常用金属材料(碳钢、铸铁).
9-碳钢、合金钢、铸铁解析
门用钢。 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2：高热硬性，用于刀具等。
（表达特殊） wC<1.0% ww=18% wCr=4% wV<1.5%
（三）特殊性能钢
1、不锈钢（主要合金元素为Cr和Ni）
牌号：
数字 + 元素符号 + 数字 表示所含合 金的名称 元素平均 百分含量
表示碳的平均千分含 量，<0.08%时用0表示
2、优质碳素结构钢 牌号：
由两位数字组成
当wMn=0.7∼1.2%时， 在数字后加Mn
表示碳的平均万分含 量（常用：08∼85）
如45（表示wC≤0.45%的优质碳素结构钢）
如65 Mn（表示wc=0.65% ,wMn=0.7∼1.2%的优质碳钢）。
成份： wc=0.08∼0.85%, S、P含量较低，通常经热处理后 使用，以发挥其性能潜力。 特点与应用：
成份： wC=0.3∼1.7%, 加入了Cr、Mn、Si、Mn、W、V 等合金元素，热处理后使用。
特点与应用：
9CrSi、9Cr2：量具刃具钢（丝锥、钻头、铣刀、手 术刀、量规、冷冲模等）；
Cr12MoV、CrWMn：冷模具钢； 5CrNiMo、4Cr5W2VSi：热模具钢;
*高速工具钢（锋钢）是合金工具钢中的一类专
表示普碳 结构钢
共分195、215、235、 255、275五种。
共有A,B,C,D四个 级别，A级最差。
如：Q235A；Q215B；
成份： wc=0.06∼0.38%，S、P含量较高，不需热处理。 特点与应用：
Q195、Q215钢：塑性和韧度好，制造薄板、冲压 件和焊接件；
Q235钢：强度较高，制造钢板、钢筋、农业机 械用钢和不重要的机械零件，拉杆、连杆和转轴。 Q255、Q275钢：强度高，质量好制作建筑、桥 梁工程上质量要求较高的焊接件。
常用金属材料密度表
材料名称密度(克/厘米3) 灰口铸铁6。
6～7。
4 白口铸铁7.4~7.7 可锻铸铁7。
2~7.4 铸钢7.8 工业纯铁7.87 普通碳素钢7.85 优质碳素钢7。
85 碳素工具钢7。
85 易切钢7.85 锰钢7.81 15CrA铬钢7。
74 20Cr、30Cr、40Cr铬钢7。
82 38CrA铬钢7.8 铬钒、铬镍、铬镍钼、铬锰、硅、铬锰硅镍、硅锰、硅铬钢7.85 铬镍钨钢7.8 铬钼铝钢7.65 含钨9高速工具钢8.3 含钨18高速工具钢8。
7 高强度合金钢7.82 轴承钢7。
81 不锈钢0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、Cr17Ni2、Cr18、9Cr18、Cr25、Cr28 7.75 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、Cr18Ni9Ti、2Cr18Ni9 Cr14、Cr17 7。
7 4-0.3、4-4—4锡青铜8。
9 1Cr18Ni11Si4A1Ti 7.52 7铝青铜7.8 19—2铝青铜9-4、10—3—1。
5铝青铜7.5 9—4、10—3—1。
5铝青铜7.5 10-4—4铝青铜7。
46 铍青铜8.3 3—1硅青铜8。
47 1—3硅青铜8。
6 1铍青铜8.8 0。
5镉青铜8.9 0。
5铬青铜8.9 1。
5锰青铜8。
8 5锰青铜8。
6 白铜B5、B19、B30、BMn40—1.5 8.9 BMn3—12 8.4 BZN15—20 8。
6 BA16—1.5 8.7 BA113—3 8.5 纯铝2。
7 防锈铝LF2、LF43 2。
68 LF3 2.67 LF5、LF10、LF11 2。
65 LF6 2.64 LF21 2。
73 硬铝L Y1、L Y2、L Y4、L Y6 2。
76 L Y3 2。
73 LY7、L Y8、L Y10、L Y11、L Y14 2.8 L Y9、L Y12 2.78 L Y16、L Y17 2。
84 锻铝LD2、LD30 2。
7 LD4 2.7灰铸铁 HT100～HT350 6.6——7.4 白口铸铁 S15、P08、J13等 7.4--7.7 可锻铸铁 KT30-6～KT270—2 7。
铸铁和碳钢的密度
铸铁和碳钢的密度
铸铁和碳钢是常见的金属材料，它们的密度也是非常重要的物理性质之一。
铸铁的密度通常在6.9-7.8克/立方厘米之间，而碳钢的密度在7.85克/立方厘米左右。
这意味着，即使是相同大小和形状的铸铁和碳钢件，铸铁通常会比碳钢更轻。
铸铁的密度一般较低，这是由于其中的石墨和孔隙结构导致的。
铸铁通常会在高温下进行熔化和浇铸，这会导致其中存在大量的气孔和缺陷，从而影响其密度。
然而，铸铁在强度和耐磨性方面有着良好的表现，因此在一些特定的应用领域（如制造机器零件和汽车零件）中得到了广泛应用。
相比之下，碳钢的密度通常较高。
碳钢是一种含有较高碳含量的钢材，具有高强度和硬度。
由于其中的晶格结构比铸铁更加均匀，因此其密度也较高。
碳钢常用于制造刀具、机械零件以及建筑结构等领域。
