常用工程材料：工业用钢
常见钢铁材料的应用
常见钢铁材料的应用
常见的钢铁材料在工业和建筑领域有广泛的应用，以下是一些常见的应用：
1. 结构钢：用于建筑结构、桥梁、塔吊、输电塔等。
2. 不锈钢：用于厨具、餐具、医疗器械、化工设备等。
3. 高速钢：用于切割工具、钻头、铣刀等。
4. 弹簧钢：用于弹簧、机械密封件等。
5. 铸铁：用于汽车零部件、机械设备、铁路零件等。
6. 镀锌钢：用于防腐蚀、建筑结构、管道等。
7. 冷轧板：用于汽车制造、家电、建筑材料等。
8. 热轧板：用于汽车制造、建筑材料、油气管道等。
9. 镀锌板：用于屋面瓦片、水泥管道、建筑结构等。
10. 钢丝绳：用于起重、拉力传递、桥梁索道等。
这些只是钢铁材料的一些常见应用，实际上钢铁材料在各个行业都有广泛的应用。
常用钢材的分类和用途
常用钢材的分类和用途钢材是一种重要的工业材料，广泛应用于建筑、制造业、汽车工业以及机械制造等领域。
钢材可根据其化学成分、制造工艺、力学性能等特征进行分类。
以下将介绍一些常用钢材的分类和用途。
1.碳钢：碳钢是指含有少量碳元素的钢材，一般碳含量不超过2.11%。
根据碳含量的不同，可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢具有良好的可塑性和焊接性，广泛用于汽车、建筑和电气工业。
中碳钢具有较高的强度和硬度，常用于制造机械零件。
高碳钢强度更高，但韧性较差，常用于制造刀具、弹簧和轴承等。
2.不锈钢：不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的钢材，其中主要添加合金元素为铬。
不锈钢可分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢等。
不锈钢具有良好的耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能，被广泛应用于化工、医疗器械、石油和食品加工等行业。
3.合金钢：合金钢是指在普通碳钢中添加合金元素的钢材。
根据添加的合金元素不同，可分为低合金钢和高合金钢。
低合金钢具有较高的强度和耐磨性能，常用于汽车和机械制造。
高合金钢具有较高的抗腐蚀性、耐热性和耐磨性，常用于航空、航天和化工等领域。
4.工具钢：工具钢是一种专门用于制造刀具和工具的特殊钢材。
根据其特殊要求，工具钢可分为高速切削钢、模具钢和冷作工具钢等。
高速切削钢具有较高的硬度和耐磨性能，适用于高速切削加工。
模具钢具有较高的硬度和韧性，适用于制造模具和模具零件。
冷作工具钢具有较高的硬度和耐磨性能，适用于制造冷作模具和模具零件。
5.高强度钢：高强度钢是指抗拉强度大于等于540MPa的钢材，具有优良的强度和塑性。
高强度钢可分为汽车用高强度钢和构件用高强度钢。
汽车用高强度钢应用在汽车制造中，可以减轻车身重量，提高燃油效率和安全性能。
构件用高强度钢应用于工程建设中，可以减少材料用量，提高项目质量和安全性能。
总结起来，钢材的分类和用途众多。
以上只是列举了一些常见的钢材分类和用途，不同的特性使得不同的钢材适用于不同的场合。
随着科技的发展和工艺的进步，钢材的种类和应用范围将会更加丰富和广泛。
常见工业用钢的性能及用途
常见工业用钢的性能及用途一、结构钢结构钢按用途分为工程构件用钢和机器零件用钢两大类。
1．工程构件用钢工程构件用钢是应用较广泛的钢种之一，用于国防、化工、石油、电站、车辆、造船、桥梁、建筑等国民经济部门，制造各种重要构件。
此类钢的发展历程大体经历如下几个阶段：①．最初，钢构件以铆接为主，设计依据是抗拉强度，很少考虑屈服强度、韧性和可焊性。
一般含碳量较高，约为0.3%。
②．当焊接技术普遍应用后，要求钢的可焊性好，同时要保证一定的强度，故钢的含碳量降低，含锰量增加。
③．针对焊接件出现脆性断裂，在钢中加入晶粒细化剂（如AlN），使钢的性能得到改善，屈服应力由225MPa提高到300 MPa，脆性转化温度降至0℃以下，从而提高了焊接件抗脆性断裂的能力。
④．在保持低碳、高锰、细晶的条件下，利用析出强化相进一步提高钢的屈服强度，通常加入Nb、V、Ti等合金元素。
⑤．利用微合金化技术，对钢进行控制轧制，降低终轧温度，可使钢的屈服强度达到450~500MPa，脆性转化温度下降到‐80℃。
工程构件用钢的成分要求为：在含碳量小于0.25%的碳钢中，加入微量的V、Ti、Nb、Zr、Ca、RE等元素。
其性能要求为：高的弹性极限、刚度、可焊性和冷变形性，好的耐大气、水腐蚀性，低的屈强比бs/бb以防脆断。
工程构件用钢包括普通碳素构件用钢和普通低合金构件用钢。
（1）普通碳素工程构件用钢普通碳素工程构件用钢简称普碳钢，产量约占钢总产量的70%，其中大部分用作机器零件。
由于普碳钢易于冶炼、价格低廉，性能也基本满足了一般工程构件的要求，所以在工程上用量很大。
为了满足工艺性能和使用性能的要求，含碳量一般均较低。
普碳钢通常以热轧状态供应，一般不经热处理强化，只保证机械性能及工艺性能便可。
其中的Q195、Q215有较高的延伸率，易于加工，常用做螺钉、炉体部件、农业机械等。
Q235～Q275具有较高的强度和硬度，延伸率也较大，大量用做建筑结构，轧制成工字钢、槽钢、角钢、钢板、钢管及其它各种型材。
机械工程材料-4章 钢铁材料
③对回火转变的影响
合金元素提高淬火钢的回火稳 定性。合金元素能使铁原子和碳原 子扩散速度减慢，淬火钢回火时马 氏体分解减慢，析出的碳化物难于 聚集长大，保持一种较细小、分散 的状态。 因此淬火回火后合金钢的硬度 和强度高，这有利于提高结构钢的 强度、韧性和工具钢的红硬性。 合金元素使钢产生二次硬化现 象。高合金钢在500～600℃度范围 回火时，其硬度并不降低，反而升 高，这种现象称为二次硬化。
2.工业用钢的编号方法
①普通碳素结构钢
1）碳素钢
质量等级符号含义 A：只保证力学性能 ，要求最低 B：只保证化学成分； C：保证力学性能、化学成分； D：保证力学性能、化学成分、金相组织。
Q 235–A F Q XXX–X X
脱氧方法符号：F、B、Z、TZ 质量等级符号：A、B、C、D 钢的屈服强度数值（MPa）
②合金工具钢
一位数字 + 元素符号 + 数字
合金元素含量，单位1% 合金元素符号 平均含碳量，单位：0.1%；Wc＞1% 时不标出
