金属材料的基本知识

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1、1金属材料的基本知识1、有关材料力学（机械）性能名词 1.1 强度极限：材料抵抗外力破坏作用的最大能力，叫做强度极限；分：抗拉 强度，抗压强度，抗弯强度，抗剪强度，单位是兆帕。 （Mp） 1.2 屈服点，屈服强度，单位是兆帕。 1.3 弹性极限：材料在受到外力到某一极限时，若除去此外力，则变形即恢复 原状，材料抵抗这一外力的能力。 1.4 延伸率：材料受拉力作用断裂时，伸长的长度与原有长度的比值。 1.5 断面收缩率：材料受拉力作用断裂时，断面缩小的面积与原有断面面积的 比值。 1.6 硬度：材料抵抗硬的物体压入表面的能力。一般是用一定负荷把一定直径 的淬硬钢球压材料表面，保持规定时间后卸除载

2、荷，测量材料表面的压痕，按 公式用压痕面积除以负荷所得的商。依据测量方法的不同，有布氏硬度 HB，洛 氏硬度 HR，表面洛氏硬度，维氏硬度 HV。 2、金属材料分类 2.1 按组分分：纯金属和合金， 2.2 按实用分：黑色金属（铁和铁合金） ，有色金属（指铜，锡，锰，铅，铝等）3、钢铁 3.1 钢的定义：是指碳含量低于 2.11的一种铁碳合金，当然，其中还含有一 定量的硅、锰、磷、硫等元素。 铁的定义：是指碳含量高于 2.11的一种铁碳合金。含碳量小于 0.04为工业 纯铁。 3.2 钢的分类 3.2.1 按化学成分分：碳素钢（除铁外，含有少量的硅、锰、硫、磷） ；合金钢 （钢中加入了一些如铬

3、，镍、钼、钨、钒等元素） 3.2.2 按含碳量分：低碳钢（含碳量0.25%） ；中碳钢（含碳量 0.250.66%） ； 高碳钢（含碳量0.66%） 。 3.2.3 按质量分：主要是控制钢中含硫、含磷量； 普通钢（S 不超过 0.050，P 不超过 0.045） ， 优质钢（S 不超过 0.035，P 不超过 0.035） ， 高级优质钢（S 不超过 0.025，P 不超过 0.030） ， 特级质量钢（S 不超过 0.015，P 不超过 0.025） 。 3.2.4 按用途分：结构钢（建筑、机器零件） ， 工具钢（工具、模具、量具） ， 特殊用途（如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、磁钢等） ， 专业

4、用钢（如汽车用钢，化工用钢，锅炉用钢，电工用钢，焊条用钢等） 。 3.2.5 按冶炼方法分：转炉钢（同时分为底吹转炉钢，侧吹转炉钢，顶吹转炉 钢） ，平炉钢，电炉钢。 3.2.6 按浇铸前脱氧程度分：镇静钢（脱氧完全，钢锭组织结构紧密） ，沸腾钢 （脱氧不完全的钢） ，半镇静钢。 3.2.7 综合分类： 钢碳素钢碳素结构钢碳素结构钢2优质碳素结构钢 易切削结构钢碳素工具钢低合金结构钢 合金结构钢 弹簧钢合金结构钢轴承钢合金工具钢合金工具钢高速工具钢合金钢特殊用途钢（不锈钢、耐热钢等） 3.3 钢材 3.3.1 型钢：按断面形状分圆钢，扁钢，方钢，等边角钢，工字钢，槽钢，丁 字钢等 3.3.2

5、钢板按厚度分：以 4mm 为界划分为厚钢板和薄钢板。按用途分：一般用钢板，锅炉用钢板，造船用钢板，汽车用钢板，屋面用钢板 和其它专用钢板等。按制造方法：热轧钢板和冷轧钢板。 3.3.3 钢管： 按制造方法：无缝钢管（热轧或冷轧）和焊接钢管。 按用途分：一般用钢管，锅炉用钢管，水煤气用钢管，石油用钢管，和其它专 用钢管等。 4 有色金属 包括纯金属和合金。有铜，镍，铝，镁，锌，铅，锡，铬等及其合金。 钢铁牌号表示方法钢铁牌号表示方法 因为经济、贸易和技术等各方面的原因，我们现在常用的钢铁牌号一般是 中国，美国，日本，下面就介绍一些此方面的知识。 中国钢号表示方法：中国钢号表示方法： QT400-

