钢铁材料及有色金属材料
金属材料的分类及性能
金属材料的分类及性能一、金属材料定义：是金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料。
二、金属材料分类：①黑色金属：纯铁、铸铁、钢铁、铬、锰。
②有色金属：有色轻金属、有色重金属、半金属、贵金属、稀有金属三、金属材料性能：①工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等②使用性能：机械性能、物理性能、化学性能等1. 工艺性能金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下五个方面：（1）铸造性能：反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度，表现为熔化状态时的流动性、吸气性、氧化性、熔点，铸件显微组织的均匀性、致密性，以及冷缩率等。
铸造性能通常指流动性，收缩性，铸造应力，偏析，吸气倾向和裂纹敏感性。
（2）锻造性能：反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度，例如将材料加热到一定温度时其塑性的高低（表现为塑性变形抗力的大小），允许热压力加工的温度范围大小，热胀冷缩特性以及与显微组织、机械性能有关的临界变形的界限、热变形时金属的流动性、导热性能等。
可锻性：塑性和变形抗力（3）焊接性能：反映金属材料在局部快速加热，使结合部位迅速熔化或半熔化（需加压），从而使结合部位牢固地结合在一起而成为整体的难易程度，表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性、热胀冷缩特性、塑性以及与接缝部位和附近用材显微组织的相关性、对机械性能的影响等。
（4）切削加工性能：反映用切削工具（例如车削、铣削、刨削、磨削等）对金属材料进行切削加工的难易程度。
（5）热处理性能：热处理是机械制造中的重要过程之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的，所以，它是机械制造中的特殊工艺过程，也是质量管理的重要环节。
2. 机械性能：金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的机械性能（也称为力学性能）。
常用金属材料密度表
常用金属材料密度表，包括黑色、有色金属材料及其合金材料的密度。
材料名称密度克/厘米3 材料名称密度克/厘米3灰口铸铁6.6~7.4 不锈钢1Crl8NillNb、Cr23Ni18 7.9白口铸铁7.4~7.7 2Cr13Ni4Mn9 8.5可锻铸铁7.2~7.4 3Cr13Ni7Si2 8.0铸钢7.8 纯铜材8.9工业纯铁7.87 59、62、65、68黄铜8.5普通碳素钢7.85 80、85、90黄铜8.7优质碳素钢7.85 96黄铜8.8碳素工具钢7.85 59-1、63-3铅黄铜8.5易切钢7.85 74-3铅黄铜8.7锰钢7.81 90-1锡黄铜8.815CrA铬钢7.74 70-1锡黄铜8.5420Cr、30Cr、40Cr铬钢7.82 60-1和62-1锡黄铜8.538CrA铬钢7.80 77-2铝黄铜8.6铬钒、铬镍、铬镍钼、铬锰、硅、铬锰硅镍、硅锰、硅铬钢7.85 67-2.5、66-6-3-2、60-1-1铝黄铜8.5镍黄铜8.5铬镍钨钢7.80 锰黄铜8.5铬钼铝钢7.65 硅黄铜、镍黄铜、铁黄铜8.5含钨9高速工具钢8.3 5-5-5铸锡青铜8.8含钨18高速工具钢8.7 3-12-5铸锡青铜8.69高强度合金钢7.82 6-6-3铸锡青铜8.82轴承钢7.81 7-0.2、6.5-0.4、6.5-0.1、4-3锡青铜8.8不锈钢0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、Cr17Ni2、Cr18、9Cr18、Cr25、Cr28 7.75 4-0.3、4-4-4锡青铜8.9 Cr14、Cr17 7.7 4-4-2.5锡青铜8.750Cr18Ni9、1Cr18Ni9、Cr18Ni9Ti、2Cr18Ni9 7.85 5铝青铜8.21Cr18Ni11Si4A1Ti 7.52 锻铝LD8 2.777铝青铜7.8 LD7、LD9、LD10 2.819-2铝青铜7.6 超硬铝2.859-4、10-3-1.5铝青铜7.5 LT1特殊铝2.7510-4-4铝青铜7.46 工业纯镁1.74铍青铜8.3 变形镁MB1 1.763-1硅青铜8.47 MB2、MB8 1.781-3硅青铜8.6 MB3 1.791铍青铜8.8 MB5、MB6、MB7、MB15 1.80.5镉青铜8.9 铸镁1.80.5铬青铜8.9 工业纯钛（TA1、TA2、TA3）4.51.5锰青铜8.8 钛合金TA4、TA5、TC6 4.455锰青铜8.6 TA6 4.4白铜B5、B19、B30、BMn40-1.5 8.9 TA7、TC5 4.46 BMn3-12 8.4 TA8 4.56BZN15-20 8.6 TB1、TB2 4.89BA16-1.5 8.7 TC1、TC2 4.55BA113-3 8.5 TC3、TC4 4.43纯铝2.7 TC7 4.4防锈铝LF2、LF43 2.68 TC8 4.48LF3 2.67 TC9 4.52LF5、LF10、LF11 2.65 TC10 4.53LF6 2.64 纯镍、阳极镍、电真空镍8.85LF21 2.73 镍铜、镍镁、镍硅合金8.85硬铝LY1、LY2、LY4、LY6 2.76 镍铬合金8.72LY3 2.73 锌锭（Zn0.1、Zn1、Zn2、Zn3）7.15LY7、LY8、LY10、LY11、LY14 2.8 铸锌6.86LY9、LY12 2.78 4-1铸造锌铝合金6.9LY16、LY17 2.84 4-0.5铸造锌铝合金6.75锻铝LD2、LD30 2.7 铅和铅锑合金11.37LD4 2.65 铅阳极板11.33LD5 2.75•发表于 2009-10-08 19:10:50引用 1 楼• 2、非金属材料密度非金属材料密度见附表2。
