金属材料基础

1、第一章 金 属 材 料 基 础第一节 金属材料的分类和牌号表示方法1. 金属材料的分类金属材料是用金属制成的材料，既包括纯金属，也包括合金。合金是一种具有金属性质的化合物，既可以由金属与非金属组成，也可以由金属组成。我们常常把金属及它们所制成的材料统称为金属材料。 金属材料分黑色金属材料和有色金属材料两大类。1.1 黑色金属材料包括：钢、生铁合金等。除了黑色金属以外的所有金属材料都属于有色金属。我们在施工生产过程中常用的钢材属于黑色金属材料。 钢：碳的质量分数不超过2%的铁碳合金。按用途可将钢分为结构钢、工具钢，特殊钢和专业用钢；按化学成分可将钢分为碳素钢和合金钢。 生铁：碳的质量分数大于2%

2、的铁碳合金。按用途可将生铁分为炼钢生铁和铸造生铁；按化学成分可将生铁分为普通生铁和特种生铁（包括天然合金生铁和铁合金）。 铁合金：铁合金是铁与碳以外的元素（如锰、铬、硅等）所组成的合金。1.2 有色金属材料包括冶金产品和加工产品。冶金产品：铜锭、铝锭、铅锭等有色纯金属锭块，它们的用途是重新熔化制造其它产品，如配制有色合金，制造成材等，也叫有色原料。加工产品：是指经过压力加工制成的纯金属成材，如紫铜材、纯铝材等，及有色合金如铜合金、轴承合金、硬质合金等。2. 常用钢铁产品的牌号表示方法2.1 常用钢铁产品的命名符号（GB/T221-2000），按GB/T221-2000规定我国钢铁产品的牌号表示

3、方法，采用汉语拼音、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的原则。2.2 钢铁产品牌号中化学元素采用国际常用的化学元素符号表示，混合稀土元素用“RE”表示，例如： 铁Fe、锰 Mn、铬Cr、镍Ni、钴Co、铜Cu、钨W、钼Mo、钒V、钛Ti、铝Al、铌Nb、钽Ta、锂Li、铍Be、镁Mg、钙Ca、锆Zr、锡Sn、铅Pb、铋Bi、铯Cs、钡Ba、镧 La、铈Ce、钐Sm、锕Ac、硼B、碳C、硅Si、硒Se、碲Te、砷As、硫S、磷P、氮N、氧O、氢H、混合稀土RE2.3 钢铁产品的名称、用途、特性和工艺方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示；质量等级符号采用A、B、C、D、E字母表示，按GB/T221-

4、2000规定见下表： 名 称采用的汉字及汉语拼音符号字体位置汉字汉语拼音炼钢用生铁炼LIANL大写牌号头铸造用生铁铸ZHUZ大写牌号头球墨铸铁用生铁球QIUQ大写牌号头脱碳低磷粒铁脱炼TUO LIANTL大写牌号头含钒生铁钒FANF大写牌号头耐磨生铁耐磨NAIMONM大写牌号头碳素结构钢屈QUQ大写牌号头低合金高强度钢屈QUQ大写牌号头耐候钢耐候NAI HOUNH大写牌号尾保证淬透性钢H大写牌号尾易切削非调质钢易非YI FEIYF大写牌号头热锻用非调质钢非FEIF大写牌号头易切削钢易YIY大写牌号头电工用热轧硅钢电热DIAN REDR大写牌号头电工用冷轧无取向硅钢无WUW大写牌号中电工用冷轧取

5、向硅钢取QUQ大写牌号中电工用冷轧取向高磁感硅钢取高QU GAOQG大写牌号中（电讯用）取向高磁感硅钢电高DIANGAODG大写牌号头电磁纯铁电铁DIAN TIEDT大写牌号头碳素工具钢碳TANT大写牌号头塑料模具钢塑模SU MOSM大写牌号头（滚珠)轴承钢滚GUNG大写牌号头焊接用钢焊HANH大写牌号头钢轨钢轨GUIU大写牌号头铆螺钢铆螺MAO LUOML大写牌号头锚链钢锚MAOM大写牌号头地质钻探钢管用钢地质DI ZHIDZ大写牌号头汽车大梁用钢梁LIANGL大写牌号尾矿用钢矿KUANGK大写牌号尾压力容器用钢容RONGR大写牌号尾桥梁用钢桥QIAOq小写牌号尾锅炉用钢锅GUOg小写牌号尾

