金屬材料分類

金屬是指具有良好的導電性和導熱性、有一定的強度和塑性、並具有特殊金屬光澤的物質。如鐵、鋁和銅等。金屬材料是由金屬元素或以金屬元素為主，其他金屬或非金屬元素為輔構成的，並具有金屬特性的工程材料。

它包括純金屬和合金。

金屬材料，尤其是鋼鐵材料在國民經濟及其他方面都有再要作用，這是由於它具有比其他材料優越的效能，如物理效能、化學效能、力學效能和工藝效能。金屬材料最常見的分類方法是按照其最**氧化物的顏色分為有色金屆和黑色金屬兩大類：

1．黑色金屬包括鐵、鉻、錳三種。但後兩種在實際生產中很少單獨使用，故黑色金屬就泛指鐵或以鐵為主而形成的物質，如鋼和鐵。

2．有色金屬除黑色金屬以外的其他金屬稱為有色會屬，如銅、鋁和鎂等。

第一節碳素鋼

一、碳鋼的分類

碳素鋼簡稱碳鋼。是碳的質量分數(ωc)大於0.0218％小於2.1l％，並含有少量矽、錳、硫、磷等雜質元素的鐵碳合金。

在鋼鐵生產中，碳鋼占有的比例相當大，碳鋼具有良好的力學效能和工藝效能，且冶煉方便，**便宜，在一般情況下都能滿足使用要求，所以應用十分廣泛。

1、碳鋼的分類

碳鋼的分類方法很多，常用的方法有以下幾種：

(1) 按鋼的含碳量分類按鋼的含碳量可分為：

1) 低碳鋼 ωc<0.25%。

2) 中碳鋼 ωc=0.25%~0.60%。

3) 高碳鋼 ωc>0.60%。

(2) 按鋼的質量分類碳鋼質最的高低，主要根據鋼中含有雜質硫、磷的多少來劃分，可分為普通碳素鋼、優質碳素鋼和高階優質碳素鋼三類。

1) 普通碳素鋼 ωs≤0.050%，ωp≤0.045%。

2) 優質碳素鋼 ωs≤0.035%，ωp≤0.035%。

3) 高階優質碳素鋼 ωs≤0.030%，ωp≤0.035%。

(3) 按用途分類

1) 碳素結構鋼用於製造機械零件盒工程結構件的碳鋼，碳含量大都在0.70%以下。

2) 碳素工具鋼用於製造各種工具用鋼，如刃具、量具和磨具等，一般碳含量都在0.70%以上。

二、碳素結構鋼

碳素結構鋼根據鋼的質量，可分為碳素結構鋼和優質碳素結構鋼兩種。

1 碳素結構鋼碳素結構鋼的碳含量一般在0.06%~0.38%之間，硫、磷的含量較高。

一般在供貨狀態下使用，不需要進行熱處理，其**便宜，產量較大，用途廣。經軋制成各種型材，大量用於金屬結構和機械零件，在滿足效能的情況下優先選用。

碳素結構鋼的鋼號表示方法是用表示屈服點的拼音字母「q」、屈服點數值、質量等級符號和脫氧程度符號四個部分按順序組成。

如q235-a·f，其中：

q—鋼材屈服點「屈」的拼音首位字母；

235(數值)—表示屈服點大小(mpa)；

a(質量等級符號)—分a、b、c、d四個等級，其中a級質量最差，d級質量最好；

f(脫氧程度符號)—用漢語拼音的首位字母表示，「f」表示沸騰鋼，「z」表示鎮靜鋼，「b」表示半鎮靜鋼，「tz」表示特殊鎮靜鋼。z和tz在鋼號中可以省略。

q235-a·f表示屈服強度為235mpa，沸騰鋼，質量等級為a的碳素結構鋼。

2 優質碳素結構鋼優質碳素結構鋼中的雜質元素比碳素結構鋼要少，表面質量、組織結構均勻性要好，並可經過熱處理來進一步改善力學效能，常用於各種重要的機械零件。

優質碳素結構鋼的鋼號用兩位數字表示，這兩位數字表示該鋼平均含碳量的萬分之幾，例如45表示平均碳含量為0.45％的優質碳素結構鋼。

優質碳索結構鋼根據含錳量的不同，又可分為普通含錳量鋼(ωmn<0.80％)和較高含錳量鋼(ωmn =0.70％~l.