常见的六种金属材料
常见的六种金属材料有色金属，狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。
广义的有色金属还包括有色合金。
有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。
1、锌锌闪着银光又略带蓝灰色，它是继铝和铜之后第三种应用最广泛的有色金属。
美国矿产局的一项统计显示——一个普通人在其一生要消耗总共要消耗掉331千克的锌。
锌的熔点很低，所以它也是一种非常理想的浇注材料。
锌质铸件在我们日常生活中十分常见：门把手表层表层下面的材料、水龙头、电子元件等，锌具有极高的防腐蚀性，这一特性使它具备了另外最基本的一项功能，即作为钢的表面镀层材料。
除此之外，锌还是与铜一起合成青铜的合金材料。
材料特性：卫生保健、防腐蚀、优良的可铸性、出色的防腐蚀性、高强度、高硬度、原材料廉价、低熔点、抗蠕变、易与其他金属形成合金、具有保健性、常温下易碎、100摄氏度左右具有延展性。
典型用途：电子产品元件。
锌是形成青铜的合金材料之一。
锌也有着清洁卫生以及抗腐蚀的特性。
另外，锌也被应用在屋顶材料，照片雕刻盘、移动电话天线以及照相机中的快门装置。
2、铝相对于已经有9000年使用历史的黄金而言，铝，这种略带蓝光的白色金属，实在只能算是金属材料中的婴儿。
铝于18世纪初问世并被命名。
与其他金属元素不同，铝并不是以直接的金属元素的形式存在于自然界中，而是从含50%氧化铝(亦称矾土)的铝土矿中提炼出来的。
以这种形态存在于矿物中的铝也是我们地球上产量量最丰富的金属元素之一。
当铝这种金属最早出现的时候，它并没有被立刻应用到人们的生活当中。
后来，针对其独特功能和特性的一批新产品逐渐问世，这种高科技材料也逐渐拥有越来越宽阔的市场。
虽然铝的应用历史相对较短，但现在市面上铝产品的产量已经远远超过了其他有色金属产品的总和。
材料特性：柔韧可塑、易于制成合金、高强度-重量比、出色的防腐蚀性、易导电导热、可回收。
典型用途：交通工具骨架、飞行器零部件、厨房用具、包装以及家具。
金属材料概述简介
常用金属材料概述金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料构成的，并具有具有金属特性的工程材料。
金属材料种类繁多，用途广泛，按化学组成分类，金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。
黑色金属主要是指以铁或以铁为主形成的金属材料，即钢铁材料，如钢和生铁。
有色金属是指除钢铁材料以外的其他金属，如金、银、铜、铝、镁、钛、锌、锡、铅等。
生产中使用最多的黑色金属是钢和铸铁，有色金属是铜及铜合金、铝及铝合金。
钢的种类繁多，通常按钢中是否加入合金元素，将钢分为碳钢和合金钢。
合金钢按钢的用途可分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢，还可按成分、冶金质量及组织等进行分类。
钢的性能根据不同的种类有不同的特点，其中碳素结构钢易于冶炼，工艺性能好，价格低廉，在力学性能上一般能满足普通工程构件及机器零件的要求，工程上用量很大，一般不进行热处理；低合金机构钢由于强度很高，被广泛用于建筑、石油、化工、铁道、造船等许多部门。
钢的热处理工艺是指根据钢在加热和冷却过程中的组织转变规律所制定的钢在热处理时具体的加热、保温和冷却的工艺参数。
热处理工艺种类很多，根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同，钢的热处理工艺可分为：普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理、化学热处理及特殊热处理（形变热处理、真空热处理等）。
根据热处理在零件生产工艺流程中的位置和作用，热处理又可分为预备热处理和最终热处理。
铸铁是一种以铁、碳、硅为主要成分且在结晶过程中具有共析转变的多元铁基合金。
其化学成分一般为：ωC =2.0%～4.0%、ωsi=1.0%～3.0%、ωMn=0.1%～1.0%、ωs=0.02%～0.25%、ωp=0.05%～1.5%。
为了提高铸铁的力学性能，有时在铸铁中添加少量Gr、Ni、Cu、Mo等合金元素制成合金铸铁。
铸铁是一种被广泛使用的金属材料，主要是由于它的生产工艺简单、成本低廉并具有优良的铸造性能、可切削加工性能、耐磨性能及吸震性等，因此铸铁广泛用于机械制造、冶金、矿山及交通运输等工业部门。
有色金属材料简介
有色金属知识简介在工业生产中，通常把铁、锰、铬及其合金称为黑色金属，把其他金属及其合金称为有色金属。
与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料，在国民经济中占有十分重要的地位，例如，铝、镁、钛等具有相对密度小，比强度高的特点，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等行业；银、铜、铝等具有优良导电性和导热性的材料广泛应用于电器工业和仪表工业；铀、钨、钼、镭、钍、铍等是原子能工业所必须的材料，等等有色金属是国民经济发展的基础材料，航空、航天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等绝大部分行业都以有色金属材料为生产基础。
随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进，有色金属在人类发展中的地位愈来愈重要。
它不仅是世界上重要的战略物资，重要的生产资料，而且也是人类生活中不可缺少的消费资料的重要材料。
有色金属定义定义：狭义上的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的总称。
广义的有色金属还包括有色合金。
有色合金是以一种有色金属为基体，加入一种或几种其他元素而构成的合金。
有色金属分类（1）.有色纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属五类。