6、18 QT-球墨铸铁，400-最低抗拉强度，18-最低伸长率； 工程铸钢：工程铸钢：ZG200-400 ZG-铸钢，200-最低屈服强度，400-最低抗拉强度； 铸造不锈钢：铸造不锈钢：ZG1Cr13 ZG-铸钢，1-含碳量（以万分之几表示） ，Cr-元素铬， 13-元素铬名义百分含量； 铸造合金钢：铸造合金钢：ZG15Cr1Mo1V ZG-铸钢，15-含碳量（以万分之几表示） ，Cr-元 素铬，1-元素铬名义百分含量，Mo-元素钼，1 元素钼的名义百分含量，V-元素 钒，含量小于 0.9；碳素结构钢：碳素结构钢：Q235Bb Q-钢材屈服强度“屈”字拼音首字，235-屈服点强度值 （MPa）

7、 ，B-质量等级（共分 A、B、C、D 级） ，b-脱氧方法（F-沸腾钢，b-半镇 静钢，Z-镇静钢，TZ-特殊镇静钢） ；3优质碳素结构钢：优质碳素结构钢：包括普通含锰量，较高含锰量，锅炉用钢； 08F, 10，45, 20A,40Mn,70Mn,20g, 50Mn(F)A 50含碳量（以万分之几表示） ，Mn -元素锰（含量较高时标出 0.71.0） ， (F)-脱氧方法，A质量等级（无符号 是优质，A 表示高级优质） ；合金结构钢：合金结构钢：25Cr2MoVA 25含碳量（以万分之几表示） ，Cr2MoV 元素符号 及含量（合金元素小于 1.5时，只写出符号，含量以 1.52.49，2

8、.53.49等为标准，分别标出 2，3 等） ，A质量等级（A 表 示硫，磷含量较低的高级优质钢） ； 不锈钢和耐热钢：不锈钢和耐热钢：1Cr13, 00Cr18Ni10N,0Cr25Ni20 等 1Cr13 1含碳量（以千分之几表示，标一个“0”的，表示含碳量不大于 0.09，标两个“0”的，表示含碳量不大于 0.03） ，Cr13元素符号和其含 量， 专门用途钢：专门用途钢：20g 20-钢号，g锅炉用钢, 16Mn牌号 DR低温压力容器用钢, 15MnVN牌号 R压力容器用钢。日本钢号表示方法（日本钢号表示方法（JISJIS日本工业标准）：日本工业标准）： 铸钢：铸钢： （1）碳素钢铸件

9、 SC360 SC铸钢，360 最小抗拉强度值（N/mm2） ； （2）结构用高强度碳钢和低合金钢铸件 SCC3 SC铸钢，C-代表碳元素符 号，3-序号; (3)合金钢铸件 SCSiMn2 SC铸钢，SiMn-代表碳元素符号，2-序号; 但有 些元素是采用字母代号表示的，如：Cr-C,Mo-M,Ni-N,Al-A 等， （4）不锈钢铸件 SCS1 SCS-不锈钢铸件，1-序号； （5）耐热钢铸件 SCS22 SCS-不锈钢铸件，22-序号； 结构钢：结构钢： （1）普通用结构钢 SS360 SS-结构钢，360最小抗拉强度值（N/mm2） ； （2）碳素结构钢 S10C, S09CK S-结

10、构钢，20碳含量中间值 100 倍，无 十位值时写 0，C碳（CK-渗碳用钢） ； 不锈耐热钢：不锈耐热钢： （1）不锈钢 SUS301 SUS316 (2)耐热钢 SUH310 SUH660; SUS301 S-钢符号， US不锈钢符号（UH耐热钢符号）301顺序号（参见 AISI 标准） SUSSteel-Use-Stainless 词首字母， SUHSteel-Use-Heat-resisting 词首字母 (3) SCS(不锈耐腐蚀铸钢)Steel-Casting-Stainless 词首字母 日本部分钢铁牌号对应日本部分钢铁牌号对应 序号代号名称 1SBV锅炉压力容器用锰钼和锰钼镍钢