注： 当合金元素含量小于1.5％时，只标明元素符号，不标含 量；当含量在1.5%～2.5% 时标2，在2.5%～3.5% 时标3…… 当Wc≥1%时，不标出含碳量，避免与合金结构钢混淆。 高速钢（W18Cr4V，Wc=0.7%-0.8% ）例外。 例：9SiCr表示Wc=0.9％，Si、Cr的含量都小于1.5％。
合金元素溶入铁素体对合金性能的影响
2 与铁的相互作用
铁素体形成元素：即缩小奥 氏体相区的元素，包括Cr、Mo、 W、Ti、Si、Al、B等。如欲得到 室温铁素体钢，需向钢中加入铁素 体形成元素。
奥氏体形成元素：即扩大奥 氏体相区的元素，包括Ni、Mn、 Co、Cu、Zn、N等。如欲得到室 温奥氏体钢时，需向钢中加入奥 氏体形成元素。
5.1工程材料牌号
7.铸 钢 cast steels
碳素铸钢—carbon cast steels
ZG200-400
最低抗拉强度400MPa 最低屈服强度200MPa
焊接用 合金铸钢---alloy cast steels ZG+ Wc的万分数+合金元素符号+合金含量的百 分数。 例：ZG20Cr13
ZG230-450H
Decrease in physical properties 物理性能降低: 电、磁、热性能。
electric, magnetic and heat properties
3. 失效的原因 Cause of failure
Unreasonable design(设计不合理): 工作条件和 过载估计不足； Unreasonable material selection(选材不合理): 选材错误或材质低劣； Unsuitable processing(加工工艺不当): 切削、 冷压，铸、锻、焊、热处理工艺不当； Unsuitable installation(安装使用不当): 装配不 良、过载使用、操作失误、维护不善。
4. 按金相组织(by metallographic structure)
亚共析钢(hypoeutectoid steel) 按退火组织 共析钢(eutectoid steel) (by annealing 过共析钢(hypereutectoid steel)
structure)
按正火组织（by normalizing structure） P钢、B钢、M钢、F钢、 A钢、Ld钢等
工程结构用钢
结构钢 机械结构用钢 刃具钢 工具钢 模具钢 工业用钢 量具钢 耐热钢 特殊钢 耐蚀钢 耐磨钢
常用工程材料
（2）锻造及热处理特点 莱氏体钢呈鱼骨状分布的粗大共晶碳 化物M6C。碳化物只能依靠锻打来击碎，通过反复多次的镦拔，使 其尽可能均匀分布。锻造后进行球化退火，显微组织为索氏体和其 上均匀分布的碳化物。
1.典型零件的工作条件、失效方式和性能要求
失效方式为接触疲劳破坏产生的麻点或剥落；长期摩擦造成磨 损而丧失精度；处于润滑环境下而带来的锈蚀。性能要求为具有高 的接触疲劳强度，高硬度、高耐磨性，以及良好的耐蚀性。
2.化学成分特点 碳含量为wc 0.95%～1.10%，以保证高硬度、高耐磨性和高强 度。主加元素为Cr，辅加元素为Si、Mn、V、Mo。 Cr的作用是提高淬透性，为了进一步提高淬透性，补加Mn、Si， 通过加入V、Mo可阻止奥氏体晶粒长大。
（2）油淬回火弹簧钢丝 冷拔钢丝退火后，冷绕成弹簧，再进 行淬火+中温回火处理，得到回火托氏体组织。 （3）硬拉弹簧钢丝 冷拔至要求尺寸后，利用淬火+回火来进行 强化，在冷绕成弹簧，并进行去应力退火，之后不再热处理。 4.钢种、牌号与用途 （1）以Si、Mn元素合金化的弹簧钢 淬透性显著优于碳素弹簧 钢，例如：65Mn、60Si2Mn。 （2）含Cr、V、W等元素的弹簧钢 可制作在350～400℃下承受 重载的较大型弹簧，例如阀门弹簧、汽车弹簧等。典型钢种是 50CrVA。 （六）滚动轴承钢
4.合金结构钢
该类钢的牌号是由“数字+元素+数字”三部分组成。如 36Mn2Si 和18Cr2Ni4WA。
5.合金工具钢 如9Mn2V和CrMn，特殊：W6Mo5Cr4V2。 6.滚动轴承钢
该类钢在钢号前冠以“滚”或“G”，其后为铬（Cr）+数字来 表示，数字表示铬含量平均值的千分之几。如GCr15。
常见工业用钢的性能及用途
常见工业用钢的性能及用途工业用钢是广泛应用于各个行业的一种重要材料，其性能和用途主要由其合金成分、热处理和机械加工方式决定。
以下是几种常见的工业用钢及其性能和用途的介绍。
1.碳钢：碳钢是一种含有较少合金元素的钢，主要成分为碳和铁。
碳钢具有良好的焊接性、机械性能和耐磨性。
根据碳含量的不同，碳钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢常用于制造汽车零部件、建筑结构、家具等产品；中碳钢多用于汽车制造、机械制造和工具制造；高碳钢适合用于切削工具、弹簧等领域。
2.不锈钢：不锈钢是一种合金钢，其中主要合金元素为铬和镍，能够有效地防止锈蚀和腐蚀。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性、强度和耐热性。
不锈钢广泛应用于食品加工、化工、海洋工程、医疗设备等行业。
根据不锈钢的组成和性能，不锈钢可以进一步分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等。
3.合金钢：合金钢是指添加了合金元素的钢，如铬、钼、钴、镍等。
合金钢的性能因其合金元素的组成而异。
合金钢具有高强度、耐热性和耐腐蚀性，广泛用于汽车、航空航天、石油化工和建筑等领域。
根据不同的合金元素，合金钢可以分为低合金钢、中合金钢和高合金钢等。
4.工具钢：工具钢是一种专用钢种，具有优异的切削性能、热处理稳定性和磨损抗性。
根据使用要求，工具钢可以分为冷作工具钢、热作工具钢和高速度钢等类型。
工具钢广泛应用于切削工具、模具、冷冲压件等领域。
5.耐磨钢：耐磨钢是具有高硬度和耐磨性的特殊钢种，主要用于抵抗磨损和冲击。
耐磨钢常用于铸造矿石破碎、煤矿开采和钢铁生产等场合。
根据使用环境和要求的不同，耐磨钢可以分为高碳钢、低合金耐磨钢和多合金耐磨钢等。
6.高温合金钢：高温合金钢是一种能在高温环境下保持稳定性能的钢。
这种钢具有高温强度、高温蠕变和高温氧化抗性。
高温合金钢主要用于电力行业的锅炉、汽轮机、核反应堆和航空航天等领域。
总之，工业用钢具有丰富的品种和广泛的应用领域。
根据不同的要求，可选择不同性能的工业用钢，以满足各个行业的需求。