（2）.有色合金，按合金系统分：重有色金属合金、轻有色金属合金、贵金属合金、稀有金属合金等；按合金用途则可分：变形（压力加工用合金）、铸造合金、轴承合金、印刷合金、硬质合金、焊料、中间合金、金属粉末等。
（3）.有色金属按化学成分分类：铝和铝合金材、铜和铜合金材、铅和铅合金材、镍和镍合金材、钛和钛合金材。
按形状分类时，可分为：板、条、带、箔、管、棒、线、型等品种。
（4）.在有色金属中，还有各种各样的分类方法1.按照比重来分，铝、镁、锂、钠、钾等的比重小于5，叫做“轻金属”（密度小（0.53～4.5g/cm3），化学性质活泼，如铝、镁等. ）2.而铜、锌、镍、汞、锡、铅等的比重大于5，叫做“重金属”。
（一般密度在4.5g/cm3以上，如铜、铅、锌等；）3.象金、银、铂、锇、铱等比较贵，叫做“贵金属”，4.镭、铀、钍、钋等具有放射性，叫做“放射性金属”，5.还有像铌、钽、锆、镥、金、镭、铪、钨、钼、锗、锂、镧、铀等因为地壳中含量较少，或者比较分散，人们又称之为“稀有金属”。
20种常见金属材料的牌号
20种常见金属材料的牌号摘要：一、引言二、钢铁材料1.低碳钢2.高强度钢3.不锈钢三、有色金属材料1.铝及铝合金2.铜及铜合金3.钛及钛合金4.锌及锌合金5.镍及镍合金6.镁及镁合金四、特殊金属材料1.铸铁2.工具钢3.耐磨钢4.耐腐蚀钢5.高温合金五、金属材料的应用领域六、总结正文：【引言】金属材料在我们生活的各个方面都有着广泛的应用，从建筑、交通工具到日常用品，都离不开金属材料的身影。
为了满足各种工程和设备的需求，各种金属材料应运而生。
本文将为您介绍20种常见的金属材料牌号，以帮助您更好地了解和选择合适的金属材料。
【钢铁材料】钢铁材料是应用最广泛的金属材料之一，主要包括低碳钢、高强度钢和不锈钢。
1.低碳钢：低碳钢含碳量较低，具有良好的可塑性和可锻性，常用于制造各种零件和设备。
低碳钢的牌号有Q235、Q345等。
2.高强度钢：高强度钢具有高强度和良好的韧性，主要用于桥梁、压力容器等高强度结构件。
高强度钢的牌号有16Mn、15CrMo等。
【有色金属材料】有色金属材料包括铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、锌及锌合金、镍及镍合金和镁及镁合金等。
1.铝及铝合金：铝及铝合金具有轻质、高强度、良好的耐腐蚀性等特点，广泛应用于航空、汽车等行业。
铝及铝合金的牌号有1050、1060、1100等。
2.铜及铜合金：铜及铜合金具有良好的导电、导热性能和耐腐蚀性，主要用于电力、电子、石油等行业。
铜及铜合金的牌号有T2、TU1等。
3.钛及钛合金：钛及钛合金具有高强度、低密度和良好的耐腐蚀性，主要用于航空、航天、化工等领域。
钛及钛合金的牌号有TA1、TA2等。
4.锌及锌合金：锌及锌合金具有良好的耐腐蚀性和可塑性，主要用于防腐、建筑等行业。
锌及锌合金的牌号有Zn、ZnAl等。
5.镍及镍合金：镍及镍合金具有高强度、良好的耐腐蚀性和耐磨性，主要用于化工、石油、航空等行业。
镍及镍合金的牌号有Ni、NiCrMo等。
6.镁及镁合金：镁及镁合金具有轻质、高强度、良好的耐腐蚀性等特点，主要用于航空航天、汽车等行业。
生产钢铁所需要的原料
生产钢铁所需要的原料一、原材料钢的源头是铁矿砂，即铁元素(Fe)在自然界中的存在形式，纯粹的铁在自然界中是不存在的，铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种，这些都是铁的氧化物，不同之处在于它们的氧化方式.铁矿砂中的含铁量越高越好，理论上铁矿砂中的最高含铁量在72%左右，含铁量在60%以上称为富铁矿.铁矿砂先在熔炉内还原成铁（铣铁),再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢，废钢也可在炼钢炉熔炼再生。
一般钢铁依使用用途制成性质、形状各异的商品，既所谓的钢铁制品。
通常钢铁制品是将铁矿石还原，熔解成铣铁（炼铣），铣铁精炼成钢（炼钢)，钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品，广义的钢铁制品包含铸铁、铸钢、锻造钢品及钢材加工的制品.在讨论钢铁的原料之前,我们先要弄清楚，究竟钢和铁有什么不同?是否有不同的成份呢?在日常生活上大家总是把钢和铁联在一起称为“钢铁”,可见钢和铁应该是一种物质才对；事实上，由科学的眼光来看，钢和铁是有少许不同的,它们的主要成份都是铁元素，只是所含的碳元素量不同。
我们通常以碳的含量在2%以上的叫“生铁”,低于这个数值的叫“钢”。
因此，在冶炼钢铁的过程中，含铁的矿石先在鼓风炉（blast furnace)（高炉)中被冶炼成熔融生铁,而后熔融生铁再放到炼钢炉（steel making furnace）中精炼成钢。
生产钢铁所需要的原料分成四大类来分别讨论:第一类讨论的是各种含有铁质的矿石原料;第二类是煤和焦炭;第三类则讨论在冶炼的过程中用来制造熔碴(sl＊g）的熔剂(或称助熔剂flux)，如石灰石等；最后一类是各种辅助原料,如废钢料（scrap）、氧气等.二、铁矿石种类及分布在理论上来说，凡是含有铁元素或铁化合物的矿石都可以叫做铁矿石。
但是，在工业上或者商业上来说，铁矿石不但是要含有铁的成份，而且必须有利用的价值才行。
可是，由于很难绝对性的判定一个矿石是否有利用价值，所以在工业上很难订立一个铁矿石的标准.举例来说，欧洲所产的铁矿品质很差，而且含铁量很低，只是因为他们找不到好的矿石，所以他们就把这种矿石称为铁矿石；而澳洲目前因为品质好含铁量高的矿石存量很多，所以像欧洲所用的那种矿石在澳洲已经认为毫无价值。
几种常见的有色金属及合金钢
金属材料基本知识讲解
新冶能化机动处----周舒
11
C钢lic、k 铁to材ad料d简T述itle
22 各类钢C铁lic材k 料to牌ad号d的Ti表tle示方法
目
录
23
有Cl色ick金t属o a材d料d T简it介le
14 几C种lic常k见to的a有dd色T金itl属e 及合金
XINJIANG ZHONGTAI CHEMICAL(GROUP)CO.,LTD.