20％)。較高含錳量鋼要在鋼號後面標出元素符號「mn」或漢字「錳」，例如65mn或65錳。若為沸騰鋼或某種專用鋼種，則在鋼號後面標出規定的符號，如10f表示平均碳含量為0.

10%的沸騰鋼；20g表示平均碳含量為0.20％的鍋爐(用g表示)用鋼。

優質碳素結構鋼中08f、10f鋼的含碳量低、塑性好，焊接效能好。主要用於製造冷衝壓零件和焊接件。

10、20、25鋼屬於滲碳鋼。這類鋼強度低，塑性、韌性好，可加工性和焊接性好，可以製造各種受力不大但要求高韌性的零件，還可用於冷沖壓件和焊接件。作為滲碳鋼經滲碳淬火後，表面硬度可以達到60hrc，耐磨性好，而心部又具有一定的強度和韌性，可用於製造表面要求硬度高，耐磨，並承受衝擊載荷的零件。

30、35、40、45、50等鋼屬於調質鋼，這類鋼具有較高的強度，硬度。其塑性和韌性隨含碳量的增加而降低，經過調質處理後，具有良好的綜合力學效能。主要用於要求強度、塑性韌性都較高的零件，如齒輪、套筒、軸類零件等。

60鋼以上都屬於高碳鋼。這類鋼具有較高的強度，硬度和彈性，但是焊接性不好，可加工效能差，冷變形塑性低。主要用來製作具有較高強度，耐磨性和彈性的零件，如彈簧墊圈，板簧等彈性元件和耐磨件。

三、碳素工件鋼

碳素工具鋼碳含量在0.65%~1.35%之間，根據硫含量的不同，分為優質碳素工具鋼和高階優質碳素工件鋼。

其鋼號以「t加數字」組成，t是「碳」拼音首字母，數字表示平均含碳量的千分之幾。含錳量較高的鋼要在數字後面標註「mn」，高階優質碳素工具鋼在鋼號後面標註「a」。例如t10a表示碳含量在1.

0%的高階優質碳素工具鋼。

碳素工件鋼隨著碳含量的增加，其硬度和耐磨性增加，而韌性下降，應用場合也隨之不同。t7、t8一般用於韌性稍高的工具，如：衝頭、簡單磨具、木工工具等。

t8、t9、t10、t11用於中等韌性高硬度的工具，如手工鋸條，絲錐，板牙等，也可以用於要求不高的模具。t12、t13具有高的硬度和耐磨性，但韌性很低，用於製造量具、銼刀等。高階碳素工具鋼用於製造形狀複雜、精度要求較高的工具等。

四、鑄鋼

鑄造用鋼一般用於製造形狀複雜、力學效能要求較高的機械零件。由於零件形狀複雜，很難用鍛造或機械加工的方法製造。又由於力學效能要求較高，不能用鑄鐵來鑄造。

鑄造碳鋼廣泛用於製造重型機械裝置的某些零件，如軋鋼機支架、起承運輸機齒輪。

鑄造碳鋼的碳含量一般在0.20％~0.60％之間，含碳量過高，鋼

的塑性變差，而且鑄造時易產生裂紋。

鑄造碳鋼的鋼號用鑄鋼兩字的漢語拼音字母字頭「zg」後面加兩組數字表示，兩組數字分別代表最低屈服強度和最低的抗拉強度值。單位是mpa。如zg200—400表示屈服強度不小於200mpa，抗拉強度不小於400mpa的鑄造碳鋼。