总的来说，铸铁和碳钢的密度差异可以影响它们的应用和设计。
在选择材料时，需要考虑到它们的密度、强度、硬度等方面的特点，以便确定最佳的材料选择。
- 1 -。
常用金属材料教材
火力发电厂常见金属材料硬度值范围
火力发电厂常见金属材料硬度值范围
1.碳钢：碳钢是火力发电厂常用的材料之一，其硬度值范围在
HB120-300之间。
碳钢硬度主要取决于碳含量，碳含量越高，硬度也越高。
2.不锈钢：不锈钢由于添加了铬和镍等合金元素，具有良好的耐腐蚀性，在火力发电厂中也广泛应用。
不锈钢的硬度值范围在HB150-320之间，不同牌号的不锈钢硬度也会有所差异。
3.铸铁：铸铁是一种常见的材料，在火力发电厂中通常用于制作重负
载零部件。
铸铁的硬度值范围在HB100-300之间，不同类型的铸铁硬度也
有所不同。
4.铝合金：铝合金由于具有较低的密度和良好的导电性，被广泛应用
于火力发电厂的导线及散热片等零部件中。
铝合金的硬度值范围在HB50-170之间，不同牌号和状态的铝合金硬度也会有所差异。
5.铜合金：铜合金具有良好的导电性和导热性，在火力发电厂中常用
于电气设备、冷凝器等零部件。
铜合金的硬度值范围在HB40-150之间，
不同种类和配方的铜合金硬度也有所差异。
除了以上常见的金属材料外，火力发电厂还会使用一些特殊合金材料，如镍基合金、钴基合金等。
这些合金材料的硬度值范围因其复杂的化学组
成而具有很大的差异。
总结起来，火力发电厂常见金属材料的硬度值范围主要受材料种类、
配方以及用途等因素的影响。
以上所述仅是一些常见金属材料的硬度值范围，具体的数值还需根据具体的材料和规范进行确定。
水工艺设备基础知识点
1、水工艺设备常用的金属材料主要有碳钢、铸铁、合金钢、不锈钢以及部分有色金属材料等。
2、聚合物的分类：碳链有机聚合物，杂链有机聚合物，元素有机聚合物，无机聚合物。
3、高分子材料的性能：重量轻，高弹性，：弹性变形量大，弹性模量低，拉伸时温度升高。
滞弹性：蠕变，应力松弛，滞后于内耗。
塑性与受迫弹性（可塑性），韧性，耐磨性，绝缘性，耐热性，耐蚀性，老化。
4、按照钢中硫和磷的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。
普通钢S<=0.055%，P<=0.045%；优质钢S、P均应<=0.040%；高级优质钢S<=0.030%，P<=0.035%。
5、根据钢的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢。
6、Q275表示屈服强度为275MPa的碳素结构钢。
7、含碳0.45%（万分之四十五）左右的优质碳素结构钢编号为45钢。
8、碳素工具钢的含碳量一般介于0.65%~1.35%之间。
9、30CrMnSi钢，其平均含碳量为0.3%，铬、锰、硅三种合金元素的含量均小于1.5%10、金属材料的基本性能是指它的物理性能、机械性能、化学性能、和工艺性能。
11、化学成分的变化对钢材的基本力学性能如强度及塑韧性等有较大的影响。
12、屈服极限是金属材料开始产生屈服现象时的应力，以σs表示，单位为MPa。
对于没有明显屈服点的材料，规定以产生0.2%塑性变形时的应力作为屈服强度，表示。
以σ0.213、疲劳强度是指材料在经受N次应力循环而不断裂时的最大应力，以σ-1（纯弯曲疲劳）τ（扭转疲劳）表示，单位为MPa。
N为102~105次发生破坏的为低-1循环疲劳破坏，多发生在容器构件上，N超过105次的为高循环疲劳破坏，多用于一般机械零件，钢铁材料N为107，有色金属和某些超高强度钢N为108。
14、材料在加工方面的物理、化学和机械性能的综合表现构成了材料的工艺性能，又叫加工性能。
15、水工艺设备主要零部件的制造工艺过程主要是焊接、锻造、切削、冲压、弯曲和热处理16、在铸铁中加入某些合金元素可以大大提高它在一些介质中的耐蚀性。
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。
压力管道基础知识讲座——常用金属材料
压力管道基础知识讲座——常用金属材料压力管道是一种用于输送液体、气体或者其他流体的管道系统。
它承受的压力很高，因此需要选择合适的材料来保证安全可靠的运输。
常用的金属材料有碳钢、不锈钢、铝合金和铜合金等。
碳钢是一种常见的金属材料，具有良好的力学性能和耐腐蚀性。
它的主要成分是碳和铁，其中一般含有较少的合金元素。
碳钢在常温下具有较高的强度和硬度，但在高温下容易发生变形。
碳钢管道可以用于输送一般的液体、气体和蒸汽，但不适用于高温、高压或者腐蚀性介质。
不锈钢是一种抗腐蚀的金属材料，具有较高的强度和硬度。
它的主要成分是铁、铬、镍和其他合金元素。
不锈钢管道具有良好的耐腐蚀性，可以用于输送酸碱盐类介质和高温高压的流体。
不锈钢管道广泛应用于化工、石油、食品和制药等行业。
铝合金是一种轻质、高强度的金属材料，具有良好的导热性和电导性。
它的主要成分是铝和其他合金元素，例如铜、锌和锰等。