钢、铁材料简述
通常铸铁分类如下 1、灰铸铁 2、孕育铸铁 3、蠕墨铸铁 4、可锻铸铁 5、球墨铸铁 通过在浇筑前往铁水加入一定
量的球化剂（如稀土镁合金）和墨化剂，以促 进碳呈球形结晶而获得铸铁。
二、钢的分类
钢是含碳量小于等于2%的铁碳合金 1、按化学成分分类：可以分为碳素钢和合金钢 碳素钢包括工业纯铁（含碳≤0.04%）、低碳钢（含
三、钢铁材料的分类
3、管材 钢管按形状分为园、扁、方、六角及 异性钢，按生产方式分为无缝钢管和焊接钢管两 大类
4、丝材 丝材是线材的一次冷加工产品，钢丝除 可直接使用外，还可以生产钢丝绳。
各类钢铁材料牌号的表示方法
一、铸铁牌号表示方法
1、灰铸铁 HT250 HT ——表示灰铸铁代号 250——表示抗拉强度（MPa) 2、球墨铸铁 QT400-18 QT——表示球墨铸铁代号 400——表示抗拉强度（MPa) 18—— 表示伸长率%
金属材料知识大全,收藏!
金属材料知识大全，收藏！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。
）”Vol.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。
Vol.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。
Vol.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。
金属材料分类
一．金属材料分类1．黑色金属钢铁2．有色金属通常指铜、铝、铅、钛二．钢铁材料牌号表示方法三．金属材料力学性能代号及含义四．钢材的规格种类及用途1．钢板a.按轧制方法分为：热轧、冷轧b.按性能及用途可分为：①碳素结构钢和低合金结构钢冷轧薄钢板及钢带，一般厚度不大于4mm。
②碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带，厚度不大于4mm。
③碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带，4-200mm钢板及小于25mm钢带。
④优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带，厚度不大于4mm。
⑤优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带，厚度不大于4mm。
⑥合金结构钢薄钢板，厚度不大于4mm的热轧或冷轧。
⑦锅炉用钢板⑧压力容器用钢板⑨不锈钢冷轧或热轧钢板⑩耐热钢板⑪花纹钢板2．型钢①热轧扁钢，厚度3-60，宽度10-150。
②碳素结构钢和低合金热轧圆钢、方钢、六角钢③热轧角钢，分为等边及不等边，宽度20-200。
④热轧槽钢，宽度50-300。
⑤热轧工字钢，高度100-560。
⑥热轧T型钢，宽度100-300。
⑦冷弯空心型钢。
3．钢管A．直缝电焊钢管（GB/T 13793—1992）a.以热轧或冷轧钢带，经焊接或焊后冷加工方法制造。
钢管以不热处理状态交货。
b.规格：直径5.0—121，壁厚0.5—3.5。
c.力学性能B。
无缝钢管（GB/T 8162—1999）a.以热轧或冷拔（轧）管加工，有热轧或热处理状态交货。
b.规格：直径6.0—245，壁厚0.25—24。
c.力学性能4．钢丝材料可有多种材料加工而成，a.普通结构钢丝：Q195、Q215、Q235主要制钉及建筑用。
b.优质碳素结构钢丝：08F、10F、15、20、25、35、40、45、50，冷拉状态交货，可后热处理，c.碳素弹簧钢丝：65、70、75、85，一般淬火—回火状态交货，可后热处理。
d.合金结构钢丝：15Cr、38Cr、40Cr、20CrNi3等等。
交货状态有冷拉—L，退火—T，可热处理。
高校高等职业教育《建筑材料与检测》教学课件 单元八 建筑钢材
翼缘 腹板
二、钢材的冶炼和分类
钢：是含碳量为0.06%～2.0%，并含有某些其它 元素的铁碳合金。 铁：是含碳量为2.11%～6.67%，且杂质含量较多 的铁碳合金。生铁性质脆硬，建筑上难以应用。
1、钢的生产分为以下两步：
炼铁 铁矿石
铁水＋矿渣
炼钢 钢渣
铁水或铁块、废钢
钢水＋
平炉炼钢法 氧气转炉炼钢法 电弧炉炼钢法
钢筋冷拉时效后应力—应变曲线的变化
钢筋冷拉后屈服强度可提高15%-20%，冷拔 后屈服强度可提高40%-60%。
3、焊接性能
把两块金属局部加热并使其接缝部分迅速呈熔融或半 熔融状态，从而使之牢固地联结起来。
焊接方式：搭接、对接 焊接要求： ① 焊接处（焊缝及其附近过热区）不产生裂缝及硬脆倾向。 ② 焊接处与母材一致，即拉伸试验，强度不低于原钢材强度。 影响因素：碳、合金元素等杂质元素越多，可焊性越小。
当HB175， b 0.36 HB
二、工艺性能
1、冷弯性能 定义
