金属材料分类

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称牌号举例牌号表示方法生铁L10Z30L—表示炼钢用生铁；10—表示平均含硅量10%Z—表示铸造用生铁；30—表示平均含硅量30%碳素结构和低合金结构钢Q195Q215AQ215BQ235AQ235BQ235CQ235B质量等级代号，指含硫量高低，A-0.05%;B-0.045%;C-0.04%;D-0.035屈服点数值（Mpa）代表“屈服点”优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢08F2020A4545E65Mn20A表示级别。A—高级；B—特级表示含碳量万分之2065Mn表示含锰量约0.75-1%表示含碳量万分之几合金结构钢和合金弹簧钢20CrMnSi35CrMo60Si2Mn合金平均含量小于1.5%时，仅表示元素，一般不标含量；平均含量在1.5-2.49%、2.5-3.49%、3.35-4.49%…时，在合金元素后相应写成2、3、4…60Si2Mn表示含锰量约1%表示含硅量约2%表示含碳量万分之60工具钢碳素工具钢T8、T10合金工具钢9SiCrCr12Cr12MoV5CrNiMoSM45T8含碳量千分之几表示“碳素工具钢”平均含碳量≥1.00%时，一般不标明。含碳量＜1.00%时，用千分之几表示。钒、钛的表示有时会有特殊。9SiCr—0.9%CCr12—2%C，11.75%CrCr12MoV—2%C，11.75%Cr，0.5%Mo，0.22%V5CrNiMo—0.5%C，1%Ni，1%MoSM45—S表示塑料，M表示模具，45表示含碳量0.45%。轴承钢GCr15G20CrNiMo在牌号头部加“G”，表示滚动轴承钢的拼音头一个字母GCr15—普通滚动轴承钢，含C1%，Cr1.5%G20CrNiMo—含C0.2%，Cr0.5%，Ni0.55%，Mo0.23%不锈钢2Cr131Cr18Ni92Cr13—马氏体型不锈钢，可热处理，C0.2%，Cr13%1Cr18Ni9—奥氏体型不锈钢，C0.1%，Cr18%,Ni9%易切削钢Y15Y40MnY45CaY15PbY—表示易，材料中加硫、磷，增加脆性，加锰增加强度，加钙、铅增加润滑性。15、40、45表示含碳量万分之几，Mn1.20-1.55%,Ca0.002-0.006%,Pb0.15-0.35%.三．金属材料力学性能代号及含义代号名称单位含义σb抗拉强度Mpa或N/mm2材料试样受拉力时，在拉断前所承受的最大拉力。σbc抗压强度材料试样受压力时，在压坏前所承受的最大拉力σbb抗弯强度材料试样受弯曲力时，在破坏前所承受的最大拉力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σs屈服点材料试样在拉伸过程中，负荷不增加或开始有所降低而变形继续发生的现象称为屈服，屈服时的最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0.2%时的应力称为屈服强度。σ0.2屈服强度δ伸长率%材料试样被拉断后，标距长度的增加量与原标距长度之百分比δ5伸长率试样的标距等于5倍直径时的伸长率ψ断面收缩率材料试样在拉断后，其断裂处横截面积的缩减量与原横截面积的百分比ακ冲击韧性值J/cm2金属材料对冲击负荷的抵抗能力，以冲击试样上所消耗的功与断口处横截面积之比HB布氏硬度kgf/mm2（一般不标注）用淬硬小钢球压入金属表面，保持一定时间待变形稳定后卸载，以其压痕面积除以加在钢球上的载荷。HRC洛氏硬度C级——用1471N载荷，将顶角为120o的圆锥形金刚石的压头压如金属表面，取其压痕的深度来计算。用来测量HB=230-700的金属材料HRA洛氏硬度A级——用588.4N载荷，将顶角为120o的圆锥形金刚石的压头压如金属表面，取其压痕的深度来计算，用来测量HB＞700的金属材料。HRB洛氏硬度B级——用980.7N载荷，直径1.59mm淬硬小钢球压入金属表面，取其压痕的深度来计算,用来测量HB=60-230的金属材料HV维氏硬度kgf/mm2用49.03-980.7N(分为6级)的载荷，将顶角为136o的金刚石四方锥体压入金属的表面，经一定时间后卸载，以其压痕表面积除载荷所得之商。HS肖氏硬度——以一定重量的冲头，从一定的高度落于被测试样的表面，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⑪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/T13793—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5.0—121，壁厚0.5—3.5。c.力学性能钢号R（软态钢管）DY（低硬态钢管）σbδ5σbδ508F,08,10F,10,15F,15,2031535539022201937540044013119Q195Q215-A,BQ235-A,B31533537522222033535539014139B。无缝钢管（GB/T8162—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6.0—245，壁厚0.25—24。c.力学性能抗拉强度屈服点δ5δ5/%钢号σb/MPa壁厚≤16mm壁厚＞16mm1033520519524203902452352035510305295174559033532514Q345490325315214．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0.3%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0.4%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0.8%C和99.2%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0.8%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Cr121050油HRC≥62230HRC6065Mn830油或水HRC≥62430HRC40-4445#840盐水或水HRC≥55350HRC30六．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HSn