常用工程材料
合金工具钢 成分 低合金刃具 高碳低合金 钢
性能 热处理 应用 典型牌号 CrWMn 9SiCr W18Cr4V
淬透性 高速钢 高碳高合金 好，热 （高合金刃 硬性高 具钢）
HRC60
风钢；
锋钢
铸 本章要求：
铁
掌握灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁 的组织、牌号、性能特点及应用。
一、铸铁的分类
工业用钢：碳素钢、合金钢
1.按含碳量分：低碳钢、中碳钢、高碳钢
结构钢 （20、45、60；
2.按用途分： 20Cr、40Cr、60Si2Mn） 工具钢 （T8A、T12；9SiCr、CrWMn）
碳钢： 理论上含碳量小于2.11% (实际不超过1.35%),
并含有Si、Mn、S、P等杂质的铁碳合金。
二、碳素钢的牌号、性能及应用 1.普通碳素结构钢 牌号： Q+σs+质量等级符号+冶炼方法、脱氧程度等 如： Q235-A：屈服强度为235MPa，质量等级为A级 的普通碳素结构钢，属于镇静钢； Q255-B· b：屈服强度为255MPa，质量等级为B级 的普通碳素结构钢，属于半镇静钢；
2.优质碳素结构钢 牌号：钢中平均含碳量的万分数 两位数字（+Mn） 如： 45：平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢; 60Mn:平均含碳量为0.6%,较高含锰量的优质 碳素结构钢; 08F:平均含碳量为0.08%的优质碳素结构钢, 属于沸腾钢
三、船舶动力装置用合金结构钢 合金结构钢 成分 性能 热处理 应用 典型牌号 16Mn 普通低合金 低碳低合 金，主加 钢 15MnVN Mn 合金渗碳钢 低碳中合金， 20Cr 主加Cr 40Cr 合金调质钢 中碳低合金， 35CrMo 主加Cr 38CrMoAlA 合金弹簧钢 高碳，主 60Si2Mn 加Si、Mn 55Si2Mn 滚动轴承钢 高碳，主加 Cr GCr15
碳钢和合金钢
第九章碳钢及合金钢工业用钢第一节工业用钢的分类及牌号表示方法钢是经济建设中使用最广、用量最大的金属材料,在现代工农业生产中占有重要地位.碳钢：含碳量在%～%之间的铁碳合金称为碳素钢,简称碳钢.合金钢：在碳钢的基础上特意地加入一种或几种合金元素,使其使用性能和工艺性能得以提高的铁基的合金称为合金钢.钢中除铁、碳及合金元素外,还有炼钢时随生铁、脱氧剂和燃料带入的硅、锰、硫、磷、氮、氢、氧等元素.钢的分类方法多种多样,其主要方法有如下几种：一、钢材的品种为便于采购、订货和管理,我国目前将钢材按外形分为型材、板材、管材、金属制品四大类,共十六大品种：1．型材钢轨、型钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、角钢及螺纹钢等、线材直径 5-10毫米的圆钢和盘条等.2．板材薄钢板：厚度等于和小于 4毫米的钢板；厚钢板：厚度大于 4毫米的钢板；又可分为中板厚度大于4mm小于20mm、厚板厚度大于20mm小于60mm、特厚板厚度大于60mm；钢带：也叫带钢,实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板；电工硅钢薄板：也叫硅钢片或矽钢片.3．管材无缝钢管：用热轧、热轧—冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管；焊接钢管：将钢板或钢带卷曲成型,然后焊接制成的钢管.4．金属制品：包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等.二、钢的分类钢的种类繁多,为了便于生产、使用和研究,可以按照化学成分、冶金质量和用途对钢进行分类.1．按化学成分分类.碳钢、合金钢两大类.碳钢：低碳钢Wc＜%、中碳钢Wc=%～%和高碳钢Wc>%合金钢：按钢中含合金元素总量Me%分为低合金钢Me<5%、中合金钢Me=5～10%和高合金钢Me>10%.按合金元素的种类可分为锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢等.按用途分类结构钢工具钢工程结构钢机器结构钢建筑工程用钢桥梁工程用钢船舶工程用钢车辆工程用钢渗碳钢属于低碳钢或低碳合金钢调质钢属于中碳钢或中碳合金钢弹簧钢属于中、高碳钢或中、高碳合金钢滚动轴承钢属高碳合金钢一般属于低碳钢或低碳低合金钢刃具钢一般属于高碳钢模具钢或高碳高合金钢量具钢不锈钢耐热钢耐磨钢2．按冶金质量分类.按钢中所含有害杂质硫、磷的多少,可分为：普通钢：S%≤%,P%≤%优质钢：S%、P%≤%高级优质钢：S%≤%,P%≤%此外,按冶炼时脱氧程度,可将钢分为沸腾钢脱氧不完全、镇静钢脱氧较完全和半镇静钢三类.3．按金相组织分类按钢退火态的金相组织可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢三种.按钢正火态的金相组织可分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等四种.4．按成形方法分类.锻钢、铸钢、热轧钢、冷轧钢等.5．按用途分类.按钢的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类.实际中给钢的产品命名时,常常把成分、质量和用途几种分类方法结合起来,如碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢等.三、钢的牌号表示方法钢的牌号简称钢号,是对每一种具体钢产品所取的名称,是人们了解钢的一种共同语言.钢编号的原则主要有两条：一是根据编号可以大致看出该钢的成分；二是根据编号可大致看出该钢的用途.我国钢的牌号表示方法,根据国家标准钢铁产品牌号表示方法GB221-79中规定,采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示.即：①钢号中化学元素采用国际化学符号表示,例如 Si、Mn、Cr …… 等,混合稀土元素用“RE”或“Xt”表示.②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等,一般采用汉语拼音缩写字母表示.③钢中主要化学元素含量 %采用阿拉伯数字表示.