金属材料分类概览

2023年4月23日发(作者：家里有孩子的千万别用加湿器)

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

产品名

牌号举例牌号表示方法

称

生铁L10L—表示炼钢用生铁；10—表示平均含硅量10%

Z30Z—表示铸造用生铁；30—表示平均含硅量30%

碳素结Q195Q 235 B

构和低Q215A质量等级代号,指含硫量高低,%;%;%;

合金结Q215B屈服点数值Mpa

构钢Q235A代表“屈服点”

Q235B

Q235C

08F优质碳20 A

20素结构 表示级别;A—高级B—特级

20A钢和优 表示含碳量万分之20

45质碳素 65 Mn

45E弹簧钢 表示含锰量约%

65Mn 表示含碳量万分之几

20CrMnSi合金结合金平均含量小于%时,仅表示元素,一般不标含量；平均含量

35CrMo构钢和在、、…时,在合金元素后相应写成2、3、4…

60Si2Mn合金弹60 Si2 Mn

簧钢 表示含锰量约1%

；

表示含硅量约2%

表示含碳量万分之60

T8工具钢碳素工具钢

含碳量千分之几T8、T10

表示“碳素工具钢”合金工具钢

平均含碳量≥%时,一般不标明;含碳量＜%时,用千分之几表示;9SiCr

钒、钛的表示有时会有特殊;Cr12

9SiCr—%CCr12MoV

Cr12—2%C,%Cr5CrNiMo

Cr12MoV—2%C,%Cr,%Mo,%VSM45

5CrNiMo—%C,1%Ni,1%Mo

SM45—S表示塑料,M表示模具,45表示含碳量%;

在牌号头部加“G”,表示滚动轴承钢的拼音头一个字母 轴承钢GCr15

GCr15—普通滚动轴承钢,含C1%,%G20CrNiMo

G20CrNiMo—含%,%,%,%

不锈钢2Cr132Cr13—马氏体型不锈钢,可热处理,%,Cr13%

1Cr18Ni91Cr18Ni9—奥氏体型不锈钢,%,Cr18%, Ni9%

Y15Y—表示易,材料中加硫、磷,增加脆性,加锰增加强度,加钙、铅易切削

Y40Mn增加润滑性;钢

Y45Ca15、40、45表示含碳量万分之几,

Y15Pb

三．金属材料力学性能代号及含义

代名称单位含义

号

σ抗拉强度材料试样受拉力时,在拉断前所承受的最大拉力;

b

σ抗压强度材料试样受压力时,在压坏前所承受的最大拉力

bc

σ抗弯强度材料试样受弯曲力时,在破坏前所承受的最大拉

bb

Mpa力

τ 抗剪强度材料试样受剪力时,在剪断前所承受的最大拉力

σ屈服点材料试样在拉伸过程中,负荷不增加或开始有所

s

降低而变形继续发生的现象称为屈服,屈服时的最

σ 屈服强度

或

2

N/mm

小应力称为屈服点或屈服强度;

对某些屈服现象不明显的金属材料,测定屈服点

比较困难,为了便于测量,通常按其产生永久变形

量等于试样原长%时的应力称为屈服强度;

材料试样被拉断后,标距长度的增加量与原标距δ 伸长率

长度之百分比

%

试样的标距等于5倍直径时的伸长率δ伸长率

5

断面收缩ψ 材料试样在拉断后,其断裂处横截面积的缩减量

率与原横截面积的百分比

冲击韧性αJ/cm 金属材料对冲击负荷的抵抗能力,以冲击试样上

值 所消耗的功与断口处横截面积之比

布氏硬度 HB kgf/m用淬硬小钢球压入金属表面,保持一定时间待变

κ

2

m形稳定后卸载,以其压痕面积除以加在钢球上的载

2

一般荷;

不标注

HR洛氏硬度C用1471N载荷,将顶角为120的圆锥形金刚石的压

C 级 头压如金属表面,取其压痕的深度来计算;用来测

HR洛氏硬度A用载荷,将顶角为120的圆锥形金刚石的压头压

A 级 如金属表面,取其压痕的深度来计算,用来测量HB

——

o

量HB=230-700的金属材料

o

＞700的金属材料;

——

HR洛氏硬度B用载荷,直径淬硬小钢球压入金属表面,取其压痕

B 级 的深度来计算, 用来测量HB=60-230的金属材料

HV 维氏硬度 kgf/m用分为6级的载荷,将顶角为136 的金刚石四方

——

m锥体压入金属的表面,经一定时间后卸载,以其压

2

o

痕表面积除载荷所得之商;