铝合金管道适用于输送低压的液体、气体和蒸汽，在航空航天、汽车和建筑等领域有广泛应用。
铜合金是一种导热性和导电性较好的金属材料，具有优异的抗腐蚀性和可加工性。
它的主要成分是铜和其他合金元素，例如锌、镍和铝等。
铜合金管道适用于输送液体、气体和蒸汽，在化工、船舶和海洋工程等领域有广泛应用。
选择合适的金属材料是确保压力管道安全运行的重要因素。
除了上述常用的金属材料，还可以根据具体的介质和工况选择其他特殊材料，例如合金钢、镍基合金和钛合金等。
此外，还需要考虑管道的连接方式、防腐蚀措施和监测维护等因素，以确保压力管道的可靠性和安全性。
常用的金属材料钢与铁
一、常用的金属材料——钢与铸铁金属材料包括纯金属及其合金（即在一种金属中加入其它元素所形成的金属材料）。
工业上又把金属材料分为两大类：一类为黑色金属，它包括铁、锰、铬及其合金，其中以铁基合金（即钢和铸铁）应用最广；另一类为有色金属，是指除黑色金属以外的所有金属及其合金。
在工业上使用的金属材料中，以钢和铸铁使用最多。
钢和铸铁（总称为钢铁材料）是以铁为主，加入碳等其它合金元素所组成的，故称为铁碳合金材料。
一般把含碳量小于2.06%的铁碳合金称为钢；大于2.06%的铁碳合金称为铸铁。
1.钢的分类、编号及性能特点：根据成分不同钢可分为碳素钢（简称碳钢）和合金钢两类。
（1）碳素钢碳素钢中以铁和碳为主要元素，但常含有Mn、Si、S、P等杂质元素，其中S、P对钢的性能危害很大。
因此根据硫、磷含量多少，把钢分为：普通质量钢（S≤0.055%,P≤0.045%）优质钢（S≤0.03%,P≤0.035%），高级优质钢（S≤0.02%,P≤0.003%）等。
碳钢的性能主要决定于含碳量的高低，随着含碳量的增多，碳钢的强度、硬度提高，塑性和韧性降低。
根据含碳量的多少，碳钢分为低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C=0.3～0.6%）和高碳钢（C>0.6%）。
所以低碳钢的强度、硬度低，塑性韧性好，常用于受力较小的冲压件（如皮带轮罩壳、垫圈、自行车的挡泥板等）、焊接件等；高碳钢的强度高，塑性低，常用于制造受力较大的弹簧等零件；中碳钢既有一定强度，也有一定塑性，常用于制备受力较大、较复杂的轴工业上根据用途不同，将碳素钢分为碳素结构钢和碳素工具钢。
（a）碳素结构钢该类钢主要用于各种结构件。
根据钢的质量不同（即S、P含量）分为碳素结构钢和优质碳素结构钢。
碳素结构钢是属于普通质量钢，其牌号表示方法为Q+三位数字。
Q为“屈”字的汉语拼音子首，后面三位数为表示该钢的屈服点（MPa）数值，如常用的Q235，表示屈服点为235MPa的普通质量钢。
常用金属材料(碳钢铸铁)课件
THANKS。
性。
灰口铸铁的强度和韧性较高，适 用于制造承受较大应力和冲击的 零件，如机床底座、管道支架等
。
灰口铸铁的铸造性能优良，易于 生产形状复杂的零件。
球墨铸铁
球墨铸铁是一种通过在液态铁水中加入球化剂，使石墨呈球状分布的铸铁材料。
球墨铸铁的强度和韧性较高，具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，适用于制造承受复杂 应力的零件，如汽车发动机缸体、曲轴等。
特殊碳钢
总结词
具有特殊性能的碳钢
详细描述
特殊碳钢是指在碳钢的基础上添加了适量的合金元素，如铬 、镍、钨等，以提高钢材的特殊性能，如耐腐蚀、耐高温、 耐低温等。特殊碳钢广泛应用于石油、化工、航空航天等领 域。
03
铸铁的种类与特性
灰口铸铁
灰口铸铁是一种常见的铸铁材料 ，其石墨呈片状或针状，分布均 理 后经过加热、保温、脱碳退火等
工艺处理的铸铁材料。
可锻铸铁的强度和韧性较高，具 有较好的耐腐蚀性和耐磨性，适 用于制造要求高精度和高耐久性
的零件，如水龙头、阀门等。
可锻铸铁的生产工艺较为复杂， 成本较高，但具有较好的机械性
能和耐久性。
04
碳钢与铸铁的性能比较
力学性能比较
碳钢的抗氧化性较好，因为它的含碳量较 低，不易与氧气发生反应。
耐高温性能
焊接性能
铸铁在高温下容易氧化和石墨化，而碳钢 在高温下具有较好的稳定性。
碳钢的焊接性能优于铸铁，因为它的熔点 较低，更容易进行焊接操作。
05
碳钢与铸铁的应用场景
碳钢在建筑行业的应用
常用的精细化工设备材料、性能和防护
2.1 常用的金属材料
• 马氏体不锈钢：马氏体的三维组织形态通常有片状或 者板条状，但是在金相观察中（二维）通常表现为针 状。马氏体的晶体结构为体心四方结构。高的强度和 硬度是钢中马氏体的主要特征之一。
• 将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却 （淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织 即为马氏体。
常用的另一类材料是非金属材料,非金属材料的耐腐蚀 性能在许多环境下优于金属材料,在精细化工企业大量使 用上述金属和非金属材料制造反应设备、输送设备、泵、 阀门及管道等器件。
