常用金属材料

常用的金属材料一、碳钢碳钢又称碳素钢，其主要合金元素为碳，含量在0.1～1.3%之间。由于原料和冶炼工艺的限制，实际使用的钢中都含有硅、锰、硫、磷等杂质元素。碳钢分类碳钢常用的分类方法有三种：1.按碳含量进行分类可分为低碳钢(＜0.25%C)、中碳钢(0.25-0.55%C)、高碳钢(＞0.55%C)。2.按其用途进行分类可分为结构钢和工具钢两大类，前者用来制造各种金属构件和机械零件，后者用来制造各种刀具、模具和量具。3.按其质量等级分类可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢。钢铁材料的编号方法（一）普通碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分组成。例：Q235A·F其中Q表示屈服点“屈”字汉语拼音第一个字母；235表示钢材厚度≤16mm时的屈服点值不小于235MPa；A表示质量等级A、B、C、D四级中的A级，F表示沸腾钢。除此以外b表示半镇静钢，Z表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢。钢铁材料的编号方法（二）优质碳素结构钢的牌号以平均碳含量的万分数，用两位数字表示。例如平均碳含量为0.45%的钢，其牌号表示为45。高级优质钢则在其后加一个“A”字。如45A。钢铁材料的编号方法（三）碳素工具钢的牌号是以其平均含碳量的千分之几表示，并在数字之前冠以“T”字。例如：T10钢表示平均含碳量为1.0%的碳素工具钢。如为高级优质钢，则在数字之后再加一个“A”字，如T10A。注：由于碳钢成本低，是通常制造各种构件的基本材料。但是，碳钢有以下局限性：(1)碳钢的强度很难超过690MPa，除非塑性和韧性有明显的下降。(2)厚截面碳钢零件淬火时无法全部得到马氏体组织，即不能淬透。(3)碳钢的抗腐蚀性和抗氧化性较差。二、合金钢铁、碳和合金元素是合金钢的基本组元。合金钢的强度高，塑韧性优于碳钢，抗腐蚀性和抗氧化性也好。合金钢分类1.按合金元素的含量分低合金钢合金元素总含量＜5%中合金钢合金元素总含量5-10%高合金钢合金元素总含量＞10%2.按主要用途分合金结构钢:渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢合金工具钢:刃具钢、模具钢、量具钢特殊性能钢:不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢合金钢的编号方法合金钢编号方法用汉字或化学元素符号代表合金元素。碳含量与合金元素含量用数字表示。对于结构钢，碳含量以万分一为单位，用两位数字表示；对于工具钢和不锈钢，碳含量以千分之一为单位，用一位数字表示。合金元素以百分之一为单位，当含量小于1.5%时，一般不标出含量。例如：牌号为30CrMnSiA表示含0.30%C、0.95%Cr、1.05%Mn、1%Si的高级优质钢。三、铸铁铸铁不是纯铁，它是一种以Fe、C、Si为主要成分且在结晶过程中具有共晶转变的多元铁基合金。1、碳的形态与铸铁类型一定条件下：Fe3C（亚稳态）→3Fe+G（稳定态）碳呈化合态的Fe3CⅠ和共晶莱氏体；极脆，称白口铸铁（断口白壳），应用很有限。碳呈游离态的石墨（G），具有多种形态，铸造性能优良，应用广泛。2.铸铁的分类

铸铁的分类方法很多。根据碳存在的形式可分为三种：

1）白口铸铁（简称白口铁）

白口铸铁中的碳主要以渗碳体形式存在，断口呈白亮色。其性能硬而脆，切削加工困难。

2）灰口铸铁（简称灰口铁）

灰口铸铁中的碳主要以片状石墨的形式存在，断口呈灰色。灰口铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，且价格低廉，制造方便，因而应用比较广泛。3）麻口铸铁（简称麻口铁）

麻口铸铁中的碳既以渗碳体形式存在，又以石墨状态存在。断口来杂着白亮的游离渗碳体和暗灰色的石墨，故称为麻口铁。生产中很少用麻口铁。

5、常用铸铁的牌号、组织与性能1）灰铸铁

灰铸铁是一种断面是灰色，碳主要以片状石墨形式出现，是应用最为广泛的一种铸铁。灰铸铁的铸造性能、切削性、耐磨性和吸震性都优于其它各类铸铁，而且生产方便、品率高、成本低。因此，在工农业生产中灰铸铁获得广泛应用，在各类铸铁的总产量中点80％以上。

根据铸铁分类国家标准GB9439一88，我国灰铸铁的牌号分为六级。

“HT”表示灰铁二字汉语拼音的第一个大写字母，其后数字表示抗拉强度。HT100、HT150….