11、板 2SB锅炉和压力容器用碳钢和钼合金钢材 3SB-M锅炉和压力容器用碳钢和钼合金钢材 4SC碳素钢铸件 5SCC结构用高强碳素钢铸件 6SCH耐热钢铸件47SCM铬钼合金钢钢材 8SCMV锅炉及压力容器用铬钼合金钢板 9SEV中常温压力容器用高强度钢钢板 10SFVC压力容器用碳素钢锻件 11SFVQ压力容器用调制合金钢锻件 12SGV压力容器用钢板 13SNCM镍铬钼钢材 14SPV压力容器用钢板 15STB锅炉热交换器用碳钢钢管 16STBA锅炉热交换器用合金钢钢管 17STF加热炉用碳钢钢管 18STFA加热炉用合金钢钢管 19SUH-HP耐热钢热轧板和薄板 20SUS-CP冷轧不锈钢

12、板 21SUS F压力容器用不锈钢锻件 22SUS-TF加热炉用不锈钢钢管 美国钢号表示方法：美国钢号表示方法： 美国常用材料标准有 ASTM(美国材料与试验协会标准)，SAE(美国机动车工程师 协会标准)，AISI（美国钢铁协会标准） ，ANSI(美国国家标准)。 因为美国从事标准化团体多达 400 以上，标准牌号也各不一样。常用的就是以 上几种，同时，ASTM 标准非常广泛，且大部分采用其它协会标准，如：不锈钢 和耐热钢引用 AISI 标准，铸钢引用 ACI（美国合金铸造协会）标准。 1 AISI 标准钢号均由三位数字组成；第一位表示钢的类型，第二、第三位数字 表示序号。具体编号系列为：2

13、铬钼镍氮奥氏体钢，为序列号数字；下同；3镍铬奥氏体钢，4高铬马氏体钢和低碳高铬铁素体钢，5低铬马氏体钢 2. ACI 标准由两个字母或在字母后加以表示碳含量的数字及表示合金元素的字 母组成。钢号的第一个字母一般采用 C 或 H。C 表示 650以下使用的耐蚀铸钢， H 表示超过 650使用的耐蚀铸钢。钢号简单对照表：钢号简单对照表：优质碳素结构钢优质碳素结构钢美国项目中国GB,YB日本JIS德国DIN(W-Nr.)ASTMAISISAE英国BS法国NF前苏联国际ISOS38C 103810381038 060A37, 080A37XC38 普通40S40C 1040, 10391040, 10

14、391040, 1039060A40, 080A40,40R683/IC40e5080M40S43C 1042, 10431042, 10431042, 1043060A42, 080A42XC42 45S45CC45(1.0503), CK45(1.1191), Cm45(1.1201) 1045, 10461045, 10461045, 1046060A47, 080A47, 080M46XC4545R683/IC45eS48C 1045, 1046, 10491045, 1046, 10491045, 1046, 1049060A47, 080A47XC48 50 1050, 10531

15、050, 10531050, 1053080M50 50R683/IC50eS53C 105510551055 060A52, 080A5255S55CC55(1.0535), CK55(1.1181), Cm55(1.1209) 105510551055 070M55, 060A57, 080A57XC5555R683/IC55e60S58CC60(1.0601), CK60(1.1221), Cm60(1.1223) 106010601060 060A62, 080A6260R683/IC60e65 106510651065 060A67, 080A67XC6565 70 10701070

16、1070 060A72, 070A72, 080A72XC7070 75 107410741074 060A78, 070A78, 080A7875 80 108010801080 060A82, 080A83XC8080 含锰量钢组85 108410841084 060A86, 080A8685 美国项 目中国GB,YB日本JIS德国DIN(W-Nr.)ASTM AISI SAE英国BS法国NF前苏联1Cr13Si3 X10CrSi13(1.4722) 1Cr18Si2 X10CrSi18(1.4741) 442 1Cr13SiAl X10CrAl13(1.4724) 10X13C(1X12C)1Cr13SUS410,SUS403X10Cr13(1.4006) (DIN)X15Cr13(1