以一定重量的冲头,从一定的高度落于被测试样HS 肖氏硬度

的表面,以冲头回跳的高度表示硬度;

——

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

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—121,壁厚—;

c.力 学 性 能

钢 号

08F,08,10F,1

0,

15F,15,

20

Q1953152233514

R软态钢管DY低硬态钢管

σδσδ

b5b5

3152237513

3552040011

390194409

Q215-A,B3352235513

Q235-A,B375203909

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—245,壁厚—24;

c.力学性能

钢 壁厚≤壁厚＞

号16mm16mm

1033520519524

2039024523520

3551030529517

4559033532514

Q34549032531521

抗拉强度屈服点δ

σ/MPa

b

5

δ/%

5

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;

e.不锈钢丝：0Cr18Ni9-R、1Cr18Ni9Ti-Q、0Cr19Ni9-L;后缀RQL表示

软拉R—钢丝进行光亮热处理和热处理后酸洗或类似的处理;

轻拉Q—钢丝热处理后进行小变形程度的拉拔;

冷拉L—钢丝热处理后进行常规拉拔;

f.电阻电热合金丝：Cr15Ni60、Cr20Ni80 、Cr30Ni70、1Cr13Al4,热处理后软态交货;

五．钢铁材料的热处理

热处理是为了达到材料的使用目的,发挥材料各种元素的作用,调整材料的强韧性,以

及加工工艺的需要;

1．热处理工艺分类：

a．淬火—加热至相变到奥氏体组织后快速冷却得到马氏体组织,目的为了提高硬度;

b．回火—低温回火,目的是去除应力；中温回火及高温回火是为了调整材料的强韧性;

通常在一定温度下保温一段时间后已一定的速度冷却;

c．退火—降低材料硬度,便于加工及成形,有完全退火和不完全退火之分;加热保温后

慢速冷却;

d．正火—提高材料硬度,加热后空冷;

e．调质—达到需要的强韧性或加工工艺的需要;先淬火后回火,是两个工艺的合并;

f．渗碳—提高材料的表面硬度;通常使含碳量在%以下的材料在表面1mm左右深度提

高到1%左右;

g．氮化—提高材料的表面硬度,或耐腐蚀性;通常使含碳量在%左右的材料在表面

0;2mm左右深度形成氮化层,表面硬度可达到HRC70以上;

2．按种类有：

a.常规热处理—如淬火、回火、退火、正火、调质;

b.化学热处理—如渗碳、氮化、碳氮共渗、硼化、渗金属、表面陶瓷;

c.真空热处理—使用真空设备的热处理,优点是无氧化及脱碳,热处理变形小;

3．使用设备有：

a.箱式炉—使用电热丝或碳棒加热,电热丝炉使用温度可在低于950度以下使用,功率

一般在3-200KW,用途广泛,可用于淬火、回火、退火,使用成本低;

b.盐浴炉—用硝盐加热,有高、中、低温炉,可高温加热到1300度,用于淬火、回火、

退火;加热速度快,氧化脱碳小,利于防止晶粒粗大,可大批量多品种生产;

c.燃气炉—使用煤气或其它气体加热如乙炔气等,可用于大型零件在炉内加热正火、

退火或锻造,及局部加热用;

d.井式炉—使用电热丝加热,用于淬火、回火、退火、渗碳、氮化;

e.真空炉—使用电热丝加热,用于淬火、回火、退火,

f.箱式多用炉—使用电热丝加热,用于淬火、回火、退火、渗碳、氮化,可进行大批量

多品种生产;

g.网带炉—炉内加移动网带可连续加热处理,适用于小零件大批量淬火、回火、渗碳、

氮化,生产效率高;

h.高频炉—使用特制的工频、中频、高频加热圈加热零件表面淬火,用于轴、齿轮类

零件淬火;

4．冷却介质及方法

a.水—冷却速度快,用于碳钢及低合金钢的淬火及有些回火的冷却;

b.盐水—冷却速度最为快,用于碳钢及低合金钢的淬火冷却

c.油—一般用20号机油,中合金钢以上的淬火冷却;

d.硝盐—用于回火及合金钢的等温淬火;

e.空气—冷却速度慢,用于正火及一些高淬透性材料的淬火;

5．热处理原理简述

无论使用何种设备,都是为了加热,超过一定的温度,使金属材料达到同素异构转变及

需要的晶粒大小和分布,然后以一定的速度冷却,得到需要的晶体组织;