一碳钢的牌号表示方法见第四章碳钢的分类、用途及牌号表示方法二合金钢的牌号表示方法1两位数字＋合金元素符号＋数字＋质量等级符号“A”1当合金元素的平均含量＜%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量；但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字“1”,例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者铬含量为,后者为,其余成分全部相同.2当合金元素的平均含量≥%、≥%、≥%……时,则相应地在元素符号后面标以2、3、4…… ；如果为高级优质钢,则在其钢号后加“A”, 以区别于一般优质钢.例如：18Cr2Ni4WA.3钢中的钒V、钛Ti、铝Al、硼B、稀土Re等合金元素,均属微合金元素,虽然含量很低,仍应在钢号中标出.例如20MnVB钢中,钒：～%,硼：～%.4专门用途的合金结构钢,钢号冠以或后缀代表该钢种用途的符号.例如,铆螺专用的30CrMnSi钢,钢号表示为ML30CrMnSi.举例：1．20CrMnTi：表示平均含碳量为%,主要合金元素Cr、Mn含量均低于%,并含有微量元素Ti的合金结构钢；2．60Si2Mn：表示平均含碳量为%,主要合金元素Mn含量低于%,Si含量为～%的合金结构钢.练习：40Cr、45Mn22．低合金高强度结构钢旧的编号方法,基本上和合金结构钢相同.新牌号的编制方法与碳素结构钢相同.如旧牌号的16Mn为新牌号的Q345.3．滚动轴承钢“G”＋ Cr ＋数字＋其它元素符号.字母“G”为“滚”字头,表示为滚动轴承钢类,高碳铬轴承钢的含碳量不标出,数字表示平均含铬量的千分之几,如GCr15,平均含铬量为％.渗碳轴承钢的钢号表示方法,基本上和合金结构钢相同.4．合金工具钢和高速工具钢数字＋合金元素符号＋数字说明：①合金工具钢中,当W C≥%时,含碳量不标出,如Cr12、CrWMn；当W C＜%时,以千分之几表示,如9SiCr、3Cr2W8V.②对于含铬量低的钢,其含铬量以千分之几表示,并在数字前加“0”,以示区别.如平均Cr =%的低铬工具钢的钢号为“Cr06”.③高速钢,一般不标出含碳量,只标出合金元素平均含量的百分之几.如“钨18铬4矾”W18Cr4V,简称18-4-1,“钨6钼5铬4矾2”W6Mo5Cr4V2,简称6-5-4-2.5．不锈钢和耐热钢同合金工具钢.例如：“2Cr13”钢的平均碳含量为%.说明：1钢中含碳量≤%者,钢号前分别冠以“00”表示之, 如00Cr17Ni14Mo2； W C≤%者,冠以“0”表示之,、0Cr18Ni9.2对钢中主要合金元素以百分之几表示；对钛、铌、锆、氮……等微量元素则按合金结构钢对微合金元素的表示方法,只标出元素符号,如1Cr18Ni9Ti.第二节合金元素在钢中的作用一、碳钢的优缺点优点：冶炼工艺简单,可热处理强化,压力加工和机械加工性能好,价格低廉.不足之处：（1）加热时,晶粒易长大；（2）淬透性低.形状复杂、尺寸大的零件,在淬火时易开裂、淬不透；（3）回火稳定性差.回火温度高时,强度和硬度显着下降,不能在高温下使用.回火稳定性是指淬火钢在回火时抵抗硬度下降的能力.（4）强度不够高.碳钢的屈强比在左右,合金钢为～.碳钢强度低,增加截面积提高构件刚度会使重量增加,构件笨重,不能满足重量轻、体积小、效率高的要求.（5）不具备特殊性能.化工、仪表等要求耐腐蚀、耐高温、无磁等性能,碳钢不能满足特殊性能的要求.二、合金元素在钢中的作用1．合金元素在钢中的分布为了使钢获得预期的性能,而有目的地加入钢中的化学元素称为合金元素.按其与碳的亲和力的大小,可将合金元素分为非碳化物形成元素和碳化物形成元素两大类,在钢中主要以固溶体和化合物的形式存在.1非碳化物形成元素：包括Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B 等,在钢中不与碳化合,大多溶入铁素体、奥氏体或马氏体中,产生固溶强化；有的形成其它化合物如Al2O3、AlN、SiO2、Ni3Al等.2 碳化物形成元素： Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti 等.形成碳化物的倾向由弱到强这类合金元素在钢中,一是可溶入渗碳体中形成合金渗碳体,如Fe,Mn3C、Fe,Cr3C等,是低合金钢中存在的主要碳化物,比渗碳体的硬度高,且稳定.二是强碳化物形成元素与碳形成特殊碳化物,如TiC、NbC、VC、MoC、WC、Cr3C6等,它们具有高熔点、高硬度、高耐磨性、稳定性好,主要存在于高碳高合金钢中,产生弥散强化,提高钢的强度、硬度和耐磨性.3其它：如稀土元素,钢号中统一用Re表示.2．合金元素在钢中的作用作用机理比较复杂,可归纳以下几个方面：1阻碍晶粒奥氏体晶粒长大,细化晶粒；2提高淬透性 Co除外；3提高回火稳定性,防止回火脆性；4提高钢的使用性能,使之具有耐热、抗腐蚀、高耐磨等特殊的性能；5提高钢的强韧性.金属材料的强化是通过阻碍位错的移动来实现的,主要方法有：固溶强化,提高强度和硬度；细晶强化,提高强韧性；位错强化,位错密度增加,提高强度；弥散强化第二相强化,细小均匀的第二相硬质点分布在基体上,阻碍位错移动面强化；加工硬化,金属产生塑性变形后位错密度增加,晶料变得细碎,使金属的强度硬度提高.大多数的合金元素较好利用了上述前四种强化机制.如合金钢淬火时,形成马氏体,马氏体中含较高的位错密度,马氏体的形成分割了A的晶粒,使之细小,马氏体中碳的过饱和产生固溶强化,回火时析出的碳化物颗粒又产生弥散强化,等等.第三节结构钢结构钢按用途分为工程结构钢和机器结构钢两大类.一、工程结构钢用于制作各种工程构件的钢称为工程结构钢,如制作房屋、桥梁、起重机机械、锅炉、压力容器、钻井架、车辆构件等,所以又称工程构件用钢或建筑工程用钢,包括碳素结构钢和低合金高强度结构钢.1．碳素结构钢见第四章碳钢的分类、编号及用途.2．低合金高强度结构钢用途：在大气和海洋中工作的的大型焊接结构件,如建筑结构、桥梁、车辆、船舶、输油输气管道、压力容器等.性能特点：强度高,良好的塑性、韧性、冷冲压性能及焊接性能 ,可抵抗大气腐蚀.成分特点：低碳<%,保证良好的塑性；合金元素：以Mn为主,强化铁素体基体,产生固溶强化；Nb、Re等,细化晶粒,提高强韧性.共11个牌号,6个等级,以强度等级分类,如表所示.热处理工艺特点：一般在热轧空冷状态下使用,必要时经正火处理后使用.