2 精细化工设备材料与防护 \ 2.1 常用的金属材料
2.1 常用的金属材料
（1）碳钢 碳钢是含碳量小于2. 11%的铁碳合金，碳钢在大气和水中 易生锈，在很多介质中的耐腐蚀性也不好：在碱性溶液 和强氧化性酸（如浓硫酸）中生成了保护膜，腐蚀性很 小；在中性、含氧量高的溶液中，和还原性酸中，腐蚀 很快。如磺化和硝化反应可以用碳钢做反应器。
以上为具有面心立方晶格结构的 -铁。 • 碳溶解到α-铁中形成的固溶体称铁素体，它的溶碳能力极低，最大溶解度不超过0.02%。而
碳溶解到 -铁中形成的固溶体则称奥氏体，它的溶碳能力较高，最高可达2%。 • 奥氏体是铁碳合金的高温相。钢在高温时所形成的奥氏体，如以极大的冷却速度过冷到
230℃以下，奥氏体中的碳原子已无扩散的可能，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的α 固溶体，称为马氏体。由于含碳量过饱和，引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低，脆性 增大。 • 不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提高，因此， 不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。由于含铬量的提高，对钢的组织也有很大影响，当 铬含量高而碳含量很少时，铬会使铁碳平衡图上的-相区缩小，甚至消失，这种不锈钢为 铁素体不锈钢。当含铬量较低（但高于12%），碳含量较高，合金在从高温冷却时，极易 形成马氏体，故称这类钢为马氏体型不锈钢。镍可以扩展-相区，使钢材具有奥氏体组织。 如果镍含量足够多，使钢在室温下也具有奥氏体组织结构，则称这种钢为奥氏体型不锈钢。
常用金属材料碳钢、铸铁
铸铁在汽车工业中应用 广泛，如发动机缸体、 气瓶、刹车盘等关键部 件，由于其优良的力学 性能和耐腐蚀性，能够 保证汽车的安全性和可 靠性。
铸铁管道和阀门具有良 好的耐压、耐腐蚀和密 封性能，广泛应用于石 油、化工、水处理等领 域。
03
碳钢与铸铁的性能比较
机械性能
碳钢
碳钢的强度和硬度较高，具有良好的 耐磨性和韧性，但易生锈。
睐。
管道系统
铸铁管道常用于输送水、暖气等流 体，其良好的耐压性能和耐腐蚀性 使其成为一种经济实用的材料。
建筑构件
铸铁在建筑中用于制造窗框、门框 等构件，其优美的外观和良好的耐 久性得到了广泛应用。
应用案例的比较
碳钢因其高强度和良好的塑性，通常 用于需要承受较大载荷和冲击的场合， 如建筑结构、机械制造等。
浇注
将液态铸铁浇注到铸型中， 冷却后得到铸件。
生产工艺的比较
碳钢的生产工艺相对简单，成本较低 ，适合大规模生产。而铸铁的生产工 艺相对复杂，成本较高，但适合生产 形状复杂的铸件。
碳钢的力学性能较好，适用于各种受 力结构件。而铸铁的耐磨性、耐腐蚀 性和耐热性较好，适用于制造受压件 、耐磨件和耐热件等。
详细描述
铸铁是通过在熔融状态下将铁矿石、碳和其他合金元素进行混合，然后倒入模具 中冷却凝固而制成的金属材料。铸铁的含碳量通常在2.0%~4.0%之间，碳以片状 或球状石墨的形式存在，使得铸铁具有较低的强度和韧性。
铸铁的分类
总结词
铸铁根据其化学成分和组织结构可分为灰口铸铁、球墨铸 铁和蠕墨铸铁等类型。
04
碳钢与铸铁的生产工艺
碳钢的生产工艺
01
02
03
炼铁
将铁矿石和焦炭在高炉中 加热还原，得到生铁。
水工艺设备基础(终极)
水工艺设备基础第一章水工艺设备常用材料1、水工艺设备常用的金属材料：主要有碳钢、铸铁、合金钢、不锈钢以及部分有色金属材料等。
2、金属材料的基本分类：3、钢的分类：按化学成分分类：主要分为碳钢和低合金钢按质量分类：按照钢中硫和磷的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。
普通钢 S≤0.055％；P≤0.045％；优质钢 S、P均应≤0.040％；高级优质钢 S≤0.030％；P≤0.035％按用途分类：主要可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
4、普通碳素结构钢：这类钢主要保证机械性能，故其牌号用Q+数字表示。
若牌号后面标注A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，其中A级最低，D级最高。
若在牌号后标注字母“F”则为沸腾钢（脱氧不完全的钢），未加标注的为镇静钢。
例如：Q235-A·F表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。
这类钢按其屈服强度的大小有Q195、Q215、Q255、Q275等牌号。
5、合金结构钢：这类钢的编号是利用“两位数字+元素符号+数字”来表示。
前面的两位数字代表钢中平均含碳量的万分之几，元素符号表示钢中所含的合金元素。
元素后面的数字表示该元素的平均含量的百分之几。
如果低于1.5％，则不标含量。