指钢材在常温下承受弯曲变形的 能力
二、工艺性能
1、冷弯性能 定义
指钢材在常温下承受弯曲变形的 能力
指标
试件被弯曲角度α、弯心直径与 厚度的比值d/a
试验演示
冷弯性能试验：试件被弯曲的角度（90°、180°）。
判定标准：若试件弯曲处的 外表面无裂断、裂缝或起层， 认为冷弯性能合格。
第二节 建筑钢材的主要技术性能 抗拉性能
建 筑 钢
力学性能
冲击韧性 疲劳强度
材
的 技
工艺性能
硬度
术 性
冷弯性能
能
化学性能
焊接性能
一、 力学性能
1.抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能。
常用金属材料的显微组织
铝及铝合金的显微组织
纯铝的显微组织
纯铝的显微组织由等轴晶粒组成，晶 界清晰，晶粒大小不均匀。
铝合金的显微组织
铝合金的显微组织由固溶体、金属化 合物和机械混合物组成，不同合金元 素对铝合金的显微组织有不同的影响 。
钛及钛合金的显微组织
纯钛的显微组织
纯钛的显微组织由等轴晶粒组成，晶界清晰，晶粒大小不均匀。
05 金属材料的热处理工艺与 显微组织的关系
退火与显微组织的关系
退火是一种金属热处理工艺，通 过加热至一定温度并保温一段时 间后缓慢冷却，使金属内部组织
结构发生变化。
退火过程中，金属内部的晶体结 构逐渐变得均匀，减少晶体缺陷 和内应力，提高金属的塑性和韧
性。
退火后的显微组织通常表现为晶 粒粗大、组织致密，不同金属材
钛合金的显微组织
钛合金的显微组织由固溶体、金属化合物和机械混合物组成，不同合金元素对钛合金的显微组织有不同的影响。
03 金属材料的相与组织转变
固态相变
相变类型
相变过程
固态相变是指金属材料在固态下发生 的相变，包括调幅分解、马氏体相变 等。
固态相变过程通常包括形核、长大和 粗化等阶段，这些阶段对金属材料的 性能和加工工艺具有重要影响。
详细描述
珠光体具有较好的塑性和韧性，同时 具有较高的强度和硬度。珠光体的形 态和分布对钢的性能有重要影响。在 显微镜下观察，珠光体的层片状结构 清晰可见。
02 有色金属材料的显微组织
铜及铜合金的显微组织
纯铜的显微组织
纯铜的显微组织由晶界和晶粒组 成，晶界清晰，晶粒大小不均匀 。
铜合金的显微组织
铜合金的显微组织由固溶体、金 属化合物和机械混合物组成，不 同合金元素对铜合金的显微组织 有不同的影响。
grade材质标准
Grade材质标准Grade材质是一种广泛应用于机械、电子、建筑等领域的重要材料。
为了确保Grade材质的制造和加工过程符合规范和标准，本文档将对其材质种类、化学成分、物理性能、表面质量、尺寸精度、加工性能、耐腐蚀性、强度和韧性、环保要求和其他特殊要求等方面进行详细介绍。
1. 材质种类Grade材质主要分为以下几类：（1）钢铁材料：包括碳钢、合金钢、不锈钢等；（2）有色金属材料：包括铝、铜、钛等；（3）塑料材料：包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等；（4）复合材料：包括玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料等。
2. 化学成分Grade材质的化学成分应符合相关标准和规范，以保证其性能和使用寿命。
具体来说，钢铁材料应含有适量的碳元素和其他合金元素，以提高其强度和韧性；有色金属材料应含有适量的合金元素，以增强其耐腐蚀性和加工性能；塑料材料应具有适当的分子量和添加剂，以提高其加工性能和使用寿命。
3. 物理性能Grade材质的物理性能应符合相关标准和规范，以保证其在使用过程中的稳定性和可靠性。
具体来说，钢铁材料应具有高强度、高韧性、良好的耐磨性和抗疲劳性；有色金属材料应具有优良的导电性和导热性；塑料材料应具有优良的绝缘性和隔热性。
4. 表面质量Grade材质的表面质量应符合相关标准和规范，以保证其在使用过程中的美观性和功能性。
具体来说，钢铁材料的表面应光滑、无裂纹、无气孔等缺陷；有色金属材料的表面应光洁、无氧化膜和油污等；塑料材料的表面应无气泡、缩孔、划伤等缺陷。
5. 尺寸精度Grade材质的尺寸精度应符合相关标准和规范，以保证其在使用过程中的互换性和配合性。
具体来说，钢铁材料的尺寸精度应符合国家或行业标准，如GB/T 1804-2000等；有色金属材料和塑料材料的尺寸精度也应符合相应的标准和规范。
6. 加工性能Grade材质的加工性能应符合相关标准和规范，以保证其制造和加工过程的顺利进行。
具体来说，钢铁材料应具有良好的可锻性、可焊性和可加工性；有色金属材料和塑料材料也应具有良好的加工性能，如可注塑性、可挤出性等。
金属材料分类
金属材料分类金属是指具有良好的导电性和导热性、有一定的强度和塑性、并具有特殊金属光泽的物质。
如铁、铝和铜等。
金属材料是由金属元素或以金属元素为主，其他金属或非金属元素为辅构成的，并具有金属特性的工程材料。
它包括纯金属和合金。
