金属材料的分类及应用
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下所表现出来的抵抗能力。
金属材料的分类及应用
Fs Fb
塑性变形:外力
力—伸去长除后曲不线能消失
的变形
F
塑
性 屈服
缩颈
b
变
形
s
e
弹 性 变 形
O
金属材料的分类及应用
断裂
k
L
硬度( hardness ) 1.定义：
是指材料抵抗其它更硬 物体压入其表面的能力。
金属材料的分类及应用
2.硬度试验方法： （1）压入法 （2）划痕法 （3）回跳法
金属材料的分类及应用
金属材料的分类
金属材料在应用上通常分为以下两大类： 铁合金（钢、铸铁和铁合金） 非铁合金—除铁合金外的所有金属及合金
按照以下顺序进行介绍： 1、碳素钢 2、铸铁
3、合金钢 4、有色金属及其合金
金属材料的分类及应用
碳钢 分类及其应用
金属材料的分类及应用
碳钢的定义
碳钢：含碳量为0.02~2.11%的铁碳合金
2、优质碳素结构钢
编号：——平均含碳量的万分数
20、45
60Mn 、65Mn
金属材料的分类及应用
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
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
金属材料的分类及应用
金属材料的分类
一、按照组成成分来分类： •纯金属 ：（简单金属）由1种金属元素组 成的物质。工业上应用较少。 •合 金 ：（复杂金属）由1种元素为主的 与另外1种或几种金属元素或非金属元素组 成的物质。种类繁多，应用广泛。
二、按照实用来分类： •黑色金属：指铁及铁的合金。如生铁、铸铁、铁 合金、钢等。 •有色金属：除黑色金属以外的金属及合金。
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铸铁的分类 1、白口铸铁（碳以Fe3C存在） 2、灰口铸铁： （片状石墨） 3、可锻铸铁： （团絮状石墨） 4、球墨铸铁： （球状石墨）
金属材料的分类及应用
灰口铸铁
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
金属材料 的
分类及其应用
金属材料的分类及应用
金属材料性能指标
1.常温下机械性能
（1）强度和塑性 （2）硬度【布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度】
（3）冲击韧性和断裂韧性 （4）疲劳强度
2.高温机械性能
（1）高温下金属的强度和温度及时间有关。 （2） 金属长时间在恒温、恒应 力作用下，即使应力小于材料的屈服强度，也会产生塑性变形----蠕变。（3） 在一定温度下，在规定时间内材料断裂所能承受的最大应力—持久强度 （4） 持久塑性 （5）抗松弛性
铸钢：制造铸钢件的钢 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 ——
屈服强度 抗拉强度
ZG25（ ZG 230-450）
（Mpa）
性能:一定强度、良好塑、韧性、焊接性、铸造性
用途：400-450ºC以下铸件，用于隔板、蒸汽
金属材料的分类及应用
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
金属材料的分类及应用
碳钢的分类
3、按质量分：碳素结构钢： S0.035%—0.05% P0.035%—0.045%
3.工艺性能
铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削性能。
4.物理性能： 是金属的固有属性。
主要有：密度、熔点、导热性、金导属材电料性的、分热类膨及胀应性用、磁性等
力学性能
材 使用性能 物理性能 料
的
化学性能
性 能 工艺性能
铸造性能 锻压性能 焊接性能
热处理性能 金属材料的分类及应用
力学性能
定义 : 是指金属材料在外力的作用
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）
金属材料的分类及应用
碳钢的分类
按冶炼方法分类
可分为平炉钢、转炉钢、电炉钢、特殊冶 炼炉钢等。
按用途分类
可分为工具钢、弹簧钢、低温钢、锅炉用 钢、压力容器用钢等
金属材料的分类及应用
碳钢内含元素
一、杂质元素对钢性能的影响 硫---有害的杂质元素
“热脆”现象;降低焊接性。
锰---有益的杂质元素
消除硫在钢中的有害影响
氢---有害元素
塑性、韧性降金低属，材料引的起分“类氢及脆应用”及白点）
磷---有害元素
“冷脆”。含磷量较高时，使钢的焊接性能变坏
硅---有益元素
高碳钢（60、65、65Mn） 性能：高强度、高弹性 用途：弹簧、高强度零件
金属材料的分类及应用
碳素工具钢
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
金属材料的分类及应用
碳素铸钢
含碳量为0.150.55%
室、喷嘴室金、属材轴料的承分类盖及应用
铸铁 分类及其应用
金属材料的分类及应用
铸铁
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 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
金属材料的分类及应用
金属材料的分类及应用
压入法
布氏硬度HB 洛氏硬度HR 维氏硬度HV
金属材料的分类及应用
试验原理：
用一定直径的压头 （球体），以相应试验力 压入待测表面，保持规定 时间卸载后，测量材料表 面压痕直径，以此计算出 硬度值。
金属材料的分类及应用
硬度的标注：
符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值， 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、 载荷及载荷保持时间。如:120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN） 载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。
钢的强度、弹性提高。
氮和氧---有害元素
氮使钢的塑性、韧性降低而脆性增大 氧使钢的强度和塑性降低，增加钢的热脆性
锰硅—有益元素 硫磷氢氧氮—有害元素
金属材料的分类及应用
碳钢的编号、性质和用途
1、碳素结构钢