如果大于1.5％、2.5％、3.5％....，则相应的以2、3、4....表示。
例如 12CrNi3钢，其平均含碳量为0.12％，平均含铬量小于1.5％，平均含镍量为3％。
若为高级优质合金结构钢，则在钢号的最后加“A”字，例如20Cr12Ni14WA。
6、金属材料的化学成分（C、P、S）硫、磷元素多了会有哪些不好？S含量必须严格控制，硫不溶于铁，以FeS形式存在，与Fe形成低熔点的共晶体，使钢材在热加工时容易开裂，产生“热脆”现象。
硫含量高还使材料的断裂韧性降低。
P磷能全部溶于铁素体中，虽能使钢的强度和硬度增加，但同时会导致塑型和冲击韧性的显著降低，特别是在低温时使钢材显著变脆，产生“冷脆”现象。
碳钢与铸铁
碳素结构钢ωc＜0.7% 按脱氧程度
碳素工具钢ωc ＞ 0.7%
沸腾钢（F） 镇静钢（Z） 半镇静钢（B）
1.普通碳素结构钢
碳素结构钢中硫、磷等杂质含量较多，质量较低，但价 格便宜，并具有一定的机械性能，常用作性能要求不高 、不需作热处理的机械零件和结构件，是碳钢中用量最 大的一类。
根据国标（GB/I700-88）规定，碳素结构钢的牌号由Q（ “屈”的汉语拼音字首）、屈服强度值、质量等级符号 （A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、Z、B）四个部分按 顺序组成。如Q235A·F表示最低屈服强度为235MPa、质量 等级为A级的沸腾钢。
机械制造基础 工程材料
下午1时4分
常用工程材料
教学内容
学习要求
能力要求
1.金属材料的分类
2.碳钢、合金钢分 类、牌号及应用
3.非铁金属材料的牌 号，应用
1.掌握钢、铸铁的牌 号及性能
2.理解非铁金属材料的 牌号、性能及应用
3.了解钢杂质的影 响，陶瓷、复合材 料
初步具有选材 的能力
第一节：碳钢、铸铁
60～85钢属于高碳钢， 经淬火＋中温回火后， 具有高的弹性和一定的韧性，主要用于制造各类 弹簧。
3、碳素工具钢
这类钢的含碳量较高，一般在0.65%～1.35%之间，经适 当热处理后，具有高强度、高硬度及高的耐磨性，常用 来制造各种工具（刃具、量具和模具）。
按钢的质量不同，碳素工具钢分为优质碳素工具钢和高 级优质碳素工具钢两类。
（二）、碳钢的分类
按含碳量 按质量 按用途
低碳钢 ωc≤0.25% 中碳钢 ωc=0.25%~0.60% 高碳钢 ωc＞0.6%
普通碳素钢 ωs≤0.055% ，ωp≤0.045% 优质碳素钢 ωs、 ωp≤0.035%~0.040% 高级优质碳素钢 ωs≤0.02%~0.03% ωp≤0.03%~0.035% 特殊质量碳钢 ωs、 ωp≤0.015%
碳钢与铸铁讲解
（三）、碳钢的牌号和用途 1.普通碳素结构钢
Q 235 — A ·F
铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着石墨，石
墨对基体产生割裂作用。
因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降，其性能比钢低，不 能锻造，且石墨的数量越多，越粗大，分布越不均匀，铸铁的力 学性能越差。
但石墨的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如铸 造性能、减振性和减摩性等。
铸铁的石墨化
1、铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。
碳素结构钢ωc＜0.7% 按脱氧程度
碳素工具钢ωc ＞ 0.7%
沸腾钢（F） 镇静钢（Z） 半镇静钢（B）
1.普通碳素结构钢
碳素结构钢中硫、磷等杂质含量较多，质量较低，但价 格便宜，并具有一定的机械性能，常用作性能要求不高 、不需作热处理的机械零件和结构件，是碳钢中用量最 大的一类。
根据国标（GB/I700-88）规定，碳素结构钢的牌号由Q（ “屈”的汉语拼音字首）、屈服强度值、质量等级符号 （A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、Z、B）四个部分按 顺序组成。如Q235A·F表示最低屈服强度为235MPa、质量 等级为A级的沸腾钢。
一、碳钢
碳钢又称碳素钢，它是指含碳量小于2.11%，并含有少量冶 炼过程中残存下来的硅、锰、磷、硫等杂质元素所组成的铁碳 合金。
（一）.杂质元素对碳钢性能的影响
锰（Mn）脱氧、去硫,提高钢的强度和硬度 硅（Si）有很强的固溶强化作用，脱氧作用 硫（S）引起钢在热加工时或高温工作下开裂( 热裂 )。 磷（P）有很强的固溶强化作用，低温韧性差 ( 冷裂 )。
镀锌碳钢和镀锌铸铁
镀锌碳钢和镀锌铸铁镀锌碳钢和镀锌铸铁，都是常见的金属制品，广泛应用于建筑、机械、汽车、电力等领域。
它们都具有防腐、耐腐蚀、耐热、强度高等优点。
本文将分别介绍镀锌碳钢和镀锌铸铁的相关信息。
一、镀锌碳钢1. 简介镀锌碳钢是将钢材浸入锌液中进行镀锌处理，以提高其耐腐蚀性能。