金属材料，尤其是钢铁材料在国民经济及其他方面都有再要作用，这是由于它具有比其他材料优越的性能，如物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能。
金属材料最常见的分类方法是按照其最高价氧化物的颜色分为有色金届和黑色金属两大类：1．黑色金属包括铁、铬、锰三种。
但后两种在实际生产中很少单独使用，故黑色金属就泛指铁或以铁为主而形成的物质，如钢和铁。
2．有色金属除黑色金属以外的其他金属称为有色会属，如铜、铝和镁等。
第一节碳素钢一、碳钢的分类碳素钢简称碳钢。
是碳的质量分数(ωc)大于0.0218％小于2.1l％，并含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。
在钢铁生产中，碳钢占有的比例相当大，碳钢具有良好的力学性能和工艺性能，且冶炼方便，价格便宜，在一般情况下都能满足使用要求，所以应用十分广泛。
1、碳钢的分类碳钢的分类方法很多，常用的方法有以下几种：(1)按钢的含碳量分类按钢的含碳量可分为：1) 低碳钢ωc<0.25%。
2) 中碳钢ωc=0.25%~0.60%。
3)高碳钢ωc>0.60%。
(2) 按钢的质量分类碳钢质最的高低，主要根据钢中含有杂质硫、磷的多少来划分，可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢三类。
1) 普通碳素钢ωs≤0.050%，ωp≤0.045%。
2) 优质碳素钢ωs≤0.035%，ωp≤0.035%。
3) 高级优质碳素钢ωs≤0.030%，ωp≤0.035%。
(3) 按用途分类1) 碳素结构钢用于制造机械零件盒工程结构件的碳钢，碳含量大都在0.70%以下。
2) 碳素工具钢用于制造各种工具用钢，如刃具、量具和磨具等，一般碳含量都在0.70%以上。
二、碳素结构钢碳素结构钢根据钢的质量，可分为碳素结构钢和优质碳素结构钢两种。
金属材料分类及其特点
金属材料分类及其特点1. 金属材料分类金属材料根据其元素组成可以分为钢铁、有色金属和贵金属等。
1.1 钢铁钢铁是最常见的金属材料之一，主要由铁元素和一定量的碳、硅、锰等元素组成。
根据其含碳量的不同，钢铁可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
1.2 有色金属除了铁之外，其他金属被称为有色金属。
常见的有色金属包括铝、铜、锌、锡、铅等。
这些金属都有其独特的物理和化学性质。
1.3 贵金属贵金属包括金、银、铂等，这些金属因其稀有性和稳定性而具有很高的价值。
2. 金属材料特点金属材料具有许多独特的物理和化学特性，使其在各种应用中都占据了重要的地位。
以下是金属材料的一些主要特点：2.1 高强度和刚度金属材料具有很高的强度和刚度，这意味着它们可以承受大的压力和负荷。
例如，钢是建筑工程中常用的结构材料，因为它可以承受大的拉力和压力。
2.2 良好的导电性和导热性金属是良好的导电体和导热体。
例如，铜和铝都是常用的电线和电缆材料，因为它们可以高效地传输电能。
2.3 抗腐蚀性许多金属具有抗腐蚀性，可以在各种环境中保持稳定。
例如，不锈钢是一种具有抗腐蚀性的钢合金，常用于制造管道和容器。
2.4 加工性金属材料可以通过铸造、锻造、轧制、焊接等多种加工方法制成各种形状和尺寸的制品。
这种加工性使得金属材料可以被用来制造各种复杂的结构和部件。
2.5 耐用性和延展性金属材料通常具有较好的耐用性和延展性。
这意味着它们可以在使用过程中承受大量的机械应力和热应力，而不会轻易失效或断裂。
例如，黄金是一种具有高度延展性的金属，可以制成非常精细的线材或薄片。
2.6 美学价值金属材料因其光泽、颜色和质感等美学特点，常被用于制造首饰、餐具、艺术品等具有装饰性的产品。
例如，白金和黄金因其贵重和美观，常被用于制造高档珠宝。
2.7 资源有限性虽然金属材料在许多方面都具有优良的性能，但它们的资源有限，价格相对较高。
因此，在使用金属材料时，需要考虑其成本效益和可持续性。
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合金钢：一、钢的合金化概论目前常用的合金元素有：硅、锰、烙、镍、钨、钼、钒、钛、铌、锆、铝、铜、钴、氮、硼、稀土等（一）、钢中的合金元素钢是以铁为基础的合金，其点阵结构是由铁决定的。
由于冶炼时所用的原材料冶炼方法和工艺操作等的影响，使其还有十多种或更多种元素。
钢中除了碳可能还有其他元素【硅、锰、硫、磷、铜、镍等它一般作为杂质或残余元素对待，而不认为是合金元素】锰可有生铁带入钢中，锰与硅还可以以脱氧剂的形式加入。
残余元素的存在有时可以起到一定有益的作用（如镍、烙可以提高钢的淬透性），但在大多数情况下会产生不利的影响（残留的镍、烙、铜存在会对钢的焊接性冷变形加工形产生不利的影响），所以对于优质碳素钢都规定了残余元素的最高许可量。