6、焊接气瓶用钢焊瓶HAN PINGHP大写牌号尾车辆车轴用钢辆轴LIANGZHOULZ大写牌号头机车车轴用钢机轴JI ZHOUJZ大写牌号头管线用钢S大写牌号头沸腾钢沸FEIF大写牌号尾半镇静钢半BANb小写牌号尾镇静钢镇ZHENZ大写牌号尾质量等级A大写牌号尾B大写牌号尾C大写牌号尾D大写牌号尾E大写牌号尾注：没有汉字及汉语拼音的，采用符号为英文字母。2.4 常用钢铁产品的牌号表示方法举例 碳素结构钢（GB/T700-1988） 牌号举例：Q195F Q215AF Q235Bb Q255A Q275牌号表示方法说明：1）钢号冠以“Q”，后面的数字表示屈服点值（MPa）。例如：Q235，其中s

7、为235MPa。2)必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分为：A、B、C、D、E。脱氧方法符号：F沸腾钢；b半镇静钢；Z镇静钢；TZ特殊镇静钢。例如：Q235-B.b,表示B级半镇静钢。3)专门用途的碳素钢，例如：桥梁钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母“q”。 优质碳素结构钢（GB/T699-1999）包括普通含锰量，较高含锰量，锅炉用钢。牌号举例：08AL.45.20A.40Mn.70MN.20g牌号标示方法说明:1)钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量*100表示,例如平均碳含量为0.45%的钢,钢号为“45”。2)锰含

8、量较高的优质碳素结构钢,应标出“Mn”,例如50Mn。用Al脱氧的镇静钢应标出“Al”，例如08Al3）镇静钢不加“Z”，沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出。例如平均碳含量为0.10%的半镇静钢,其钢号为10b。4)高级优质碳素结构钢在钢号后加“A”,特级优质碳素结构钢在钢号后加“E”。 低合金高强度结构钢(GB/T1591-1994) 牌号举例:Q295 Q345A Q390B Q420C Q460E 牌号标示方法说明：1）钢号冠以“Q”和碳素结构钢的现行钢号相统一，后面的数字表示s值，分为五个强度等级。2）在强度等级系列中又有A、B、C、D、E五个质量等级。例如

9、：Q345-D表示D级低合金高强度结构钢。3）对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后附加表示用途的字母，如Q345q(GB/T714-200)表示用于桥梁的专用钢种。 不锈钢和耐热钢（GB/1220-1992）（GB/T1221-1992） 牌号举例：2Cr13 OCr13Ni9 11Gr17 O3Cr19Ni10 01Cr19Ni11 牌号表示说明：1）不锈钢和耐热钢钢号由合金元素符号和数字组成。对钢中的主要合金元素量以百分之几表示，而对钛、铌 、锆、氮等则按照合金结构钢对微量合金元素的表示方法标出。2）对钢号中的碳含量的表示方法，一般用一位数字表示平均碳含量的千分之几；当碳含量上限小于0.1

10、%时,以“O”表示,例如平均碳含量为(C)0.2%,铬含量为(Cr)13%的不锈钢,其钢号为2Cr13;碳含量(C)0.08%,平均铬含量为(Cr)18%,镍含量(Ni)9%的不锈钢,其钢号为OCr18Ni9。3)当钢中平均碳含量(C)1.00%时采用二位数字表示;当碳含量上限不大于(C)0.03%而大于(C)0.01%时,以“03”表示(超低碳);当碳含量上限不大于(C)0.01%时,以“01”表示(极低碳),例如:平均碳含量为(C)1.10%,铬含量为17%的高铬不锈钢,其钢号为11Cr17;碳含量上限为(C)0.03%,平均铬含量为(Cr)19%,镍含量为(Ni)10%的超低碳不锈钢,其

11、钢号为03Cr19Ni10;碳含量上限为(C)0.01%,平均铬含量为(Cr)19%,镍含量为(Ni)11%,极低碳不锈钢,其牌号为01Cr19Ni11。4)耐热钢钢号的表示方法和不锈钢相同.5)易切削不锈钢和易切削耐热钢钢号冠以字母“Y”,字母后面的钢号表示方法和不锈钢相同。2.5 钢铁及合金牌号统一数字代号体系(GB/T17616-1998) 总则1)统一数字代号由固定的6位符号组成,左边第一位用大写的拉丁字母作前缀（一般不使用“I”和“O”字母），后接5位阿拉伯数字。2）每一个统一数字代号只适用于一个产品牌号；反之，每一个产品牌号只对应于一个统一数字代号。当产品牌号取消后，一般情况下，原

