常用金属材料的力学性能一览表2012
常用的金属材料性能及硬度对照表正式版
常用的金属材料性能及硬度对照表正式版阀门常用材料阀门通常由阀体、阀盖、阀瓣（闸板）、阀座、阀杆、热片、填料及驱动件（手轮、齿轮箱或气动、电动装置等）组成。
我们称阀体、阀盖的材料为壳体材料（也称主体材料），闸板（阀瓣）、球体、阀座、阀杆、密封座常常称谓内件，此外还有紧固件等。
按主体材料分类，人们常常把阀门分为：非金属材料阀门：如陶瓷阀门、玻璃阀门、塑料阀门。
金属材料阀门：如铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门、钛合金阀门、蒙乃尔阀门、铸铁阀门、碳钢阀门、合金钢阀门等。
金属阀体衬旦阀门：如衬铅阀门、衬塑阀门、衬搪瓷阀门。
我们将重点介绍金属材料阀门中的碳钢阀门和合金钢阀门。
壳体常用材料的使用温度范围国产材料（表3—1）表3—1国产材料的使用温度范围2美国ASTM材料（表3—2）二、材料的压力一温度等级1.中国数据(表3-4~表3-19)表34锻钢法兰及阀门的压力一温度等级(9131)注：1.最大允许工作压力指无冲击表压。
2.PN2.0MPa法兰用于200°C以上及PN5.0~ 42.0MPa法兰用于40Oe以上时，应注意不要使法兰承受急剧的外载荷或温度差的变化，以防止发生泄漏。
3.对于中间压力或温度值允许用线性插值法求得。
①工作温度475℃②工作温度500℃③工作温度510C④工作温度435℃⑤此等级是在最大工作540℃温度时的工作压力注：1.当工作温度为表中温度级之间值时，可用内插法决定最大工作压力。
2.当阀门的主要零件有采用塑料、橡胶等非金属材料或力学性能和温度极限低于表中的材料时,不能使用此表3.对表中未列钢种可采用计算方法确定：P一周PN/maxΓ-]2001σ∖式中K。
I1t一计算温度t(C)时的材料许用应力值(MPa)K。
》I—200C时的材料许用应力值(MPa)2美国的有关标准中，1.1类材料的压力一温度等级见表3—6及表3—7。
11类材料包括:A105(a)、A155-70(e)>A350-1F2(d)^A516.70(a)(g)、A675.70>A155-KC70(e)>A216-WCB(a)、A515-70(a)、A537CI.1(d)、A696Gr.C(a)。
常用金属材料性能表知识交流
严重，导热系数低造成的，为 性，主要作耐点蚀材料；
Hale Waihona Puke 此在切削加工过程中需使用水 性切削液冷却，以减少切削热 变形，特别是当焊接时的热处 理不好时，无论是怎样提高切 削精度，其变形也是不可避免
应用最为广泛的一种铬-镍不锈钢， 具有良好的耐蚀性、耐热性，低温 强度和机械特性；冲压、弯曲等热 加工性好，无热处理硬化现象；
形成一层牢固、致密
33 20℃(68
的氧化膜，抗氧化性
℉)(%IACS)
无磁性 抗腐蚀性相当差； 好；
差
耐碱性 极好 良好
良好
一般
一般
较差 较差 较差 较差 差
表面处理
加工工艺性能
性能特点
无法做镀铬及镍处 理；
无法做镀铬及镍处 理；
奥氏体不锈钢的切削性能比其 在氧化性和还原性介质中耐蚀性均
他刚较差，主要由于加工硬化 较好，由于具有非常优秀的耐蚀
可做阳极氧化、发黑 处理；
工业纯铝都具有塑性高、耐蚀、导 电性和导热性好的特点，但强度 低，不能通过热处理强化，切削性 不好。可接受接触焊、气焊； 材质较软，承受载荷能力差； 由于在切削过程中容易发生黏 着现象，切屑性能不佳；
可做阳极氧化、发黑 处理； 可做阳极氧化、发黑 处理； 可做阳极氧化、发黑 处理；
可做阳极氧化、发黑 处理；
属Al-Mg-Si系合金，相当美国的
易切削，具有良好的机械加工 6061 和6063合金，具有中等的强
性；水性切削液必须使用专用 度，其焊接性优良，耐蚀性及冷加
的，否则会有异味产生；
工性好，是一种使用范围广、很有
前途的合金；
高强度可热处理合金，良好机械性 强度高，受冲击韧性好，承受 能，可使用性好，易于加工，耐磨 载荷高，具有良好的机械加工 性好，抗腐蚀性能、抗氧化性好， 性；水性切削液必须使用专用 用于高压结构零件的高强度材料； 的，否则会有异味产生；
常用金属材料基本性能数据
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第一篇
金属材料基本知识 续表
铁合金名称 钛铁 磷铁 硼铁 铝铁 铝锭 钴 铜 铈镧稀土 硅铁稀土
密度 ! " ・ #$ % & ()* ()&3 ,)+ 3)7
堆密度 ! ’ ・ $% & +), - &).