正火处理的温度在Ac3+30～50℃,使用态组织为P+F.典型牌号及用途：1在Q345较低级别的钢中,16Mn最具有代表性,是目前我国用量最多、产量最大的一种低合金高强度钢.其派生钢种有16MnRe、16MnCu等,Re的主要作用是提高塑性和韧性,提高疲劳强度,降低冷脆转变温度,Cu的主要作用是通过钝化提高耐蚀性.这类钢多用于船舶、车辆、桥梁等大型钢结构.2对Q420级的15MnVN、14MnVTiRe等,加入了钒、氮起到细化晶粒和第二相强化作用,稀土又起净化晶界作用,提高强韧性,因此强度高于15MnTi.3Q460级的钢种,如14MnMoVBRe,加入钼和微量硼元素,可推迟奥氏体冷却时的铁素体析出,而对贝氏体转变则影响不大,正火后得到贝氏体组织,然后再高温回火,以稳定组织,消除内应力,提高塑性和韧性,焊接性好,适于制造400～500℃的锅炉、中温高压容器等.工程结构用钢的发展趋势：低合金高强度钢由于其强度高,韧性和加工性能优异,合金元素耗量少,并且不需进行复杂的热处理,已越来越受到重视.目前,这类钢发展趋势是：a通过微合金化与合理的轧制工艺结合起来,实行控制轧制,以达到更高的强度.b通过合金化改变基体组织,提高强度.在钢中加入较多的其它元素,如Cr、Mn、Mo、Si、B等,使钢在热轧空冷的条件下即可得到贝氏体组织,甚至马氏体组织.这种马氏体在冷却过程中可发生自回火过程,甚至不需要专门进行回火.c超低碳化.为了保证韧性和焊接性能,含碳量进一步降低,甚至降到PPM级,此时必须采用真空冶炼,或真空去气的先进冶炼工艺.二、机器结构钢指用于制造各种机器零件,如轴类零件、齿轮、弹簧和轴承等所用的钢种,又称机器零件用钢,包括优质碳素结构钢和合金结构钢.机器零件用钢不但要求钢材具有高的强度、塑性和韧性,良好的疲劳强度和耐磨性；而且还要求具有良好的切削加工性能和热处理工艺性能.机器零件用钢一般都经过热处理后使用.按用途不同,分为渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢等.1．渗碳钢用途：主要作于制作承受交变载荷、很大的接触应力,并在冲击和严重磨损条件下工作的零件,如汽车、重型机床齿轮、活塞销,内燃机的凸轮轴等.性能要求：“表硬心韧”.要求零件表面硬度高、耐磨,心部则具有较高的韧性和足够的强度以承受冲击.一般渗碳件表面渗碳层淬火后硬度≥58HRC,心部35～45HRC.成分：Wc＝—%,保证心部塑韧性；主加元素Cr、Ni、Mn、B,强化基体,提高淬透性,保证心部强韧性；微量元素V、Ti、W、Mo,防止渗碳时过热,细化晶粒,提高耐磨性.分类和典型牌号：低淬透性渗碳钢,典型钢种20、20Cr,其水淬临界直径20－35mm,渗碳淬火后,心部强韧性较低,只适于制造受冲击载荷较小的耐磨零件,如活塞销、凸轮、滑块、小齿轮等.中淬透性渗碳钢,典型钢种为20CrMnTi,其油淬临界直径约为25～60mm,主要用于制造承受中等载荷、要求足够冲击韧性和耐磨性的汽车、拖拉机齿轮等零件.高淬透性渗碳钢,典型钢种为18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A,其油淬临界直径>100mm,主要用于制造大截面、高载荷的重要耐磨件,如飞机、坦克中的曲轴、大模数齿轮等.常用牌号：15、20、20Cr、20CrMnTi、20MnTiB等,通常尺寸小、受力小的零件,采用低碳钢,而尺寸大的、受力大的则采用低碳合金钢.热处理特点：预备热处理,一般是正火,组织为P＋F,目的是调整硬度,改善组织和切削加工性能；最终热处理,一般是渗碳后直接淬火＋低温回火.其组织为：表面组织为“M回＋细小碳化物＋少量Ar”,心部组织依钢的淬透性及工件尺寸而定,淬透时为低碳M回,未淬透为低碳M回＋F＋P.应用举例：下面以应用广泛的20CrMnTi钢为例,分析其热处理工艺规范.20CrMnTi是中淬透性钢,适宜制造承受高速中载并且抗冲击和耐磨损的零件.如汽车、拖拉机的后桥和变速箱齿轮、离合器轴、伞齿轮和一些重要的轴类零件.用20CrMnTi钢制作齿轮的加工工艺路线如下：下料→锻造→正火→机加工齿形→渗碳,预冷淬火＋低温回火→磨齿.预备热处理为正火,正火后的组织为S＋F,其目的是改善锻造组织；调整硬度170～210HBS便于机加工.最终热处理为渗碳后预冷到875℃直接淬火＋低温回火；预冷的目的在于减少淬火变形,同时在预冷过程中,渗层中可以析出二次渗碳体,在淬火后减少了残余奥氏体量.最终热处理后组织由表面到心部为“M回＋细小碳化物＋少量A残→M回+少量A残→低碳M＋F＋P.2．调质钢采用调质处理,即淬火+高温回火后使用的优质碳素钢和合金结构钢,统称为调质钢.应用：用于受力较复杂的重要结构零件.如机床主轴、火车发动机曲轴、汽车后桥半轴等轴类零件,以及连杆、螺栓、齿轮等.性能要求：具有良好的综合力学性能,即高的强度、良好塑性和韧性.成分特点：碳含量：中碳Wc：～％,保证热处理后具有足够的强度、良好的塑性和韧性.含碳量太低,强度硬度不足；太高,塑性、韧性降低；为达到两者兼顾,取中碳范围.一般碳素调质钢的淬透性低,含碳量偏上限；合金调质钢淬透性好,随合金元素的增加,含碳量趋于下限,如30CrMnSi、38CrMoAl.合金元素：主加Cr、Ni、Mn、Si、Al等,提高淬透性,调质处理后有良好的综合力学性能；辅加W、Mo元素,防止高温回火脆性,细化晶粒,提高回火稳定性.分类及典型牌号：按淬透性的高低,调质钢大致可以分为三类：①低淬透性调质钢.典型钢种45、40Cr,这类钢的油淬临界直径最大为30～40mm,广泛用于制造一般尺寸的重要零件,如轴、齿轮、连杆螺栓等.35SiMn、40MnB是为节约铬而发展的代用钢种.②中淬透性调质钢.典型钢种40CrNi,这类钢的油淬临界直径最大为40～60mm,含有较多的合金元素,用于制造截面较大、承受较重载荷的零件,如曲轴、连杆等.③高淬透性调质钢.典型钢种40CrNiMoA,这类钢的油淬临界直径为60～100mm,多半为铬镍钢.铬、镍的适当配合,可大大提高淬透性,并能获得比较优良的综合机械性能.用于制造大截面、承受重负荷的重要零件,如汽轮机主轴、压力机曲轴、航空发动机曲轴等.钢种的选择根据零件的工作载荷大小及其尺寸、形状来确定的.载荷大、尺寸大、形状复杂的零件,为保证有足够的淬透性,就要采用合金调质钢.热处理工艺特点：1预备热处理：采用完全退火或正火高淬透性的调质钢正火后应再高温回火,其目的是细化晶粒,改善组织；调整硬度,改善切削加工性能.