12、对应的统一数字代号不再分配给另一个产品牌号。统一数字代号的结构型式如下： × ×××× .大写拉丁字母，代表不同的钢铁及合金类型；.第一位阿拉伯数字，代表名类型钢铁及合金细分类；.第二、三、四、五位数字代表不同分类内的编组和同一编组内的不同牌号的区别顺序号（各类型材料编组不同） 分类与统一数字分类1）钢铁及合金的类型和每个类型产品牌号统一数字代号如：合金结构钢ALLOY Structural steel 前缀字母A，统一字母代号 A×××××2）各类型钢铁及合金的细分类和主要编组及其产品牌号统一

13、数字代号如：AO×××× Mn(×).MnMo(×)系钢LO×××× 低合金一般结构（表示强度特性值的钢）S1×××× 铁素体型钢S2×××× 奥氏体一铁素体型钢S3×××× 素氏体型钢S4×××× 马氏体型钢T2×××× 合金工具钢（包括冷作、热作模具钢、合金塑料模具钢无磁模具钢等）第二节 通用技

14、术资料1. 金属材料的机械性能金属材料在进行加工时，以及被制成机械零件或工具来使用时，都要受到外力的作用，机械性能就是指金属材料在外力作用下表现出来的特性；如弹性、塑性、强度、硬度和韧性等。1.1 强度强度是材料在外力作用下，抵抗变型和破坏的一种性能。常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。分别用符号0.2和b表示。1.2 硬度硬度是材料抵抗外物压力的能力，也可以说是材料抵抗局部塑性变形的能力。最常用的硬度指标有布氏硬度和洛氏硬度两种，布氏硬度符号是HB；洛氏硬度通常分三种，它们的符号分别为HRA、HRB、HRC。硬度是材料的重要性能之一，因为材料的硬度高时耐磨性能好，特别是硬度与强度这间的有一定

15、的关系，根据硬度可以大致估算材料的抗拉强度。例如：低碳钢： b=0.36HB 高碳钢： b=0.34HB 调质合金钢：b=0.325HB1.3 塑性塑性是材料在外力作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。1.4 冲击韧性具有抵抗冲击载荷（动载荷）而不被破坏的能力，用aK表示。2.金属材料的物理性能2.1 比重金属材料单位体积的重量称为比重，用表示。=P/V式中：P金属材料的重量（克）； V金属材料的体积（立方厘米）。2.2 熔点金属由固态转变为液态时的温度叫做熔点。2.3 导电性 金属传导电流的能力叫导电性。2.4 导热性金属传导热量的能力叫导热性。2.5 热膨胀性是指金属材料受热时体积胀大的性能

16、。2.6 磁性金属材料被磁场吸引或磁化的性能叫磁性。3. 金属材料的化学性能3.1 耐蚀性 金属与周围介质发生化学作用而引起的破坏,称为金属腐蚀,金属的耐蚀性是指金属材料抵抗周围介质腐蚀的能力。3.2 抗氧化性是指金属材料在高温下抵抗氧化腐蚀的能力。4. 金属材料的工艺性能4.1 可锻性可锻性是指金属材料在热压力加工过程中成型的难易程度。4.2 可铸性 金属材料通过熔化，浇注成铸件时反映出来的难易程度称为可铸性。4.3 可焊性把金属材料局部快速加热，使接缝部分迅速熔化或半熔化状态，从而使接缝牢固地结合成一体的性能称为可焊性。4.4 可切削加工性 金属材料用切削工具时所反映出来的难度，称为可切削

17、加工性。5. 常用钢材理论重量计算方法钢材的理论重量计算的计量单位为公斤（kg），其基本公式为：W（重量，kg）=F（断面积mm2）×L（长度，m）×P（密度，g3×11000）钢的密度为：785g3。5.2 钢材理论重量计算简式（常用钢材理论重量的计算方法，可参考相关钢铁材料手册）钢材类型理论重量W（kgm）备注圆钢 线材 钢丝W=0.00617×直经21） 角钢、工字钢和槽钢的准确计算公式很繁锁，表列简式用于计算近似值。2）f值：一般型号及带a的为3.34，带b的为2.65，带c的为2.26。3）e值：一般型号及带a的为3.26、带b的为2.44，带