备
注
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第五章
常用金属材料基本性能数据
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续表
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・ 密度 !" #$ % & ’+01 ’+,)
材料名称 ’()*+,-./ ’4)-/,2+ ’37-&,& ’375,-./ 加工镍及镍合金： 82， 8*， 85 80， 98 8:- ; 8:& 8<=+.-1 8>?*+,2,8>?20,2./,-./ 8("+.8>B-+ 加工铝及铝合金： -+6+3 ; 03+5 63+-3/+ /3+2 /3+& /+0& /3+/ /+/5 /3+5 /’+3 &32/3*& 23+23+2 23+* 23+5 2’-2’-2
24种常用金属材料及特性
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——灰铸铁应用举例:齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等。
5、35——各种标准件、紧固件的常用材料主要特征: 强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。
冷态下可局部镦粗和拉丝。
淬透性低，正火或调质后使用应用举例: 适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件：如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固件。
机械设计常用金属材料的性能参数
常用数据:金属材料熔点、热导率及比热容常用法定计量单位及换算关系碳素结构钢（GB700—88）优质碳素结构钢（GB699—88）弹簧钢（GB122—84）合金结构钢（GB3077—82）、不锈钢棒（GB1220—84）2. 表中1Cr13、2Cr13、3Cr13钢和Cr19和Ni19钢的数据分别适用于直径、边长、内切圆直径厚度≤75mm 和≤180mm钢棒。
一般工程用铸造碳钢（GB5676-85）注：牌号无后面字母A，表示牌号系由单铸试块测定的机械性能。
牌号后面具有字母A，表示牌号系由附铸试块测定的机械性能，这些牌号适用于质量大于2000kg及壁厚在30~200mm的球软件。
灰铸铁（GB 9439—88）注：灰铸铁的硬度，系由经验关系式计算，即，当σb ≥196Mpa时，HB=RH(100+0.438σb )。
RH 一般取o.80~1.20冷轧钢板和钢带（GB708-88） 注：钢板宽度系列为600,650,700,710,750~1000（50进位），1250,1400，1420，1500~3000（100进位），3200~380（200进位。
）注：1.本标准适用于直径为5.5~250mm 的热轧圆钢和边长为5.5~200mm 的热轧方钢。
2.各种直径优质钢的长度为2~6m;普通钢的长度当直径或边长小于25mm 时为4~10m.3.表中带*者不推荐使用。
注：1. 角钢长度为：角钢号2~9，长度量10~14，长度4~19m 。
2．d r 311=热轧槽钢（GB707-88）W x , W y ——截面系数 标记示例： 热轧槽钢8870023588707970180-----⨯⨯GB A Q GB（碳素结构钢Q235-A ，尺寸为180×70×9mm ）11注：槽钢长度：槽钢号8，长度5~12m; 槽钢号10~18，长度5~19m ；槽钢号20~32，长度6~19m 。
热轧工字钢（GB706-88）W x , W y ——截面系数 标记示例： 热轧工字钢8870023588706125144400-----⨯⨯GB A Q GB（碳素结构钢Q235-A ，尺寸为144×12.5×88mm ）注：工字钢长度：工字钢号10~18,长度为5~19m;工字钢20~40，长度为6~19m。
常用的金属材料性能及硬度对照表
68
940
---
85.6
---
76.9
93.2
84.4
75.4
---
68
67
900
---
85.0
---
76.1
92.9
83.6
74.2
---
67
66
865
---
84.5
---
75.4
92.5
82.8
73.3
---
66
65
832
739
83.9
---
74.5
92.2
81.9
72.0
---
65
64
800
785
293～321
10
A3
硬度
渗氮件正火后
<131
11
15#
<143
12
25#
<170
13
ZG25
<170
14
20CrA
<179
15
12CrNi3A
<252
16
490