在冶炼过程中，钢液不可避免的隐含微量的气体—氧、氮、氢。
这些元素在钢中的含量虽然过少，但在一定的条件下或超过一定的含量后，都会对钢的性能显示重要影响，因此不能不加以考虑。
PS：【碳素钢】压力加工较方便，价格低，其机械性能可以满足多方面的要求，尤其是经过热处理后，性能有很大的改善，因此碳素钢的产量占90%以上。
【碳素钢局限】不锈、耐酸、耐磨物理性能、工艺性能、大尺寸、高强度。
PS：【硫：降低韧性，可以用于易切钢中】【合金钢高低的判别】合金元素小于或等于5%时低合金钢，5-10%中合金钢，大于10%高合金钢。
二、钢的分类（一）、按用途分类：冶炼方法和设备的不同，工业钢分：平炉钢、转炉钢、电炉钢三大类，每一类还可以根据炉衬材料的不同分为：碱性和酸性。
电炉钢还可以分为电弧炉钢、感应炉钢、真空感应炉钢、电渣炉钢等（二）、按结构分类：1、结构钢（1）、建筑及工程用钢或者构建用钢。
用作钢架、桥梁、钢轨、车辆、船舶等，属于这类钢的有普通碳素钢和部分普通低合金钢，这类钢很大一部分做成钢板或型材。
（2）、机器制造用钢，用作各种制造零件，包括轴承、弹簧等。
2、工具钢（1）、量具刃具钢（2）、冷模具钢（3）、热模具钢（4）、耐冲击工具用钢3、特殊性钢（1）、耐热钢，包括抗氧化钢和热强钢（2）、不锈耐酸钢，电工用钢等（三）、按金相组织1、按平衡状态或退火状态的组织分类：亚共析钢、共析钢、过共析钢和菜氏体钢2、按正火组织分类：珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢。
但由于正火空冷的冷却速度随钢材尺寸的不同而不同，所以这种分类不是绝对的。
3、按加热冷却时有无相变和室温时的金属组织（1）、铁素体钢，加热和冷却时始终保持铁素体（2）、奥氏体钢，加热和冷却时始终保持奥氏体（3）、复相钢，如半铁素体或半奥氏体四、普通低合金结构钢要求：（一）、良好的综合机械性能。
采用普通低碳合金结构钢的主要目的是减轻金属结构的重量，提高其可靠性。
所以要有【高的屈服强度和良好的机械性能】（二）、普通低碳合金钢的屈服极限：300、350、450、500、550-650MN/m2，其中300-400常用。
钢的屈服极限主要取决于其显微组织，目前普通低合金结构钢所打到的强度和组织关系：1、铁素体-珠光体（300-350）2、低碳贝氏体组织（450-650）3、低碳索氏体，这类钢经过调制处理（650-800）（三）、良好的工艺性能（四）、良好的耐腐蚀性合金元素在普通低碳合金钢中的作用（一）：合金元素对钢的机械性能的影响目前工业上普遍采用的普通低碳合金钢很大一部分具有【铁素体-珠光体组织】在扎或者正火后得到最后的性能。
其组织接近钢的平衡组织。
提高碳含量及增加珠光体数量，【碳的含量对钢的影响】：影响焊接性能、冷脆性，冲压性等，除个别钢外碳的含量限制在0.2%以下。
在碳受限的情况下，要通过加入合金元素来提高钢的强度，总加入量不超过5%，一般在3%多为1-2%。
对于具有铁素体-珠光体的普通合金钢，合金元素对其强度的影响主要方式：(1)、铁素体的固溶化（2）、增加珠光体的相对量（3）、控制晶粒大小（4）、影响珠光体的分散度（5）、沉淀硬化【低碳索氏体、低碳贝氏体（硼）、低碳马氏体】【PS】提高普通碳素钢的另一途径：采用低碳合金钢淬火获得低碳马氏体，然后进行高温回火，或的低碳索氏体组织，从而得到良好的机械性能和焊接性能。
（二）、合金元素对焊接性能的影响良好的焊接性能只要指：焊缝区在焊接冷却后不生成马氏体或其他介稳组织。
一般钢结构焊接后的冷却速度是30-50/s。
【在钢中加入钛、钒，由于能使晶粒细化能与碳结合成稳定的碳化物，而使淬透性降低，从而有利于得到良好的焊接性能】【说明】焊接时，焊缝区由于温度的作用会引起晶粒增大，从而增加焊后开裂的倾向，。
钢中加入细化晶粒或阻碍晶粒长大的元素如：钼、钛、钒等有利于改变焊接性能。
（二）、合金元素对耐大气腐蚀的影响钢中加入少量铜、磷、烙、镍、钼、铝等元素可以提高普通低合金的耐大气腐蚀性能，其中铜、磷最有效的元素。
【应用】（一）、一般结构钢：有铁素体-珠光体组织，在热轧状态下使用，但对厚度超过20mm的钢板，最好进行正火处理，使组织均匀和性能稳定。
【PS】钛含量大于0,.05%的钢需经正火使用。
钛>0.05时，由于钛在高温时溶于固溶体中，冷却过程中不能完全析出，因此热轧后会引起很大的脆性。
正火处理可以使钛由过熔体析出，形成碳化物相，提高韧性好塑性。
【说明】提高屈服极限1、增加碳含量2、通过硅-锰复合强化16Mn韧性好、时效敏感性低、可焊性好。
例：船舶、桥梁、车辆、大型容器、管道以及厂房的大型结构、重型机械设备、电站设备等焊接结构。
A3碳素钢相比可以节省20-30%的材料，耐腐蚀高20-30% （二）、耐大气腐蚀用钢：08MnPRe、12MnPRe、09MnCuPTi等，这些钢碳含量都很低具有一定的塑性，适用于压制薄壁结构件。
强度的提高依赖锰、磷、铜的固溶强化。