18、c的为2.24。4）各长度单位均为mm。方钢W=0.00785×边长2六角钢W=0.0068×对边距离2八角钢W=0.0065×对边距离2等边角钢W=0.00785×边厚（2边宽-边厚）不等边角钢W=0.00785×边厚（长边宽+短边宽-边厚）工字钢W=0.00785×腰厚高+f（腿宽-腰厚）槽钢W=0.00785×腰厚高+e（腿宽-腰厚）扁钢 钢板 钢带W=0.00785×宽×厚钢管W=0.02466×壁厚（外经-壁厚）5.3 不锈钢板重量计算方法（GB42291984） 不锈钢板理论重量按（

19、GBT42291984）表中规定的不同牌号和基本重量计算： 钢板的基本重量是指钢板厚度为1mm，面积为1的重量。 单位重量（kg），指钢板面积为1的重量，为基本重量乘以钢板厚度（mm）。 一张钢板的重量，是单位重量乘以面积（）。6. 钢材的交货状态6.1 热扎状态钢材在热扎或锻造后不再对其进行专门热处理，冷却后直接交货，称为热扎或热锻状态。热扎（锻）钢材，由于表面覆盖有氧化皮，因而具有一定的耐蚀性。储运保管的要求不像冷拉（轧）状态交货的钢材那样严格，大中型钢，中厚板可以在露天货场或经营苫盖后存放。6.2 冷拉（轧）状态经冷拉，冷轧等冷加工成型的钢材，不经任何热处理而直接交货的状态，称为冷拉或冷

20、轧状态。与热轧（锻）状态相比，冷拉（扎）状态的钢材尺寸精度高，表面质量好，表面粗糙度低，并有较高的力学性能。由于冷拉（轧）状态交货的钢材表面没有氧化皮覆盖，并且存在很大的内应力，极易遭受腐蚀或生锈，因而冷拉（轧）状态的钢材，其包装、储运均有较严格的要求，一般均需在库房内保管，并应注意库房的温度控制。6.3 正火状态钢材出厂前经正火热处理，这种交货状态称正火状态，比热轧终止温度控制严格，由于冷却速度较快，珠光体数量增多层片及钢的晶粒细化，因而有较高的综合力学性能，碳素结构钢，合金结构钢，钢材常采用正火状态交货。6.4 退火状态钢材出厂前经退火热处理，这种交货状态为退火状态。6.5 高温回火状态钢

21、材出厂前经高温回火热处理，这种交货状态称为高温回火状态。 6.6 固溶处理状态 钢材出厂前经固溶处理，这种交货状态称为固溶处理状态。7. 钢铁的标记7.1 钢材的标记代号（GBT15575-1995）本标准适用于钢丝、钢板、型钢、钢管等标记代号。钢材标记代号采用与类别名称相应的英文名称首位字母（大写）和阿拉伯数字组合表示。其他用途可以指某种专门用途，在“U”后加专用代号7.2 钢材的涂色标记 例：优质碳素结构钢 牌号或组别为2025 涂色标记 棕色+绿色 不锈耐酸钢 牌号或组别为 铬钢 涂色标记 铝色+黑色第三节 钢材的品种规格1. 热轧盘条（GB/T149811994）本标准适用于直径为5.

22、530mm各类钢的圆盘条，理论重量按密度为7.85g/ cm3计算。2. 钢棒2.1 锻制圆钢和方钢（GB/T908-1987） 本标准适用于直径或边长为50-250mm的锻制圆钢和方钢。 理论重量按密度为7.85g/cm3计算。2.2 热轧圆钢和方钢（GB/7021986）本标准适用于直径为5.5250的热轧圆钢和边长为5.5200mm的热轧方钢，理论重量按钢的密度为7.85g/ cm3计算。表中带括号的不推荐使用。2.3 热轧六角钢和八角钢（GB/T7051989）本标准适用于对边距离为870mm的热轧六角钢和对边距离为1640mm的热轧八角钢。理论重量按密度7.85g/cm3计算，钢的通