217～248
590
235～269
17
2Cr12NiW1Mo1V
735
285～302
18
0Cr17Ni4Cu4Nb
590
262～302
382
362
69.9
---
54.6
79.9
58.6
41.9
1215
39
38
372
353
69.4
---
53.8
79.4
57.7
40.8
金属材料力学性能
常见的金属材料力学性能一. 金属材料相关概念任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式的外力作用。
这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不被破坏的能力；这种能力就是金属材料的力学性能。
诸如金属材料的强度、刚度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料在外力下表现出来的力学性能的指标。
1.1 强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。
一般用单位面积所承受的作用力表示，符号为σ，单位为MPa。
工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。
屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs表示。
抗拉强度是指金属材料在拉力作用下，被拉断前所承受的最大应力值，用σb表示。
对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，则用抗拉强度作为其设计的依据。
1.2 刚度刚度是指金属材料在外力载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
对于机械零件要求较高的尺寸稳定性时，需要考虑刚度指标。
1.3 硬度硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。
几种常用金属材料力学性能一览表材料牌号屈服强度σs/MPa 抗拉强度σb/MPa45 350-550 550-700SKD61 490-685 685-985Cr12MoV 450-650 650-970P20350-550 550-860 S45C/S50C 350-560 560-750Unimax 350-580 580-885SKH51 485-680 680-960注：1.上表中材料的强度数值仅供参考，在不同的热处理工艺及环境下其对应的强度值不同。
二.材料的失效与许用应力通常将材料的强度极限与屈服极限统称为材料的极限应力，用σu表示。
对于脆性材料强度极限为其唯一强度指标；对于塑性材料，其屈服应力小于强度极限，通常以屈服应力作为极限应力。
为了机械零件使用的安全性，对于机械构件要有足够的强度储备。
常用材料弹性模量、泊松比及硬度一览表
（3.5～3.7）×105 4.0× 105 （2.6～2.7）×10
5
1.05×106
4.2×105
硬铝合金 轧制锌 铅 玻璃 混 凝 土 2 100kg/cm 混 凝 土 150 kg/cm2 混 凝 土 200 kg/cm2 纵纹木材 横纹木材 橡胶 电木 可锻铸铁 铸钢 拔制铝线 花岗石 石灰石 大理石 低压聚乙烯 高压聚乙烯 石棉酚醛塑料 夹布酚醛塑料 尼龙
6
一览表
状态
退 火 或高 温 回 火 退 火 或高 温 回 火 退 火 或高 温 回 火 淬火 热轧/退火 退 火 或高 温 回 火 退 火 或高 温 回 火 退 火 或高 温 回 火 退 火 或高 温 回 火 退火
硬度（HB）
≤156 ≤179 ≤156 ≤187 ≤197 ≤192 ≤229/≤207 ≤229 ≤229 217～321 241～302 ≤163 ≤170
0.055×105 （O.045～O.065）× 105 （O.07～O.21）×105
O.47 O.35～O.38
1.55×106 1.75×106 O.7×106 O.49×106 O.42×106 O.56×106 （O.005～O.008）×106 （O.0015～O.0025）× 106 O.013×106 （O.04～O.09）×106 O.0109×10
5
泊松比μ O.23～O.27
灰铸铁白口铸 铁 球墨铸铁 碳钢 镍铬钢、合金 钢 轧制纯铜 冷拔纯铜 轧制磷青铜 冷拔黄铜 轧制锰青铜 轧制铝 铸铝青铜
O.24～O.28 O.25～O.30 O.31～O.34
0.32～O.35 O.32～O.42 0.35 O.32～O.36
（0.91～O.99）×106 1.1×106 O.69×10
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——灰铸铁应用举例:齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等。