碳钢是一种含有碳的合金钢，主要包括普通碳钢、中碳钢、高碳钢、超高碳钢等。
碳钢可以通过热处理等方法改变其硬度和强度。
2. 镀锌原理镀锌是将铁、钢等金属浸入锌液中进行处理。
锌液中的锌会与金属表面的铁化合形成锌铁合金层，从而在金属表面形成一层银白色的锌层。
该层具有很好的防腐性，可以有效地保护金属材料。
3. 应用领域镀锌碳钢被广泛应用于建筑、机械、汽车、电力等领域。
它具有强度高、韧性好、耐腐蚀性能好等优点，能够满足各种复杂工作环境下的需求。
4. 维护方法镀锌碳钢的维护方法主要是定期清洗和表面防护。
一般可以使用软刷和清水进行清洗，清除表面的污垢和杂物。
此外，还需要对表面进行一定的防护，以防止氧化腐蚀。
防护涂层可以选择硅烷防腐涂料、钝化剂、涂层等，这些都可以有效地延长镀锌钢的使用寿命。
二、镀锌铸铁铸铁是一种铁碳合金，其中碳含量为2%~4%，通常还包括一些其他合金元素。
镀锌铸铁是将铸铁产品浸入锌液中进行表面处理，从而提高其防腐性和耐腐蚀性。
镀锌铸铁的维护方法与镀锌碳钢相似，主要是定期清洗和表面防护。
维护时需要注意避免使用碱性清洗剂、硬刷等会损伤锌层的清洗工具，以免影响其防腐性能。
同样，表面防护涂层也需要选择符合要求的产品，以确保铸铁材料能够长期保持优良的性能。
总结镀锌碳钢和镀锌铸铁，都是具有很好防腐蚀性能的金属材料。
在使用时，需要合理维护，延长其使用寿命。
虽然它们在应用领域和性能特点上有所不同，但都具有很好的耐腐蚀、耐热、强度高等优点，是各行各业不可或缺的材料。
常用金属材料比重表
常用金属材料的比重参考表材料名称比重（克/厘米3）材料名称比重(克/厘米3) 灰口铸铁 6.6～7.4 白口铸铁7.4～7.7可锻铸铁7.2～7.4 工业纯铁7.87钢材7.85 铸钢7.8低碳钢（含碳0.1%）7.85 中碳钢（含碳0.4%）7.82高碳钢（含碳1%）7.81 高速钢（含钨9%）8.3高速钢（含钨18%）8.7 不锈钢（含铬13%）7.75纯铜（紫铜）8.9 纯镍8.85硅 2.33 铅11.34工业纯铝 2.71 锌板7.2锌阳极板7.15 铅板11.37锡7.3 锇22.5铱22.4 铂21.45金19.32 钨19.3钽16.6 汞13.6钍11.5 银10.5钼10.2 铋9.8钴8.9 镉8.65铌8.57 锰7.43铬7.19 铈 6.9锑 6.68 锆 6.49碲 6.24 钒 6.1钛 4.51 钡 3.5铍 1.85 镁 1.74钙 1.55 钠0.97钾0.86 砷 5.73硒 4.84 硼 2.34各种合金金属比重表H96黄铜合金8.8 H90黄铜合金8.7 H68黄铜合金8.5 H62黄铜合金8.5 HPb74-3铅黄铜8.7 HPb63-3铅黄铜8.5 HPb59-1铅黄铜8.5 HSn90-1锡黄铜8.8 HSn70-1锡黄铜8.54 HSn62-1锡黄铜8.5 HSn60-1锡黄铜8.5 HAl77-2铝黄铜8.6 HAl67-2.78.5 HAl60-1-1铝黄铜8.5 HAl66-6-3-2铝黄铜8.5 HMn58-2锰黄铜8.5 HMn57-3-1锰黄铜8.5 HMn55-3-1锰黄铜8.5 HFe59-1-1铁黄铜8.5 HSi80-3硅黄铜8.5 HNi65-5镍黄铜8.5 QSn4-3锡青铜8.8 QSn4-4-2.5锡青铜8.75 QSn4-4-4锡青铜8.9 QSn6.5-0.1磷青铜8.8 QSn6.5-0.4磷青铜8.8 QSn7-0.2磷青铜8.8 QSn4-0.3磷青铜8.9 QAl5铝青铜8.2 QAl7铝青铜7.8 QAl9-2铝青铜7.6 QAl9-4铝青铜7.5 QAl10-3-1.5铝青铜7.5 QAl10-4-4铝青铜7.5 QBe2铍青铜8.3 QBe2.15铍青铜8.3 QSi1-3硅青铜8.6 QSi3-1硅青铜8.4 QCd1.0镉青铜8.80 ZQSn3-12-5铜合金(锡青铜) 8.69 ZQSn3-7-5-1铜合金(锡青铜)8.7 ZQSn5-5-5铜合金(锡青铜) 8.84 ZQSn6-6-3铜合金(锡青铜)8.82 B5铜合金8.9 B19铜合金8.9 B30铜合金8.9 BMn3-12锰白铜8.4 BMn40-1.5锰白铜8.9 BMn43-0.5锰白铜8.9 BFe30-1-1铁白铜8.9 BFe5-1铁白铜8.9 BZn15-20锌白铜8.6 BAl6-1.5铝白铜8.7 NSi0.19镍合金8.85 NGu28-2.5-1.58.85 NMg0.1钛合金8.85 NGr9镁合金8.7 LF2铝合金 2.68 LF3铝合金 2.67 LF5铝合金 2.65 LF6铝合金 2.64 LF10铝合金(铝镁) 2.65 LF11铝合金 2.65 LF12铝合金 2.63 LF21铝合金 2.73 LY1铝合金 2.76 L Y2铝合金 2.75 LY6铝合金 2.76 L Y7铝合金 2.76 LY8铝合金 2.8 L Y9铝合金 2.8 LY10铝合金 2.8 L Y11铝合金 2.8 LY12铝合金 2.78 L