组织P+F.2最终热处理：调质处理,组织为回火索氏体,具有良好的综合机械性能.调质处理＋表面淬火、低温回火.对除了要求良好综合机械性能外,还要求表面具有高硬度、高耐磨性的调质件,调质处理后还需进行“表面淬火+低温回火”处理,表面淬火多采用感应加热表面淬火.表面组织为M回,心部为S回.举例：通过实例分析热处理工艺规范1用40Cr制作拖拉机上的连杆、螺栓.其工艺路线为：下料→锻造→退火或正火→粗机加工→调质→精机加工→装配.在工艺路线中,预备热处理采用退火或正火,其目的是改善锻造组织,细化晶粒；调整硬度、便于切削加工；为淬火做好组织准备.调质工艺采用830℃加热、油淬、得到马氏体组织；然后在525℃回火水冷,水冷为防止第二类回火脆性,最终使用状态下的组织为回火索氏体,具有良好综合机械性能.245或40Cr钢制造机床主轴或齿轮的生产工艺流程一般为：下料→锻造→正火→机加工→调质处理→精加工→局部表面淬火+低温回火→磨削.讨论题：1.有一40Cr钢制机床主轴,心部要求有良好的强韧性200～300HBS,轴颈处要求硬而耐磨54～58HRC,试回答下列问题：（1）应选择何种预备及最终热处理（2）说明各热处理后的组织分析：40Cr为低淬透性钢,应采用正火作预备热处理,细化晶粒,改善组织及切削加工性能；正火处理后的组织为P+F；最终热处理宜选用调质处理,然后对轴颈处进行“表面淬火+低温回火”的热处理,可达到性能要求.调质处理后的组织为回火索氏体；“表面淬火+低温回火”后,心部组织仍为回火索氏体,表面组织则为“M回＋少量A残”.2．某厂用45钢制作一批齿轮,制作过程中因45钢数量有够用,想用20钢代替.试问：这两种钢在制作齿轮的热处下工艺上有何不同,并指出热处理后的组织.分析：45钢为调质钢,制作齿轮时,预备热处理采用正火,组织为S＋F,细化组织、改善切削加工性能；最终热处理为调质处理,组织为S回,获得良好综合力学性能；最后齿面再进行“表面淬火＋低温回火”,齿轮心部组织为S回,齿面组织“M回＋少量A残”,提高齿面硬度及耐磨性,消除淬火应力.20钢为渗碳钢,预备热处理采用正火,组织为S＋F；机加工成形后渗碳,再淬火＋低温回火,齿面组织为“M回＋细小渗碳体＋少量A残”,心部为“板条M回＋S＋F”.新的趋势：用低碳和金刚经“淬火+ 低温回火”得到低碳马氏体代替中碳调质钢,可以提高零件的承载能力,减轻重量.在汽车、石油、矿山方面应用效果好.应用实例：1汽车螺栓：用15MnVB代替40Cr,承载能力提高45—70%；使用寿命延长；2用20SiMnMoV代替35CrMo制造石油钻井用的吊环,使吊环质量减轻68公斤.3．弹簧钢应用：用于制造汽车、拖拉机和火车的板弹簧或螺旋弹簧.性能要求：具有高的弹性极限和屈强比,高的疲劳强度和足够的塑性、韧性.成分特点：Wc ：—% ,多数% 左右,为中、高碳：含碳量过高,塑性和韧性降低,疲劳极限也下降.Me ：Si、Mn、Cr、V、Nb、Mo、W .主加元素Mn、Si,提高淬透性,提高强度及屈强比；辅加元素 W、Mo、V等,进一步提高淬透性,细化晶粒,提高回火稳定性和耐热性.常用牌号：65Mn 、60Si2Mn、50CrVA热处理工艺：根据弹簧的加工成形方法不同,弹簧分为热成形弹簧和冷成形弹簧.一般,截面尺寸>10～15mm的弹簧采用热成形方法；截面尺寸<10mm采用冷成形方法.1热成型弹簧：淬火+中温回火,组织为T回.这类弹簧多用热轧钢丝或钢板制成.以60Si2Mn制造的汽车板簧为例,工艺路线如下：下料→加热压弯成型→淬火+中温回火→喷丸处理→装配成型后采用淬火+中温回火350～500℃,组织为T回,硬度39～52HRC,具有高的弹性极限、屈强比和足够的韧性喷丸处理可进一步提高疲劳强度.如用板簧经喷丸处理,使用寿命提高5～6倍.2冷成型弹簧：去应力退火.这类弹簧是用铅浴索氏体化处理的冷拉钢丝或油淬回火钢丝冷圈成型.成型后不必淬火处理,只需进行一次去应力退火处理250～300℃保温1小时,目的是消除内应力、稳定尺寸.由于冷拉过程中产生加工硬化,强度大大提高.4．滚动轴承钢用于制作各类滚动轴承的内外套圈、滚动体.常用钢种和牌号：有两大类1高碳铬轴承钢：GCr15、GCr15SiMn.含碳量：～,高碳,过共析成分,保证形成足够铬的碳化物强化相,提高强度、硬度及耐磨性.合金元素：主加Cr元素,提高淬透性和接触疲劳抗力,细化晶粒.对大尺寸轴承,加入Si、Mn进一步提高淬透性.从化学成分看,滚动轴承钢属于工具钢范畴,所以这类钢也经常用于制造各种精密量具、冷冲模具、丝杠、冷轧辊和高精度的轴类等耐磨零件.2高碳无铬轴承钢：为了节铬,加入了Mo、V得到的,常用牌号GMnMoVRE、GSiMnMoV,其性能与GCr15相近.热处理工艺：1预备热处理：采用球化退火,获得球状珠光体,改善组织,降低硬度<210HBS,便于切削加工.2最终热处理：淬火+低温回火150～180℃,M回＋细小粒状碳化物＋A残,硬度61～65HRC.低温回火保持淬火后的高硬度和高耐磨性,消除淬火应力.对精密轴承零件,为了将残余奥氏体降低到最低程度,提高尺寸稳定性,常采用淬火后冷处理,并时效.冷处理后,恢复到室温,立即低温回火.第四节工具钢工具钢是用来制造刀具、模具和量具的钢.按化学成分分为碳素工具钢、低合金工具钢、高合金工具钢等.按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢.刃具：用于切削加工的工具,车刀,刨刀,转头等；模具：用于进行压力加工的工具.冷作模具：〈200—3000C；热作模具：〉600 0C；量具：测量尺寸的工具,如卡尺、千分尺、块规等.共性：一般都在磨损条件下工作,要求具有高硬度和高耐磨性.不同：具体工作条件的不同,对各自的性能又有特殊要求.如刃具钢要求热硬性好,冷作模具钢要求热处理变形小,热作模具钢要求在高温下保持高的硬度和韧性,量具钢要求热处理后组织稳定好.所以,各类工具在钢材的选用和热处理方法上各有其特点.一、刃具钢1．切削刃具的工作条件及性能要求切削刃具的种类繁多,工况条件各有特点,性能要求也各有不同.以车刀为例：工作条件：1刀刃与工件之间发生剧烈的摩擦,造成严重的磨损；。
常用金属材料及性能
5.1 工业用钢分类与牌号 5.2 结构钢（structural steel）
5.3 滚动轴承钢、工具钢、不锈钢和耐热钢
5.4 铸铁（cast iron）
5.5 有色金属及其合金（non-ferrous alloy）