第二節合金鋼

所謂合金鋼就是在碳素鋼的基礎上，為了改善鋼的效能，在冶煉時有目的的加入一些元素的鋼。加入的元素稱為合金元素。合金鋼中常加入的元素有si、mn、ni、mo、w、v、ti、al、b、nb、zr和稀土元素等。

一、合金鋼的分類及編號

1. 合金鋼的分類

(1) 按化學成分分類按合金元素總的質量分數可分為：

1) 低合金鋼合金元素的總質量分數小於等於5%。

2) 中和精鋼合金元素的總質量分數大於5%，小於10%。

3) 高合金鋼合金元素的總質量分數大於等於10%。

(2) 按用途分類

1) 合金結構鋼用做重要機器零件和工程結構的鋼。

2) 合金工具鋼用於製造各種刃具、模具、量具的鋼。

3) 特殊效能鋼作特殊用途和具有特殊效能的鋼。如不鏽鋼、耐熱鋼、耐磨鋼和磁鋼等。

2. 合金鋼的牌號合金結構鋼的牌號原則上用「兩位數字+化學元素符號+數字的方法」。前面的數字表示鋼的平均含碳量的萬分之幾，合金元素直接用化學符號(或漢字)表示，後面的數字表示合金元素平均含量的百分之幾(為名義含量，不代表實際含量)。

當合金元素質量分數少於1.5%時，牌號中只標明元素的化學符號，而不標明含量，如果平均質量分數大於1.5%、2.

5%、3.5%則相應的以2、3、4…等表示。

如：40 cr

40—表示鋼中碳含量平均質量分數為0.40%，

cr—合金元素鍩平均質量分數小於1.5%

60si2mn

60—表示平均含碳量為0.60%

si2—表示含矽並且質量分數為2%(1.5%~2.5%)

mn—表示錳平均質量分數<1.5%

如果為高階優質鋼，則在鋼號後面加「a」，特級優質鋼在鋼號後面加「e」。例如：18cr2ni4wa。

鋼中的釩、鈦、鋁、硼、稀土等合金元素的含量雖然很低，但他們在鋼中的作用非常重要，也應在鋼號中標出。如20mnvb，表示平均碳含量0.20%，平均錳含量1.

5%，釩含量0.07%~0.12%，硼含量為0.

0005%~0.0035%。

合金工具鋼的牌號原則與合金結構鋼大致相同，但含碳量的表示方法不同，平均含碳量小於1.0%時，則在鋼號前以千分之幾表示，合金元素含量的表示方法與合金結構鋼完全相同。例如：9mn2v

9—表示平均含碳量為0.9%

mn2—表示平均含錳量2%（1.5%~2.5%）。

v—釩，表示釩的平均質量分數<1.5%。

cr12mov

前面沒有數字表示碳平均質量分數≥1.0%

cr12—表示鉻平均質量分數為12%。

mov—表示鉬、釩的平均質量分數分別小於1.5%。

高速鋼的含碳量為0.7%~1.5%，但在高速鋼的鋼號中一般不標出含碳量，只標出合金元素平均含量的百分之幾。例如：w18cr4v等。

特殊鋼的編號方法基本上與合金工具鋼相同，只是當碳含量小於0.10%，大於0.03%時，碳含量用0表示，碳含量不大於0.

03%用00表示。合金元素及含量的表示方法與合金工具鋼相同。例如不鏽鋼2cr13、0cr18ni9、00cr30mo2.

除此之外，還有一些特殊專業鋼，為了表示鋼的用途，在鋼號前面冠以漢語拼音字母字頭，而不標出含碳量，合金元素的標準也特殊。例如，滾動軸承鋼前面加「g」如gcr15，注意這裡面的鉻元素後面的數字是表示平均含鉻量的千分之幾，而其他元素仍然按照百分之幾表示。如gcr15simn，表示平均含鉻量為1.

5%，矽錳含量分別小於1.5%的滾動軸承鋼。

金屬材料分類

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金屬材料的分類及效能

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