完整版)金属材料常识简介

1、金属材料常识简介一、钢：1. 钢与铁的区别主要在含碳量上，一般含碳量在2.11%以下的铁碳合金称为钢；一般含碳量在 2.11%以上的铁碳合金称为铁。2. 钢的分类：按照化学成分分为碳素钢、中低合金钢、高合金钢。 按冶炼工艺分为平炉钢、转炉钢、电炉钢、感应炉钢、电渣炉钢等。 按脱氧程度分为镇静钢（脱氧完全的钢） 、半镇静钢（脱氧较完全的钢） 、沸腾 钢（脱氧不完全的钢）按用途分为结构钢、 工具钢、特殊性能钢。 结构钢用于制造工程结构和机械零 件。工程结构用钢一般属于低碳钢范围内， 在轧制或正火状态下使用， 很少进行 热处理，适用于焊接。机械零件用钢大多需要进行热处理。二、碳素钢1碳素钢分类按碳的

2、质量分数又可分为低碳钢（V 0.25%）;中碳钢（=0.25% 0.60%）;高碳钢（ 0.60%）。按钢的冶金质量和钢中有害杂质元素硫、磷的质量分数分普通质量钢;优 质钢;高级优质钢。普通质量钢又分为只保证化学成分不保证机械性能的和只保证机械性能不 保证化学成分的两种。2 、钢的编号（1）普通碳素结构钢碳素结构钢牌号表示方法由代表屈服点屈字的汉语拼音字母、屈服极限数值、质量等级符号及脱氧方法符号四个部分按顺序组成。牌号中Q表示“屈” ;A、B、C、D表示质量等级，它反映了碳素钢结构中有害杂质（S、P）质量分数的多少，（C、D）级硫、磷质量分数最低、质量好，可作重要焊接结构件。例如Q235AF

3、,即表示屈服点为235N/mm2、A等级质量的沸腾钢。D级质量最好，A级最差。普通碳素结构钢的硫、磷含量较多，但由于冶炼容易，工艺性好，价格便宜， 在力学性能上一般能满足普通机械零件及工程结构件的要求， 因此用量很大， 约 占钢材总量的 70。（ 2）优质碳素结构钢 其牌号用两位数字表示， 两位数字表示钢中平均碳质 量分数的万倍。例如 45 钢，表示平均 c =0.45%；08 钢表示平均 c =0.08%。优 质碳素结构钢按锰的质量分数不同，分为普通锰钢（Mn = 0.25%0.80%）与较高锰的钢（Mn=0.70%1.20%）两组。较高锰的优质碳素结构钢牌号数字后加 “ Mn”， 如45M

4、n。优质碳素结构钢S、P含量较低，非金属夹杂物也较少，因此机械性 能比碳素结构钢优良， 被广泛用于制造机械产品中较重要的结构钢零件， 为了充 分发挥其性能潜力，一般都是在热处理后使用。08F、 10F 钢的碳的质量分数低，塑性好，焊接性能好，主要用于制造冲压 件和焊接件。15、 20、 25 钢属于渗碳钢，这类钢强度较低，但塑性和韧性较高，焊接性 能及冷冲压性能较好。 可以制造各种受力不大， 但要求高韧性的零件； 此外还可 用作冷冲压件和焊接件。渗碳钢经渗碳、淬火十低温回火后，表面硬度可达 60HRC 以上，耐磨性好，而心部具有一定的强度和韧性，可用来制作要求表面 耐磨并能承受冲击载荷的零件。

5、30、 35、 40、 45， 50、 55 钢属于调质钢，经淬火十高温回火后，具有良好 的综合力学性能， 主要用于要求强度、 塑性和韧性都较高的机械零件， 如轴类零 件，这类钢在机械制造中应用最广泛，其中以 45 钢更为突出。60、 65， 70 钢属于弹簧钢，经淬火十中温回火后可获得高的弹性极限、高 的屈强比，主要用于制造弹簧等弹性零件及耐磨零件。优质碳素结构钢中较高锰的一组牌号（15Mn70Mn），其性能和用途与普通锰 的一组对应牌号相同，但其淬透性略高。（3） 碳素工具钢 其牌号冠以“T”（“T”为“碳”字的汉语拼音首位字母）, 后面的数字表示平均碳的质量分数的千倍。碳素工具钢分优质和

6、高级优质两类。若为高级优质钢，则在数字后面加“ A ”字。例如T8A钢，表示平均c =0.8%的 高级优质碳素工具钢。对含较高锰的（Mn= 0.40%0.60%）的碳素工具钢，则在 数字后加“ Mn”，如T8Mn、T8MnA等。 这类钢的碳的质量分数为 c = 0.65% 1.35%，分优质碳素工具钢与高级优质碳素工具钢两类。牌号后加“ A ”的属高 级优质（s0. 020%， p0. 030% ;对平炉冶炼的钢， s 200N/mm2，抗拉 强度c b400N/mm2的铸造碳钢件。铸钢与锻钢、轧钢的差别：铸钢与锻钢、轧钢相比晶粒粗大、内部存在裂 纹、气孔、缩孔等铸造缺陷，使其性能不如锻钢、轧