铜、磷、钛、稀土共存时，钢的耐大气腐蚀性更好，由于磷能增加钢的冷脆性，因此加入少量的钛以细化晶粒或加入少量稀土以改善钢的韧性，特别是低温韧性。
（三）、冲压用钢：要求需要刚才要具备良好的塑性、细晶粒组织、冷弯性能。
常用钢材09MnV、09MnAl等作为冲压用钢。
这些钢材具有良好的塑性和冲压加工性，通常不用做一般结构钢件，而只用于冲压。
09MnA用于生产供冲压用的脚薄的板材，09MnV的冲压性能优于16Mn。
（四）、中温压力容器用钢：屈服极限在500MN/m2以上的低合金结构钢，主要用于锅炉和化工石油工业中温压力容器，其使用温度一般在0-500度之间。
这类刚属于低碳珠光体耐热钢。
例：12CrMo、12CrMoV、15CrMo等五、优质碳素结构钢和合金结构钢【碳素钢】：主要缺点淬透性低、回火稳定性差、综合机械性能较低。
合金结构钢比优质碳素结构钢在冶金质量上有较高的要求，在化学成分方面对有害元素杂质限制较严。
在合金结构钢中磷、硫、铜限制：P、S小于等于0.04%、铜由于等于0.3%，高级优质钢磷小于等于0.035%、硫小于等于0.03%、铜小于等于0.25%（一）、合金元素对结构钢综合机械性能的影响一般机械零件均需要热处理。
淬火后的碳钢：硬度较高，马氏体转变（提高碳含量）使具有较高的强度极限和屈服极限，低的冲击韧性和塑性，另外会使脆性破坏的倾向增加。
合金元素基本上不会影响马氏体的硬度，对强度的影响也不大。
主要影响的是【提高马氏体的塑性】，加入合金元素后使马氏体均匀，从而改善塑性。
【PS】：回火马氏体的硬度强度主要取决于碳的含量，回火的主要作用也是提高合金的塑性。
【注】：碳素结构钢及合金结构钢淬火得到马氏体后，在回火时，其最好的机械性能不是高温回火索氏体，而是中、低温回火的回屈氏体或回火马氏体。
（二）、结构钢的淬透性淬透性—--依据之一，采用半马氏体组织作为评定淬透性的标准。
在生产实践中，应该根据具体零件的工作条件和失效分析，确定它对淬透性的要求。
对重要零件的淬透性一般要求是：在承受危险应力部位保证获得90%以上的马氏体。
（三）、结构钢的接触疲劳性能和耐磨性一般来说，提高钢的表面硬度可以提高钢的接触疲劳性和耐磨性。
对于不承受复杂应力和承受较高的冲击载荷的零件选择高碳钢（轴承钢、工具钢等），反之，采用低碳钢化学处理，来提高表面硬度，同时保证心部有良好的韧性和综合机械性能。
【目前：碳氮共渗】1、接触疲劳性能以齿轮为例：齿轮在工作时，最大切应力在工作表面，及疲劳裂纹有可能发生在便面。
在切应力的作用下，第一次的裂纹与表面成小于45度角度。
在两接触面接触时，润滑油被压入裂纹内并被封闭，在高的压应力反复作用下，裂纹处的小片金属就会折断，在表面形成麻点。
所以应该利用有高的疲劳强度的金属。
【影响疲劳强度的主要因素有深层的浓度，深层深度和心部的强度】【渗碳齿轮】层碳可以在表层产生有益的压应力，从而提高抗疲劳度。
但碳的浓度超过一定浓度后会增加残余奥氏体量，反是变层压应力减小，同时还可能恶化表层显微组织。
表层碳浓度大部分来说085-1.05%为宜，另外碳化物最好是细小、均匀分布在表层上。
【心部的强度越高，渗碳钢的疲劳强度越高】【要求有高强度的同时，应具有应力集中消除的能力，及导致渗碳层要有良好的塑性。
2、耐磨性以渗碳为例：如果碳化物以细小均匀的形式分布时，渗碳曾德含量越多，碳化物的数量亦增加，钢的耐磨性也增加。
【合金元素可以提高耐磨性:例如：镍。
一般认为硬度越高，渗碳层的耐磨性越好。
【PS】低温回火能略提高渗碳层的耐磨性，未经低温回火的零件，易产生麻点，这显然与应力的消除和疲劳性能的改善有关。
最耐磨的渗碳表层的组织应当是细的马氏体均匀分布有细小的合金碳化物和少量的残余奥氏体并经低温回火，这种组织的硬度为58-63HRC3、工艺性能锻造：高温易变形、锻件表面的氧化皮松脆易于清理、钢材表面质量。
切削加工：软、脆这样保证铁铁屑易脱落，钢的被切屑加工与其机械性能、组织及化学成分有关。
钢的组织明显的影响了被切削的加工性。
对于低碳钢，采用高温正火，得到粗大的晶粒和魏氏组织，可以改善被切削加工性，此时冲击韧性降低，有利于断削。
中碳钢自身有较粗大的珠光体和铁素体的混合组织，被切削加工性较好，然而珠光体和铁素体混合组织，韧性较高，不易加工，表面光洁度不好。
(四)、优质碳素结构钢：普通含锰量钢和较高含锰量钢【增加锰的含量可以提高淬透性和强度，但是塑性略低。
低碳钢：15、20、15Mn、20Mn等常进行渗碳，碳。
氮共渗，用途：摩擦片、活塞销、不重要的齿轮等。
这类钢渗碳时晶粒容易长大，一般不直接淬火，因淬透性低，须用盐水或水做冷却介质(15Mn、20Mn可以在油中淬火)，变形较大，及用于形状简单受力大的零件。
中碳钢：碳含量0.3-0.55%。
主要用于机械零件，要求有较好的机械性能，采用的热处理是调质，要求机械性能低时最后可以采用正火处理。
碳含量较低的钢强度较低，但韧性较好，反之。