5.6 粉末冶金材料（自学） 退出
5.1 钢的分类与钢中的合金元素（alloy element）
(3)钢的牌号
•要 求：会识别、（图纸上）一看就明白。 •基本类型：两类 ①主要以力学性能表示：如Q235－A· F（常简写成 Q235，不保证化学成分）。
②主要以化学成分表示：碳与合金元素含量。
例1. 45 Wc=0.45%的优质钢。
例2. 08F
例3. 40Cr
Wc=0.08%的沸腾钢。
Wc=0.40%及Wcr=1%。
G是裂纹萌生及扩展通道→抗压不抗拉，宜作承压件。
G存在→加工性能好（铸造、切削加工）；减震减摩；
较小缺口敏感性。
2)各类铸铁的特点 图5-5 图5-6 图5-8 图5-7 ①灰铸铁 : 直接结晶获得、成分亚共晶。 •特点：片G应力集中、割裂基体严重；铸造性能最好。 •应用：承压或受力不大的形状复杂件或薄壁件（如箱体 等）。 表5-16 •典型牌号：HT200。 ②可锻铸铁: 铁水→白口铁→石墨化退火 →Fe3C分解为团絮状G。 •特点：性能优于灰铸铁（但并不可锻），工艺复杂。 •应用：一定承载能力的结构件。 图5-9 •典型牌号：KTH350—10。 表5-17
⑵各类铸铁的特点 1) 共性： ①成 ②组 ③性 分：高碳、高硅（易形成G）及杂质S、P较宽
（成本低廉、易浇注）。
织：钢基（F、F+P、P等）+G。 能：G的存在，具有多重性影响。
轮机工程：工业用钢、合金钢、铸铁试题及答案(强化练习)
轮机工程：工业用钢、合金钢、铸铁试题及答案（强化练习）1、单选15MnVN是具有中等强度级别的钢种，钢种加入V、N的目的是（）A．晶粒细化B．提高强度C．晶粒细化和强化D．提高淬透性正确答案：C2、单选以下可（江南博哥）作柴油机连杆的材料是（）A．灰铸铁B．可锻铸铁C．球墨铸铁D．合金铸铁正确答案：C3、单选（）用于高温（500℃以下）和繁重工作条件下的大尺寸零件，如曲轴、大型尾轴、活塞头和汽轮机转子轴等。
A．40CrB．35CrMoC．40CrNiMoD．20Cr正确答案：B4、单选高磷耐磨铸铁是在（）（如HT250、HT300）中加入0.3%～0.6%的磷制成的特殊性能铸铁。
A．珠光体灰口铸铁B．铁素体灰口铸铁C．珠光体＋铁素体灰口铸铁D．可锻铸铁正确答案：A5、单选下列牌号中为F基体的灰口铸铁（）A．HT100B．HT150C．HT200D．HT250正确答案：A6、单选以下符合低碳钢的力学性能特点的是（）A．强度较低而塑性较好B．强度较低而塑性较差C．强度较高而疲劳性能低D．强度较低和韧性较差正确答案：A7、单选?（）强度较高，可轧制成型钢、钢板作构件用。
Ⅰ．Q215；Ⅱ．Q235；Ⅲ．Q235B；Ⅳ．Q235C；Ⅴ．Q235D；Ⅵ．Q255；Ⅶ．Q275。
A．Ⅰ+Ⅱ+ⅢB．Ⅲ+Ⅳ+ⅤC．Ⅳ+ⅤD．Ⅵ+Ⅶ正确答案：D8、单选（）具有优良的综合机械性能，是国内外制造曲轴、中间轴、汽轮机转子轴和舵轴常用的重要材料。
A．40CrB．35CrMoC．40CrNiMoD．20Cr正确答案：C9、单选中合金钢所含合金元素总量是（）A．4%～8%B．4%～10%C．5%～10%D．6%～12%正确答案：C10、单选低合金刃具钢的热处理为（）A．球化退火＋淬火＋低温回火B．球化退火＋淬火＋高温回火C．淬火＋低温回火D．淬火＋高温回火正确答案：A11、单选当不锈钢中加入铬时可使钢获得单相基体组织。
当含铬量大于（）、含碳量较低时，可获单相铁素体不锈钢。
机械工程材料教学课件第7章常用金属材料
7.3 合金钢
（2）形成合金碳化物
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两大类。
碳化物形成元素：常见碳化物形成元素有Mn、Cr、W、V、 Nb、Zr、Ti等（按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排 列），它们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。
7.4.1低合金高强度结构钢
1. 化学成分及性能特点 低合金高强度结构钢的含碳量较低，一般不超过0.2%，合金
元素的含量不超过3%，因含碳量较低，所以其塑性、韧性和焊接 性能较好，此类钢中常加入的元素有Mn、Si、V、Nb、Ti、Al、 Mo和N等，其中以Mn最为常用。
C：在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物，使钢得到强 化。在合金钢中为来形成一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要 0.01~0.02％，所以降碳是这类钢发展的必然趋势，从而可大大改善 钢的韧性和焊接性能。
7.1.4 P对钢性能的影响
磷由炼钢时由矿石带入到钢中，它能够增加钢的强度和硬度， 但对塑性变形、冲击韧性的负面作用更加明显，[但对塑性变形、 冲击韧性的负面作用更加明显，]特别是在低温时，它使钢材显著 变脆，这种现象称为"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性能变 坏，含磷越高，冷脆性越大，故钢中对含磷量控制较严，所以一般 说磷也是有害元素。
Mn：Mn/C比值越高，越有助于提高钢的屈服强度和冲击韧性。 锰降低了γ→α 转变温度，有利于针状铁素体的形核；另外，在加 热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，从而增加 铁素体中碳化物的弥散析出量。高锰还可以导致钢的应力-应变特 性的变化，可以抵消晶格效应的强度损失。
常用工程材料密度
密度g/cm3 1.35-1.4 1.05-1.07 0.92-0.95 0.9 -0.91 1.41-1.43 2.1 -2.2 1.05 2.1-2.3 1.16-1.19 1.13-1.15 1.25 0.78-0.82 0.82 0.9-0.95 0.75 1.3-1.4 1.5-2.0 0.93 1.3-1.8
密度g/cm3 1 0.92 0.79 0.25 1.9-2.1 1.8-2.45 1.7 2.1 2.6-2.8 1.3 1.32-2.0 1.4-1.95 1.4-1.65 1.4-2.1 2.4-2.7 2.3-2.45 0.3-0.5