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
金属材料的分类及应用
Fs Fb
塑性变形:外力
力—伸去长除后曲不线能消失
的变形
F
塑
性 屈服
缩颈
b
变
形
s
e
弹 性 变 形
O
金属材料的分类及应用
断裂
k
L
硬度( hardness ) 1.定义：
是指材料抵抗其它更硬 物体压入其表面的能力。
金属材料的分类及应用
2.硬度试验方法： （1）压入法 （2）划痕法 （3）回跳法
金属材料的分类及应用
金属材料的分类
金属材料在应用上通常分为以下两大类： 铁合金（钢、铸铁和铁合金） 非铁合金—除铁合金外的所有金属及合金
按照以下顺序进行介绍： 1、碳素钢 2、铸铁
3、合金钢 4、有色金属及其合金
金属材料的分类及应用
碳钢 分类及其应用
金属材料的分类及应用
碳钢的定义
碳钢：含碳量为0.02~2.11%的铁碳合金
2、优质碳素结构钢
编号：——平均含碳量的万分数
20、45
60Mn 、65Mn
金属材料的分类及应用
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
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
金属材料的分类及应用
金属材料的分类
一、按照组成成分来分类： •纯金属 ：（简单金属）由1种金属元素组 成的物质。工业上应用较少。 •合 金 ：（复杂金属）由1种元素为主的 与另外1种或几种金属元素或非金属元素组 成的物质。种类繁多，应用广泛。
二、按照实用来分类： •黑色金属：指铁及铁的合金。如生铁、铸铁、铁 合金、钢等。 •有色金属：除黑色金属以外的金属及合金。
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铸铁的分类 1、白口铸铁（碳以Fe3C存在） 2、灰口铸铁： （片状石墨） 3、可锻铸铁： （团絮状石墨） 4、球墨铸铁： （球状石墨）
金属材料的分类及应用
灰口铸铁
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
金属材料 的
分类及其应用
金属材料的分类及应用
金属材料性能指标
1.常温下机械性能
（1）强度和塑性 （2）硬度【布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度】
（3）冲击韧性和断裂韧性 （4）疲劳强度
2.高温机械性能
（1）高温下金属的强度和温度及时间有关。 （2） 金属长时间在恒温、恒应 力作用下，即使应力小于材料的屈服强度，也会产生塑性变形----蠕变。（3） 在一定温度下，在规定时间内材料断裂所能承受的最大应力—持久强度 （4） 持久塑性 （5）抗松弛性
铸钢：制造铸钢件的钢 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 ——
屈服强度 抗拉强度
ZG25（ ZG 230-450）
（Mpa）
性能:一定强度、良好塑、韧性、焊接性、铸造性
用途：400-450ºC以下铸件，用于隔板、蒸汽
金属材料的分类及应用
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
金属材料的分类及应用
碳钢的分类
3、按质量分：碳素结构钢： S0.035%—0.05% P0.035%—0.045%
3.工艺性能
铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削性能。
4.物理性能： 是金属的固有属性。
主要有：密度、熔点、导热性、金导属材电料性的、分热类膨及胀应性用、磁性等
力学性能
材 使用性能 物理性能 料
的
化学性能
性 能 工艺性能
铸造性能 锻压性能 焊接性能
热处理性能 金属材料的分类及应用
力学性能
定义 : 是指金属材料在外力的作用
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）
金属材料的分类及应用
碳钢的分类
按冶炼方法分类
可分为平炉钢、转炉钢、电炉钢、特殊冶 炼炉钢等。
按用途分类
可分为工具钢、弹簧钢、低温钢、锅炉用 钢、压力容器用钢等
金属材料的分类及应用
碳钢内含元素
一、杂质元素对钢性能的影响 硫---有害的杂质元素
“热脆”现象;降低焊接性。
锰---有益的杂质元素
消除硫在钢中的有害影响
氢---有害元素
塑性、韧性降金低属，材料引的起分“类氢及脆应用”及白点）
磷---有害元素
“冷脆”。含磷量较高时，使钢的焊接性能变坏
硅---有益元素
高碳钢（60、65、65Mn） 性能：高强度、高弹性 用途：弹簧、高强度零件
金属材料的分类及应用
碳素工具钢
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
金属材料的分类及应用
碳素铸钢
含碳量为0.150.55%
室、喷嘴室金、属材轴料的承分类盖及应用
铸铁 分类及其应用
金属材料的分类及应用
铸铁
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 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
金属材料的分类及应用
金属材料的分类及应用
压入法
布氏硬度HB 洛氏硬度HR 维氏硬度HV
金属材料的分类及应用
试验原理：
用一定直径的压头 （球体），以相应试验力 压入待测表面，保持规定 时间卸载后，测量材料表 面压痕直径，以此计算出 硬度值。
金属材料的分类及应用
硬度的标注：
符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值， 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、 载荷及载荷保持时间。如:120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN） 载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。
钢的强度、弹性提高。
氮和氧---有害元素
氮使钢的塑性、韧性降低而脆性增大 氧使钢的强度和塑性降低，增加钢的热脆性
锰硅—有益元素 硫磷氢氧氮—有害元素
金属材料的分类及应用
碳钢的编号、性质和用途
1、碳素结构钢
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