兰盘及化工机械用贮器、蒸汽锅炉等 用于不经受很大应力而要求韧性的各种机械零件，如拉杆、螺钉、起重钩等；也用于心部强度不大的渗 碳与碳氮共渗零件，如轴套、轴以及不重要的齿轮、链轮等。在模具上常用于制作导柱与导套。 用作热锻和热冲压的机械零件，机床上的渗碳及碳氮共渗零件，以及重型和中型机械制造中的负荷不大 的轴、辊子、连接器、垫圈、螺栓、螺母等，还可用作铸钢件。 用作热锻和热冲压的机械零件，冷拉丝、钢管，机械制造中的零件如转轴、曲轴、轴销、杠杆、连杆、 横梁、星轮、套筒、钩环、螺母等，还可用来铸造汽轮机身、轧钢机机身、飞轮、均衡器等 用来制造机器的运动零件，如辊子、轴、曲柄销、传动轴、活塞杆、连杆、圆盘等，以及火车车轴
P.3
一、钢的传统分类方法 按用途分类
结构钢、工具钢（刃具钢、量具钢、模具钢）、 特殊性能钢（不锈钢、耐磨钢、耐蚀钢）
按化学成分分类： 一般分为：碳素钢、合金钢
另外根据所含主要合金元素种类的不同，也可分为： 锰钢、铬钢、镍铬钢、硼钢等
P.4
按品质分类： 普通钢：wp≤0.045%；ws ≤0.055% 优质钢：wp≤0.040%；ws ≤0.040% 高级优质钢：wp≤0.035%；ws ≤0.030%
T12
、铰刀、板牙、量具等
T13
用于不受振动、要求极高硬度的各种工具，如剃刀、刮刀 、刻字刀具等
韧 性 下 降
P.15
碳素工具钢的应用
T7~T9：制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子、刨刀等。 手锤
木 工 凿
木工钻
T10~T13：制造不受冲击，要求高硬度的金工工具，如锯条、锉刀、刮刀、钻头等。
55Si2Mn 60Si2Mn 60Si2CrA
经淬火加中温回火后具有高 经弹性极限和屈强比，还具 有较好的疲劳强度和韧性。
GCr9 GCr15 GCr15SiMn
热处理后具有高而均匀的硬 度和耐磨性，高的接触疲劳 强度、足够的韧性
用于制造承受强烈冲击载荷和 摩擦磨损的机械零件，如汽车 、拖拉机中的变速齿轮、内燃 机的凸轮轴、活塞销等。
硬 T8