钢铁金属金相组织通常有：

铁素体——主要由铁元素组成,硬度低；

渗碳体——铁与碳的化合物,特别硬脆；

珠光体——铁素体和渗碳体各50%的混合物,由%C和%Fe元素组成；

奥氏体——一般是加热后转变成的组织；

马氏体——淬火后得到的组织,硬而脆；

屈氏体——淬火后得到的组织,较软；

贝氏体——等温淬火后得到的组织,韧性好；

热处理淬火的加热温度一般低碳钢加热到A3线以上50度,含碳量超过%碳素钢的材

料加热到780度左右,合金钢需查手册;加热后的保温时间视材料厚度决定,冷却介质根

据材料定,也可能先后用两种介质冷却;除低碳钢,一般材料淬火后硬度应达到HRC60以

上;

淬火+回火和直接不完全淬火加热温度不对或冷却速度不够,得到的硬度一样,但由

于金相组织不同,强韧性是完全不一样的,在使用中的效果也是不同的;淬火+回火的结果

要好的多;

常用工艺举例：钢号 淬火温度 冷却介质 淬火后硬度 回火温度

回火后硬度

Cr12 1050 油 HRC≥62 230

HRC60

65Mn 830 油或水 HRC≥62 430

HRC40-44

45 840 盐水或水 HRC≥55 350

HRC30

六．有色金属

常用有色金属有铝、铜以及镁、锌、铅、锡、金、银等,有单独使用,如纯铝、纯铜

紫铜,很多是在合金状态下使用,一些独特的性能是钢铁无法达到的,如导电性、颜色、重

量、柔软性等等;

1;铝

重量轻,不易生锈,可氧化染色,易于成形加工,分为铸造铝合金、压铸铝合金及变

形铝合金;

铸造铝合金——有铝硅合金ZAlSi7Mg、铝铜合金ZalCu5Mn、铝镁合金ZalMg6Mg、铝锌合

金ZalZn6Mg

压铸铝合金——YZAlSi12、YZAlSi9Cu4

变形铝合金——工业纯铝1060、防锈铝5A02、硬铝2A11、超硬铝7A04

2．铜

铜应用最早的金属,不易生锈,易于成形加工;分为铸造铜合金、压铸铜合金及加工用

铜材;

种类有纯铜、黄铜、青铜,其中黄铜、青铜可铸造和压铸;

常用铜材的牌号及用途：

纯铜——T1、T2、T3,主要用于电线和电镀；

黄铜——普通黄铜黄铜H62、H68,外表金色,易于成型加工模具加工,应用最为广泛

铅黄铜HPb59-1,易于切削

锡黄铜HSn62-1,耐腐蚀性能好

黄铜成分表示：

H62 62% Cu, 40%Zn

HPb59-1 59%Cu,1%Pb,40%Zn

青铜——锡青铜,有高的强度、弹性和耐磨性,切削性能好

铝青铜QAl7,有高的强度、耐磨和耐腐蚀性

铍青铜 QBe2 ,可热处理,具有高的强度、硬度、弹性、耐磨性、耐热性和耐

腐蚀性;

3．铝材的热处理

变形铝材有5种状态

代名称说明

号

F自由加工自由状态,力学性能无规定

状态

O退火状态完全退火获得最低强度的加工产品

H加工硬化经过加工硬化提高强度的产品,产品在加工硬化

状态后经过也可不经过使强度有所降低的附加热处

理;H代号后必须有阿拉伯数字;

W固溶处理一种不稳定状态,仅适用于室温下自然时效的合

状态金;

适用于热处理后,经过或不经过加工硬化达到稳T热处理状

定状态的产品,T代号后面必须跟一位或多位阿拉态

伯数字

T细分状态代号

代

说明

号

T0固溶热处理后,经自然时效再经过冷加工的状态

T1由高温成型过程冷却,然后自然时效至基本稳定的状态

T2由高温成型过程冷却,经过冷加工后自然时效至基本稳定的状

态

T3固溶热处理后进行冷加工,再经自然时效至基本稳定的状态

T4固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态

T5由高温成型过程冷却,然后进行人工时效的状态

T6固溶热处理后进行人工时效的状态

T7固溶热处理后进行过时效的状态

T8固溶热处理后进行冷加工,然后进行人工时效的状态

T9固溶热处理后进行人工时效,然后经过冷加工的状态

T1由高温成型过程冷却后,进行冷加工,然后进行人工时效的状态

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