7、钢的好。但铸钢件的形状可 以多样化，性能是各向同性的。采用热等静压等特殊手段可以使其性能与锻钢、 轧钢相近。铸造碳钢中碳的质量分数一般为尸0.15% 0.60%。碳的质量分数过高则塑性差，易产生裂纹。铸钢的牌号举例：碳钢：以化学成分为主要验收依据时：ZG 45 “ ZG” 一一 “铸钢”拼音第一 个字母，“45” 一一碳的质量分数为0.45%,以机械性能为主要验收依据时：ZG 230 450“ ZG” 一一 “铸钢”拼音第一个字母。“230” 一一屈服强度“450” 一一抗拉强度合金钢：ZG50Cr2Mo“ZG” “铸钢”拼音第一个字母。“50” 碳的质量分数为0.50%, “ Cr2” 一一

8、铬元素含量为2% ，“ Mo ” 一一钼元素含 量小于1%。三、各种钢材的选用：1) ZG200-400有良好的塑性、韧性和焊接性能。用于制作承受载荷不大， 要求韧性的各种机械零件，如机座、变速箱壳等。2) ZG230-450有一定的强度和较好的塑性、韧性，焊接性能良好，切削加 工性尚可。用于制作承受载荷不大，要求韧性的各种机械零件，如砧座、外壳、 轴承盖、底板、阀体、犁柱等。3) ZG270-500有较高的强度和较好的塑性，铸造性能良好，焊接性能尚好， 切削加工性佳，用途广泛，用于制作轧钢机机架、轴承座、连杆、箱体、缸体等。4) ZG310-570强度和切削加工性良好，塑性和韧性较低，用于制

9、作承受载 荷较高的各种机械零件，如大齿轮、缸体、制动轮、辊子等。5) ZG340-640有高的强度、硬度和耐磨性，切削加工性中等，焊接性能较 差，流动性好，裂纹敏感性较大，可用制作齿轮、棘轮等。6) 45钢与ZG45钢的区别：45钢是优质碳素结构。ZG45钢是工程铸造碳钢(ZG45现在牌号是ZG310-570)。这两种钢的 C含量都是0.42-0.50%;但两者性能相差较大.ZG45用铸造方法直接获得产品毛坯，铸钢可以做形状比较复杂的产品，且 铸造缺陷无法完全避免。45钢是优质碳素结构钢，市场上卖的45钢是指圆钢、 方钢或其它型材，是用浇铸的钢锭经锻打后热轧成型的，缺陷较少。因此,ZG45 的

10、晶粒形态不如45钢，需要热处理才能接近45钢.如果要用ZG45钢代替45钢，则必须在浇注ZG45钢铸件时注意消除铸造缺陷，并且要对其进行重结晶退火或正火处理，细化晶粒，消除魏氏组织，改善其 力学性能。达到要求才能替代。7)45钢与40Cr钢的区别：45钢的标准读法应该叫“四五钢”，而不是“四十五号钢”40Cr这种材料的含碳量为 0.37%0.44%,比45钢（0.42%0.50%）略低,Si、Mn的含量相当，含 Cr0.80%1.10%。在热轧供货的情况下，这1%的Cr基本不起作用，它俩的力学性能大体相当。由于40Cr的价格比45钢贵一半左右，所以出于经济性的考虑能用 45钢的 就不用40Cr

11、。平常分类45钢属于GB699 “（优质）碳素结构钢”，40Cr属于GB3077 “合 金结构钢”。区别就在于热处理以后。Cr在热处理中的主要作用是提高钢的淬透性。由于淬透性提高，淬火（或调质）处理后 40Cr的强度、硬度、冲击韧性等机械 性能也明显比45钢高，但也是由于淬透性强，在淬火时 40Cr的内应力也就比 45钢大，同样的条件下40Cr材料的工件开裂倾向也就比45钢材料的工件大。因此为避免工件开裂，40Cr淬火时大多选用导热性较低的油作为淬火介质（有 时也用双液淬火法，俗话叫水淬油冷），而45刚则用导热性较高的水作为淬火介 质。当然，水和油的选择也不是绝对的，和工件的形状也有密切关系。

12、形状简单 的40Cr零件也可以使用水淬，而形状复杂的45钢零件也许就得使用油淬甚至盐 浴。8) A3钢与Q235 钢的区别：它们都是碳素结构钢的牌号A3是老标准里的钢号，现行标准(GB221-79 )里已经没有这个牌号了。现行标准里，A3包含在Q235里了。Q235代表这种钢的屈服强度为235MPa，Q345里的345同样Q235又可细分为好几类，其中有：A-保证力学性能，B-保证力学性能和冷弯性 能，C-保证化学成分老标准里，A1、A2、A3用1,2,3来表示强度的。1代表屈服强度为195MPa，2代表屈服强度为215MPa，3代表屈服强度为235MPa，所以A3就相当于新牌号里的Q235A