Y16铝合金 2.84 LY17铝合金 2.84 LD2铝合金 2.7 LD5铝合金 2.75LD6铝合金 2.75 LD7铝合金 2.8LD8铝合金 2.77 LD10铝合金 2.8LC3超硬铝合金 2.85 LC4超硬铝合金 2.85LC6超硬铝合金 2.89 LC9超硬铝合金 2.85ZL101铝合金 2.66 ZL102铸造铝合金(铝硅) 2.65ZL103铝合金 2.7 ZL104铝合金(铝硅) 2.65ZL105铝合金 2.68 ZL201铝合金(铝铜) 2.78ZL203铝合金 2.8 ZL301铝合金(铝镁) 2.55ZL401铝合金 2.95 ZZnAl10-5锌合金 6.3ZZnAl9-1.5锌合金 6.2 ZZnAl4-1锌合金 6.7ZZnAl4锌合金 6.6 ZChSnSb12-4-10锡合金7.52 ZChSnSb11-6锡合金7.38 ZChSnSb8-4锡合金7.39 ZChSnSb4-4锡合金7.34 ZChPbSb16-16-2锡合金9.29 ZChPbSb15-5-3锡合金9.6 ZChPbSb15-10锡合金9.73 ZChPbSb15-5锡合金10.04 ZChPbSb10-6锡合金10.24YG3X钨钢15～15.3 YG4C钨钢14.9～15.2 YG6X钨钢14.6～15 YG6A钨钢14.6～15 YG6钨钢14.6～15 YG8N钨钢14.5～14.9 YG8钨钢14.5～14.9 YG8C钨钢14.5～14.9 YG11C钨钢14～14.4 YG15钨钢13～14.2 YW1钨钢12.6～13.5 YW2钨钢12.4～13.5 YT5钨钢12.5～13.2 YT14钨钢11.2～12 YT30钨钢9.3～9.7 YN10硬质合金钢≥6.3。
常用钢材的材质和用途
常用钢材的材质和用途钢材是最常见的金属材料之一，广泛应用于各个领域。
其优异的机械性能使其成为许多建筑、机械、电子和汽车等行业的首选材料。
下面是一些常见的钢材材质及其主要用途。
1.碳钢：碳钢是由碳铁和少量其他元素组成的钢材。
由于其价格低廉和良好的机械性能，碳钢被广泛应用于建筑和机械制造领域。
常见的碳钢材质有Q235、Q345等。
2.不锈钢：不锈钢是一种具有耐腐蚀性的钢材。
由于其高强度、优良的耐腐蚀性和美观的外观，不锈钢广泛应用于制造厨房用具、电子设备、医疗器械和汽车等。
常见的不锈钢材质有304、316等。
3.合金钢：合金钢是通过添加其他元素（如铬、锰、钴、镍等）改善钢材性能的钢材。
合金钢具有高强度、耐磨、耐热和耐腐蚀等特性，广泛应用于机械制造、航空航天和能源领域。
常见的合金钢材质有40Cr、20CrMo、40CrMo等。
4.结构钢：结构钢是一种具有良好力学性能和可焊接性的钢材，被广泛应用于建筑和桥梁等工程结构中。
常见的结构钢材质有Q235、Q345等。
5.耐候钢：耐候钢是一种具有耐候性的钢材，能够在大气中形成一层稳定的氧化膜，从而具有优良的抗腐蚀性能。
耐候钢广泛应用于建筑、桥梁和汽车等领域。
常见的耐候钢材质有09CuPCrNi-A、09CuPTiRE-A等。
6.弹簧钢：弹簧钢是一种具有高弹性和耐疲劳性能的钢材。
由于其良好的弹性性能，弹簧钢被广泛应用于汽车悬挂系统、机械弹簧和电子设备等。
常见的弹簧钢材质有60Si2Mn、55SiCrA等。
7.冷轧板：冷轧板是通过冷加工钢材而制成的钢板，具有较高的强度和硬度。
冷轧板被广泛用于制造汽车零部件、电器外壳和家具等。
常见的冷轧板材质有SPCC、SPCD等。
8.热轧板：热轧板是通过热加工钢材而制成的钢板，具有较高的塑性和可塑性。
热轧板被广泛应用于建筑、建材、管道和轨道等领域。
常见的热轧板材质有SS400、A36等。
9.不锈钢钢管：不锈钢钢管是由不锈钢制成的管材，具有优良的耐腐蚀性能和高强度。
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组织：碳以Fe3C及C形式存在
性能：1）强度、塑性、韧性低 2）良好的减振性、减摩性、切削加工性
铸造性，低的缺口敏感性
一、铸铁的分类
1、白口铸铁（碳以Fe3C存在）
2、灰口铸铁gray cast iron （片状石墨）
3、可锻铸铁malleable cast iron（团絮状石墨）
4、球墨铸铁nodular graphite iron（球状石墨）
氢---有害元素（氢溶入钢中使钢的塑性、韧性降低， 引起“氢脆”及白点） 氮和氧---有害元素（氮使钢的强度、硬度提高，塑性、韧
性降低而脆性增大，因而含氮量过高对钢有害。氧使钢的强 度和塑性降低，特别是以氧化物夹杂的形式（如FeO、SiO2） 存在时，会大大降低钢的疲劳强度，增加钢的热脆性） 锰硅—有益元素 硫磷氢氧氮—有害元素
硅 --- 有益元素（溶入 F 使钢的强度、弹性提高。硅的含量一 般不超过0.4%，并不明显降低钢的塑性和韧性。）
磷---有害元素（少量的磷在钢中全部溶入F中，起强烈的固 溶强化作用，使强度、硬度显著提高，塑、韧性急剧降低， 特别在低温时，使钢的冲击韧性明显下降，这种现象称为 “冷脆”。含磷量较高时，使钢的焊接性能变坏
