金属材料分类概览

一 一 金属材料分类金属材料分类 1 黑色金属 钢铁 2 有色金属 通常指铜 铝 铅 钛 二 二 钢铁材料牌号表示方法钢铁材料牌号表示方法 产品名产品名 称称 牌号举例牌号举例牌号表示方法牌号表示方法 生铁L10 Z30 L 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 Q195 Q215A Q215B Q235A Q235B Q235C Q 235 B 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 08F 20 20A 45 45E 65Mn 20 A 表示级别 A 高级 B 特级 表示含碳量万分之 20 65 Mn 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 20CrMnSi 35CrMo 60Si2Mn 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 60 Si2 Mn 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 9SiCr Cr12 Cr12MoV 5CrNiMo SM45 T8 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 C Cr12 2 C 11 75 Cr Cr12MoV 2 C 11 75 Cr 0 5 Mo 0 22 V 5CrNiMo 0 5 C 1 Ni 1 Mo SM45 S 表示塑料 M 表示模具 45 表示含碳量 0 45 轴承钢GCr15 G20CrNiMo 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2Cr13 1Cr18Ni9 2Cr13 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 Y15 Y40Mn Y45Ca Y15Pb Y 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 三 金属材料力学性能代号及含义金属材料力学性能代号及含义 代号代号名称名称单位单位含义含义 b 抗拉强 度 材料试样受拉力时 在拉断前所承受 的最大拉力 bc 抗压强 度 材料试样受压力时 在压坏前所承受 的最大拉力 bb 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 抗剪强 度 Mpa 或 N mm2 材料试样受剪力时 在剪断前所承受 的最大拉力 s 屈服点 0 2 屈服强 度 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 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 5 伸长率试样的标距等于 5 倍直径时的伸长率 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 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 四 钢材的规格种类及用途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 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 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 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 优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带 厚度不大于 4mm 优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带 厚度不大于 4mm 合金结构钢薄钢板 厚度不大于 4mm 的热轧或冷轧 锅炉用钢板 压力容器用钢板 不锈钢冷轧或热轧钢板 耐热钢板 花纹钢板 2 型钢 热轧扁钢 厚度 3 60 宽度 10 150 碳素结构钢和低合金热轧圆钢 方钢 六角钢 热轧角钢 分为等边及不等边 宽度 20 200 热轧槽钢 宽度 50 300 热轧工字钢 高度 100 560 热轧 T 型钢 宽度 100 300 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 5 0 121 壁厚 0 5 3 5 c 力 学 性 能 R 软态钢管 DY 低硬态钢管 钢 号 b 5 b 5 08F 08 10F 10 15F 15 20 315 355 390 22 20 19 375 400 440 13 11 9 Q1953152233514 Q215 A B Q235 A B 335 375 22 20 355 390 13 9 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 6 0 245 壁厚 0 25 24 c 力学性能 抗拉强度屈服点 5 钢 号 b MPa 壁厚 16mm 壁厚 16mm 5 1033520519524 2039024523520 3551030529517 4559033532514 Q34549032531521 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 五 钢铁材料的热处理钢铁材料的热处理 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 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 六 有色金属有色金属 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 QSn6 5 0 1 有高的强度 弹性和耐磨性 切削性能好