灰铸铁的性能力学性能低塑性、韧性远低于钢耐磨和减震性能好石墨本身具有润滑作用，石墨掉落后的空洞能吸附和储存润滑油，使铸件有良好的耐磨性。石墨可以阻止运动的传播，灰铸铁的消震能力是钢的10倍，常用来制作承受振动的机床底座。工艺性能好优良的铸造性能，较低的缺口敏感性和良好的切削加工性能2）球墨铸铁球墨铸铁的生产

石墨呈球状的铸铁称为球墨铸铁，简称球铁。球铁是用灰口成分的铁水经球化处理和孕育处理两制得的。球铁的组织和性能特点

球墨铸铁中的石墨呈球状，它对基体的破坏作用小，基体强度利用率可达70％－90％。另外。球铁可通过热处理充分发挥基体的性能潜力，所以球铁具有较好的机械性能。抗拉强度最高可达150x107N/m2，延伸率可达25%。另外，它的屈强比很高，αk可达8-15J／cm2。球墨铸铁的牌号，化学成分和用途根据国家标准,球铁分为八个牌号，牌号中‘QT’是球铁二字汉语拼音的字头，其后二级数字分别表示最低抗拉强度和最低延伸率。QT400-18、QT500-7……球铁具有优异的机械性能、有时可用它代替碳素钢，应用于负荷较大受力复杂的零件如珠光体基的球铁常用于制造汽车、拖拉机中的曲轴、连杆、凸轮等。还可做大型水压机的工作缸、缸套及活塞。而铁素体基的球铁多用于制造受压阀门、汽车后桥壳等。3）蠕墨铸铁蠕墨铸铁是近二十几年来发展起来的一种新型铸铁。它是由液体铁水经变质处理和孕育处理随之冷却凝固后所获得的一种铸铁。通常采用的变质元素(又称蠕化剂)有稀土硅铁镁合金、稀土硅铁合金、稀土硅铁钙合金或混合稀土等。蠕墨铸铁的显微组织是由蠕虫状石墨和金属基体组成。牌号：RuT＋数值（最低抗拉强度）。RuT420、RuT340……4）可锻铸铁它是由白口铸件经热处理而得的一种高强度铸铁，又称马铁。与灰铸铁相比，它具有较高的强度、塑性、韧性，而耐磨性和铸造性优于普通碳素钢，所以可部分代替碳钢、合金钢和有色金属。

牌号：KT——可铁

H——黑心Z——珠光体基体后面是最低抗拉强度和最低伸长率。KTH30-06、KTZ700-02……5）特殊性能铸铁

在普通铸铁基础上加入某些合金元素可使铸铁具有某种特殊性能，如耐磨性、耐热性或腐蚀性等，从而形成一类具有特殊性能的合金铸铁。合金铸铁可用来制造在高温、高磨擦或耐蚀条件下工作的机器零件。

耐磨铸铁耐热铸铁

耐蚀铸铁

四、有色金属及其合金一、铝及其合金

1、纯铝纯铝的主要特点是比重小，约为铁的1／3；导电、导热性较好，仅次于银、铜和金；塑性好，能通过冷、热变形制成各种型材；抗大气腐蚀性好。铝的强度低，经加工硬化后强度可提高，但塑性下降。工业纯铝常含有铁、硅等杂质，含杂质的数量越高其导电、导热及抗大气腐蚀性越低。工业纯铝主要用来制造电线、散热器等要求耐烛而强度要求不高的零件以及生活用具等。2、铝合金

铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。3、铝合金的牌号铸造铝合金（ZL）按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类，代号编码分别为100、200、300、400。ZL109这是复杂合金化的Al-Si-Cu-Mg-Ni合金，由于含Si量提高，并加入了Ni，使合金具有优良的铸造性能和气密性能以及较高的高温强度，耐磨性和耐蚀性也得到提高，线膨胀系数和密度也有较大的降低，适合制作内燃发动机活塞及要求耐磨且尺寸、体积稳定的零件。主要用金属型铸造和砂型铸造。ZL114A

ZL114是复杂合金化的合金能，由于还加入了Mn、Ti，使该合金有优良的铸造性能，较好的耐蚀性、气密性，高的强度。其焊接和切削加工性能一般。适合铸制形状复杂、承受重大负荷的动力结构件（如飞机发动机的结构件、水泵、油泵、叶轮等），要求气密性较好和在较高温度下工作的零件。主要采用金属型和砂型铸造，也可采用压铸。二、铜及其合金铜及其合金性能特点：优异的物理化学性能良好的加工性能某些特殊的力学性能色泽美观

1、纯铜热裂和冷脆现象根据含量进行分类：T1、T2、T3、T42、黄铜(1)普通黄铜普通黄铜是指铜与锌的二元合金。普通黄铜含锌量在0一50％范围内，含锌量再高，则性能很脆而不宜使用。普通黄铜具有良好力学性能，易加工成形，并且对大气、海水具有相当好的抗蚀能力。另外它还具有价格低廉、色泽美观等优点。普通黄铜分为单相普通黄铜和双相普通黄铜。编号：H＋铜的质量百分数；H80、H70…（2）特殊黄铜

在普通黄铜的基础上，再加入铝、铁、硅、锰、镍等元素的黄铜，称为特殊黄铜。特殊黄铜牌号的表示方法：代号“H”+合金元素符号+含