5、35——各种标准件、紧固件的常用材料主要特征: 强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。
冷态下可局部镦粗和拉丝。
淬透性低，正火或调质后使用应用举例: 适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件：如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固件。
常用钢材力学性能
≤0.03
≤2.0
≤1.00
17.0～19.0
10.0～12.0
28
00Cr17Ni13Mo2
YB804－70
≤0.03
≤2.0
≤1.00
16.0～18.0
12.0～14.0
1.8～2.5
钢
管
29
ZG25
YB979-67
>0.22～0.32
0.50～0.80
0.20～0.45
30
ZG20CrMo
0.70～0.90
0.17～0.37
8
0Cr18Ni9Ti
YB542－70
0.08
2.00
1.00
17.0～19.0
8.0～10.5
9
1Cr18Ni9Ti
YB542－70
0.121
2.00
1.00
17.0～19.0
8.0～10.5
0.30～0.80
10
00Cr19Ni10
YB542－70
0.03
2.00
0.045
0.040
52
50
35
33
21
20
6.30
6～16
S17～26
4
15MnVR
YB536－69
0.045
0.040
54
52
40
38
18
17
6.0
6～16
S17～26
5
09Mn2VR
YB536－69
0.040
0.040
50
35
21
3.5
(－70℃)
S5～20
6
金属材料力学性能
常见的金属材料力学性能
一. 金属材料相关概念
任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式的外力作用。
这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不被破坏的能力；这种能力就是金属材料的力学性能。
诸如金
1.1 强度
对于因断裂而失效的零件，则用抗拉强度
1.2 刚度
刚度是指金属材料在外力载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
对于机械零件要求较高的尺寸稳定性时，需要考虑刚度指标。
1.3 硬度
硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。
几种常用金属材料力学性能一览表
应力称为许用应力，用[σ]表示。
许用应力与极限应力的关系如下：
[σ]=，σu
式中，n为大于1的因数，称为安全因数。
对于塑性材料n为
1.5-
2.5，σu=σs；对于脆性材料n为
3.0-7.0，σu=σb。
2.1 强度条件
σmax=（）max≤[σ]
式中，F，机械零件所承受的最大载荷作用力，单位N；
A，承受载荷作用的面积，单位mm²；
[σ
(）。
常用金属材料的主要性能指标及涵义
弹
性
指
标
弹性模量
E
MPa
金属材料在弹性范围内，外力和变形成比例地增长，即应力与应变成正比例关系时（符合虎克定律），这个比例系数就称为弹性模量。根据应力，应变的性质通常又分为：弹性模量（E）和切变模量（G），弹性模量的大小，相当于引起物体单位变形时所需应力之大小，所以，它在工程技术上是衡量材料刚度的指标，弹性模量愈大，刚度也愈大，亦即在一定应力作用下，发生的弹性变形愈小。任何机器零件，在使用过程中，大都处于弹性状态，对于要求弹性变形较小的零材料在一定的高温条件下，经过规定时间发生断裂时的应力，一般所指的持久强度，是指在一定温度下，试样经十万小时后的破断强度，这个数值，通常也是用外推的方法取得的
蠕变极限
MPa
金属材料在高温环境下，即使所受应力小于屈服点，也会随着时间的增长而缓慢地产生永久变形，这种现象叫做蠕变，在一定的温度下，经一定时间，金属材料的蠕变速度仍不超过规定的数值，此时所能承受的最大应力，称为蠕变极限
电阻温
度系数
αp
Ω/℃
电阻随温度而变化的比例常数，就叫做电阻温度系数，它是计算和衡量金属材料在各个不同温度下电阻值大小的主要依据。纯金属及大多数合金，其电阻皆因温度的增高而增加，碳和电解质的电阻，多因温度增高而降低；某些特制的合金，如铜锰镍合金，其电阻几乎不受温度增减的影响。利用这一特性，可以制成各种不同用途的电阻合金
冲击吸收功
AKU
或
AKV
J
疲
劳
性
能
指
标
疲劳极限
（或称疲劳强
度）
σ-1
σ-1n
MPa
金属材料在交变负荷的作用下，经过无限次应力循环而不致引起断裂的最大循环应力，称为疲劳极限或称极限疲劳强度