材质 聚氯乙烯(PVC) 聚苯乙烯(PS) 聚乙烯(PE) 聚丙烯(PP) 聚甲醛 氟塑料 笨乙烯(ABS) 聚四氟乙烯(PTFE) 聚碳酸酯(PC) 尼龙6 聚芳酯 煤油 石油 各类机油 汽油 石棉板 橡胶石棉板 纯橡胶 工业橡胶
材质 灰铸铁(≤HT200) 灰铸铸铁(≥HT350) 可锻铸铁 球墨铸铁 白口铸铁 工业纯铁 铸钢 碳素钢 锰钢 20Cr、30Cr、40Cr铬钢 0Cr13、1Cr13 0Cr17Ni7(301) 0Cr18Ni9(302) 1Cr19Ni9(304) 00Cr18Ni10(304L) 0Cr18Ni10Ti(321) 0Cr17Ni12Mo2(316) 00Cr17Ni14Mo2(316L) 00Cr19Ni13Mo3(317)
密度g/cm3
Hale Waihona Puke 材质 水 冰 酒精 软木 石墨 混凝土 普通粘土砖 粘土耐火砖 石灰石.滑石 水泥 碎石 粗砂（干） 细砂（干） 玻璃钢 普通玻璃 陶瓷 木碳
2.7 2.33 4.51 6.1 7.1 7.19 7.29 7.43 8.57 8.9 8.9 8.9 10.22 10.5 11.4 13.55 19.3
ch5工业用钢
钢的分类和牌号
（一）钢的分类
含碳量 低碳钢 含碳量≤ 0.3% 中碳钢 含碳量在0.3~0.6% 高碳钢 含碳量> 0.6% 普通碳素钢(WS ≤ 0.045%, Wp ≤ 0.05%) 按钢的质量 优质碳素钢 (WS, Wp ≤ 0.035%) 高级优质碳素钢(WS, Wp ≤ 0.025%) 钢 材 的 分 类 按用途分 碳素结构钢 碳素工具钢
Q195-A、F
屈服点强度不小于195MPa的A级沸腾钢
（四）应用 Q195——轧制薄板：铁桶、开关箱、防护罩等容器； 盘条：捆绑钢丝网，铆钉等 Q215——焊接钢管、地脚螺钉、螺栓、木螺钉等小五金零件 Q235——型钢 ：工字钢、槽钢、角钢等； 钢板、钢筋及车辆、锅炉上性能要 求不太高的机械零件 Q255——铆焊件、栓接结构
d) 高级优质钢号后加注“A”，特级优质合金钢加注“E”. 50CrV A 30CrMoSi E
2. 牌号举例
40 Cr
铬，平均含量<1.5%，只标出元素符号，不标明含量
平均碳含量为0.40%，用万分之四十的数字表示
38 CrMoAl A
表示高级优质钢
铬钼铝，平均含量<1.5%，只标出元素符号，不标明含量 平均碳含量为0.38%，用万分之38数字表示
三、特殊性能钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢
§2 铸
铁
铸铁是碳质量分数大于2.11％的铁碳合金。主要有铁、 碳、硅、锰、硫、磷以及其他微量元素组成，具有优 良的铸造性、切削加工性、减摩性、吸震性和低的缺 口敏感性，加之熔炼铸造工艺简单，价格低廉，所以 是机械制造业中最重要的材料之一。
一、铸铁的分类
1.灰铸铁（HT） 2.白口铁 （BT） 3.球墨铸铁（QT） 4.可锻铸铁（KT） 5.合金铸铁
常用工程材料
图1-28铝合金状态图的一般类型
铸造铝合金：含有低熔点的共晶体，液态流动性较高， 适于铸造的铝合金。它具有良好的力学性能，抗蚀性及良 好的工艺性能。而且生产工艺较为简便，成本较低。用途 较广。其合金代号为ZL+三位数字，第一位为合金系，1位 铝硅系，2位铝铜系，3位铝镁系，4位铝锌系，后两位为顺 序号。
1）工业纯铝。 其熔点为660.370C，密度为2.7g/cm3，为面 心 立 方 晶 格 ， 呈 银 白 色 。 强 度 （ =80—100MPa ） 和 硬 度 (20HBS)很低，塑性(=80%)很高，有良好的导热导电性。工 业纯铝为L1-L7，其顺序数越大，纯度越低。
2）铝合金。 由于纯铝的强度低，不宜作承力结构材料， 向纯铝中加入适量的硅、铜、镁、锌、锰等元素，通过固 溶强化，沉淀硬化及组织强化，而得到的高强度合金。
2.普通碳素结构钢
含碳量在0.06%∼0.38%之间，硫、磷含量较高，在供应 状态下使用，不需热处理。常用于一般工程结构及普通零件。 其牌号（表示方法）由代表屈服点的字母Q、屈服点的数值、 质量等级符号(A、B、C、D)和脱氧方法符号(F、b、Z、TZ) 组成。如Q235--A·F，表示其屈服点为235MPa，质量等级为A 级，沸腾钢。
常用工程材料
1.4.1 常用工程材料的分类
碳素结构钢
碳素钢
钢
碳素工具钢 合金结构钢
金属材料
合金钢 合金工具钢 特殊性能钢
工
铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁
程
有色金属：铜合金、铝合金等
材
常用钢材的种类与规格
常用钢材的种类与规格ΦΦ常用钢材的种类有型钢、钢板、钢管和钢丝等。
一、型钢常见的型钢有圆钢、方钢、扁钢、六角钢、八角钢、工字钢、槽钢、角钢、异型钢、盘条等。
每种型钢的规格都有一定的表示方法。
圆钢的规格以直径表示，如圆钢φ20mm。
方钢的规格以“边长×边长”表示，如方钢20mm×20mm。
扁钢的规格以“边宽×边厚”表示，例如扁钢20mm×10mm。
工字钢和槽钢的规格以“高×腿宽×腰厚”表示，如工字钢100mm×55mm×405mm，槽钢200mm×75mm×9mm。
等边角钢的规格以“边宽×边宽×边厚”表示；不等边角钢的规格以“长边宽×短边宽×边厚”表示，如80mm×50mm×6mm。
二、钢板钢板通常分为薄板（厚度≤4mm）、厚板（厚度＞4mm）和钢带。
厚板经热轧而成，薄板有热轧和冷轧两种。
薄板可经热镀锌、电镀锡等处理，制成镀锌薄钢板（俗称白铁皮）和镀锡薄钢板（俗称马口铁）。
钢带是厚度较薄、宽度较窄、长度很长的钢板，也分热轧和冷轧两种。
三、钢管钢管分为无缝钢管和焊接钢管，断面多为圆形。
无缝钢管的规格以“外径×壁厚×长度” 表示，若无长度要求，则只写“外径×壁厚”。
四、钢丝钢丝的种类很多，其规格以直径表示。
钢铁材料现场鉴别方法一、火花鉴别火花鉴别是将钢铁材料轻轻压在旋转的砂轮上打磨，观察所迸射出的火花形状和颜色，以判断钢铁成分范围的方法。
材料不同，其火花也不同。
二、色标鉴别生产中为了表明金属材料的牌号、规格等，通常在材料上做一定的标记，常用的标记方法有涂色、打印、挂牌等。
金属材料的涂色标志用以表示钢种、钢号，涂在材料一端的端面或外侧。
成捆交货的钢应涂在同一端的端面上，盘条则涂在卷的外侧。
具体的涂色方法在有关标准中做了详细的规定，生产中可以根据材料的色标对钢铁材料进行鉴别。