13、它属于是甲类钢，这类钢生产厂家出厂时只保证机械性能而不保证化学成份，所以杂质成份如S、P可能多一点，其含碳量在0.2%左右，大致相当于20号钢， 与新标准中 Q235相当。它的成分是：C (0.14-0.22 %), Mn (0.3-0.65 %)， Si 含量0.3%，S 含量0.05 %，P 含量0.045 %9) Q235 钢与45钢的区别：45钢是含炭量在0.45%的碳素结构钢，泛用于机械制造，这种钢的机械性 能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC4246。所以如果需要表面硬度，又希望发挥 45钢优越的机械性能，常将 45钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的

14、表面硬度。45钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55 (最高可达HRC62 )为合格。 实际应用的最高硬度为 HRC55 (高频淬火HRC58 )。45钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。调质处理后零件具有良好的综合机 械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、 螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质+表面淬火提高零件 表面硬度。渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质+表面淬 火高。其表面含碳量0.8 1.2 %，芯部一般在0.1 0.25 % (特殊情况下采 用0.35 %）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（HRC58 6

15、2）,芯部硬 度低，耐冲击。如果用45钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到0.30 %芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。0.35 %从来没见过实例，只在教科书里有介绍。可以采用调质+ 高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。Q235是碳素结构钢，屈服强度为235MP,含碳量在0.140.22%虽然力学 性能不怎么样，不过价钱便宜,以前也叫A3钢，焊接中是挺常多的，不过只能用在一 些不重要的结构上.Q235由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以 “ Q代表 钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是 MPa例

16、如Q235表示屈服 点（cS为235 MPa的碳素结构钢。Q235沸腾钢和镇定钢的区别是什么？力学性能怎样区分？使用时该注意什么？镇 定钢在冶炼的后期用锰铁，硅铁和铝进行了充分的脱氧，钢水在锭模内平静的凝 固，它的化学成分均匀，组织致密，质量高，但有缩孔。沸腾钢在冶炼的后期没有进行充分的脱氧， 导致了钢水在锭模内仍在脱氧，引起 了刚水的沸腾，所以少量气体被封闭在钢锭内，形成了气泡。它的成分不均匀， 组织不致密，质量差。沸腾钢只能是低碳钢，所以限制了它的使用范围。并且要 经过锻打。10）Q235 钢与Q345 钢的区别:Q235普通碳素结构钢，屈服值是235MPa左右，Q345是低合金钢（C2.

17、11%的铁碳合金，合金中含有较多的硅、锰等元素，使碳在 铸铁中大多数以石墨形式存在。铸铁具有优良的铸造性能、切削加工性、减摩性 与消震性和低的缺口敏感性，而且熔炼铸铁的工艺与设备简单、成本低。目前， 铸铁仍然是工业生产中最重要工程材料之一。根据铸铁中石墨形态铸铁可分为：灰口铸铁（石墨以片状形式存在） 、球墨 铸铁（石墨以球状形式存在）、蠕墨铸铁（石墨以蠕虫状形式存在）、可锻铸铁（石 墨以团絮状形式存在）。（1）灰口铸铁灰口铸铁化学成分的一般范围是：3 c= 2.5% 4.0%,3Si= 1.0% 2.2%，3 Mn = 0.5% 1.3%，3 s 0.15%，3 pW 0.3%。灰口铸铁组织由

18、金属基体和片状石墨两部分组成的。其基体可分为珠光体、珠光体十铁素体、铁素体三种。(2) 球墨铸铁 球墨铸铁的化学成分与灰铸铁相比，其特点是碳、硅的质 量分数高，而锰的质量分数较低，对硫和磷的限制较严，并含有一定量的稀土镁。 一般3 c= 3.6%4.0%，3 s= 2.0%3.2%。锰有去硫、脱氧的作用，并可稳定和 细化珠光体。对珠光体基体时3 Mn = 0.5% 0.7%，对铁素体基体时3 Mn V 0.6%。 硫、磷都是有害元素，一般3 sv 0.07%，3 P=V 0.1%。球墨铸铁的组织是在钢的基体上分布着球状石墨。 球墨铸铁在铸态下，其基 体是有不同数量铁素体、珠光体、甚至有渗碳体同时存在的混合组织，故生产中 需经不同热处理以获得不同的组织。 生产中常有铁素体球墨铸铁、珠光体十铁素(3) 可锻铸铁可锻铸铁又俗称为马铁。可锻铸铁实际上是不能锻造的。组织是钢的基体上分布着团絮状的石墨，有铁素体可锻铸铁(黑心可锻铸铁) 和珠光体可锻铸铁两种。(4) 蠕墨铸铁蠕墨铸铁是上世纪70年代发展起来的一种新型铸铁，因其石墨很象蠕虫而命名。蠕墨铸铁的力学性能介于相同基体组织的灰铸铁和球墨 铸铁之间，它的抗拉强度、屈服点、伸长率、疲劳强度均优于灰铸铁，