ZG25（ ZG 230-450） 性能:一定强度、良好塑、韧性、焊接性、铸造性 用途：400-450º C以下铸件，如汽缸、隔板、蒸汽 室、喷嘴室、轴承盖
屈服强度 抗拉强度 （Mpa）
第五节：铸 铁cast iron
铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金
工业铸铁 成分：2.5-4%C,Si,S,P,Mn
较高含锰量: C0.6%时,0.7—1.0%Mn C>0.6%时,0.9— 1.2%Mn
低碳钢（10、15、20、25） 性能：强度、硬度较低，塑性、韧性好，焊接性好 用途：金属构件、型钢、钢板、钢管等 电厂中用于500º C以下受热面管子,如水冷壁 中碳钢（35、40、45、50） 性能：良好的综合机械性能 用途：重要机械零件，如轴、齿轮、螺栓
第三章：常用金属材料
Content 1、碳素钢 2、铸铁 3、合金钢 4、有色金属及其合金 Request 1、掌握各种材料的分类、编号、性能， 2、了解各种材料的用途
第一节：carbon steels
碳钢：含碳量为0.0218~2.11%的铁碳合金 一、杂质元素对钢性能的影响 硫---有害的杂质元素(低熔点（985C）共晶体
二、铸铁的石墨化 形式 1）Fe3CFe+C 2)在一定条件下，由液态和固态铸铁中 直接 析出石墨 A
L
温度
A G F F+A P S
L+A L+ Fe3C E C A+ Fe3C
D F
K F+ Fe3C
影响石墨化的因素
Q
Fe
C%
Fe3C
1）成分：C、Si、Al、Cu、Ni促进石墨化 S、Mn、Cr、Mo、W阻止石墨化 2）冷却速度：冷速越慢，越有利于石墨化
b (%)
用途：形状复杂、受动载荷作用， 要求强度、塑韧性较高铸 件，如连杆、低中压阀门、 管接头
五、球墨铸铁 组织：F+G,P+G,F+P+G,B下+G 性能：强度高于其他铸铁，塑性、 韧性高于灰口铸铁，屈强比高
牌号：QT —
b
(%)
用途：用于要求强度较高、受冲击、耐磨损的重 要零件，如后汽缸、后几级隔板、磨煤机 衬板
六、合金铸铁alloy cast iron
1、耐热铸铁heat-resistant cast iron---铬、硅、铝
铸铁的耐热性：在高温下抗氧化、抗生长并保持较 高的强度、硬度及抗蠕变的能力
铸铁的生长：铸铁在400C以上，特别是经反复 加热，体积逐渐增大的现象 耐热铸铁的编号：RT+元素符号+数字 RQT+元素符号+数字 RTCr16(900C) RQTAL22(1100 C) 用途：锅炉受热面吊架、喷嘴、烟道挡板
高碳钢（60、65、65Mn） 性能：高强度、高弹性 用途：弹簧、高强度零件
3、碳素工具钢carbon tool steels
含碳量为0.651.3%
编号：T 或T
平均含碳量的千分数
T8、T10、T10A
高级优质钢
性能：硬度高、耐磨性好 用途：各种量具、刃具、磨具
3、碳素铸钢carbon cast steels 铸钢：制造铸钢件的钢 含碳量为0.150.55% 铸钢件：将钢水直接铸成零件毛坯后，不再进 行锻压加工的钢件 编号： 铸造碳钢：ZG 平均含碳量的万分数 工程用铸钢：ZG ——
二、碳钢的分类 1、按含碳量分： 低碳钢（C0.25%） 中碳钢（C=0.25%—0.55%） 高碳钢（C0.55%） 2、按用途分： 碳素结构钢：机械零件及金属构件 碳素工具钢：各种工具 3、按质量分： 碳素结构钢：S0.035%—0.05% P0.035%—0.045% 优质碳素结构钢:S 0.035% P 0.035% 高级优质碳素结构钢：S 0.02% P 0.03%
4、按脱氧程度分： 沸腾钢（F） 镇静钢（Z） 半镇静钢（b）
三、碳钢的编号、性质和用途 1、碳素结构钢carbon structural steels（5类20种） 编号：Q—质量等级•脱氧程度 Q 235—A • F 用途：金属构件、型钢、垫片、铆钉、普通 小零件 2、优质碳素结构钢 编号：——平均含碳量的万分数 20、45 60Mn 、65Mn 较高含锰量钢
三、灰口铸铁
组织：F+G,P+G,F+P+G
性能：抗拉强度、疲劳强度、塑性、韧性低，硬 度、抗压强度取决于基体组织
牌号：HT
抗拉强度
HT200
用途：不受冲击、承压、减振零件， 如机身、机座、泵体、阀门 汽缸套
四、可锻铸铁
组织：F+G,P+G, G呈团絮状 性能：强度、塑性、韧性高于灰口铸铁 牌号：KTB— (白心可锻铸铁） KTH—（黑心铁素体可锻铸铁） KTZ —（黑心珠光体可锻铸铁）
（FeS+Fe）)，分布在A晶界上。当钢加热到1200C 热加工时，这些共晶体已经熔化，于是导致加工件沿 晶界开裂而形成所谓的“热脆”现象;降低焊接性。
锰 --- 有益的杂质元素（溶于铁素体起固溶强化 作用；溶入 Fe3C中形成合金渗碳体；同硫生成 MnS ，消除硫在钢中的有害影响。含量一般为 0.25%0.8%。