23、常长度为：普通钢38m，优质钢26m。2.4 冷拉圆钢、方钢和六角钢（GB/T9051994）本标准适用于尺寸为380mm的冷拉圆钢、方钢、六角钢理论重量按密度7.85g/cm3计算。2.5 银亮钢（GB/T32071988）本标准适用于表面精加工的直径为0.680mm的银亮圆钢和钢丝，银亮光的交货状态为：抛光（P）、磨光（M）、磨拉（ML）和切削（Q）。交货状态应在合同中注明，未注明的按切削或磨光状态交货。表中理论重量按密度7.85g/cm3计算。3. 扁钢3.1 锻制扁钢（G/T167611997）锻制扁钢厚度系列：2090（5进级），100160mm（10mm进级）。标准适用厚度为201

24、60mm、宽度40300mm。截面为矩形的锻制扁钢。3.2 热轧扁钢（GB/7041988）本标准适用于厚为360mm、宽度为10150mm、截面为矩形的一般用途热轧扁钢。热轧扁钢厚度系列：312（1进级）、1422（2进级）、25、28、30、32、36、40、45、50、60mm。扁钢的通常长度：普通钢为39m（理论重量19kg/m）或37m（理论重量19kg/m）；优质钢为26m。4. 角钢4.1 热轧等边角钢（GB/T97871988）常用热轧等边角钢的长度：角钢号数29，长度412m；角钢号数1020，长度419m。4.2 热轧不等边角钢（GB/T97881988）本标准括号内型号不

25、推荐使用，热轧不等边角钢的长度：角钢号数2.5/1.69/5.6，长度412m；角钢号数10/6.314/9，长度419m；角钢号数：16/1020/12.5，长度619m。4.3 热轧L型钢（GB99461988）理论重量按密度7.85g/cm3计算，型钢通常长度为612m。5. 工字钢与槽钢5.1 热轧工字钢（GB/T7061988） 工字钢通常长度：型号818，长度519m；型号2063，长度619m。5.2 热轧槽钢（GB/7071988）热轧槽钢的通常长度：型号58，长度512m；型号1018，长度519m；型号2040，长度619m。6钢板与钢带6.1 热轧钢板和钢带（GB/T70

26、91988） 其中：热轧钢板的尺寸规格，适用于宽度600mm。厚度为0.35200的热轧钢板。钢板长度为1.212m。 热轧钢带的尺寸规格，适用于厚度1.225mm，宽度6001900mm的热轧钢带，也适用于由宽钢带纵剪的窄钢带。6.2 冷轧钢板和钢带（GB/T7081988） 钢带的厚度从0.205.0mm，钢带的宽度从0.62.0mm，钢带的长度1.26.0m7. 钢管7.1 无缝钢管（GB/T173951998）普通钢管的尺寸规格：外径从6660mm，壁厚系列从0.2565mm，通常采用公称尺寸。钢管通常长度：热轧（扩）管为312m；冷轧（拔）管为210.5m，热轧（扩）短尺管的长度2m

27、；冷轧（拔）短尺管的长度1m。 精密钢管的尺寸规格：外径从4260mm，壁厚系列从0.5-25mm，钢管通常长度：热轧（扩）管为3-12mm；冷轧（拔）管为210.5m。不锈钢管的尺寸规格：外径从6426mm壁厚系列从1.028mm，钢管的通常长度：热轧（扩）管为312m；冷轧（拔）管为210.5m。7.2 直逢电焊钢管（GB/T137931992） 外径从5508mm，壁厚系列从0.512.7mm。直逢钢管适用于各种结构件、零件和输送流体管道。8. 冷拉圆钢丝、方钢丝和六角钢丝（GB/T3421997）适用于直径为0.0516.0mm的圆钢丝；边长为0.510.0mm方钢丝；对边距离为1.6

28、10mm的六角钢丝。理论重量按密度7.85g/cm3的计算，直条钢丝的通常长度24m，允许供应长度1.5m的短尺钢丝，但其重量不得超过该批重量的15%。第四节 结构钢1. 机械制造用结构钢1.1 优质碳素结构钢 优质碳素结构钢的性能特点与用途根据优质碳素钢含碳量的不同，分为低碳钢，中碳钢和高碳钢。低碳钢的含碳量0.25%，由于含碳量低，因而机械强度低，硬度低，但塑性、韧性高，可锻性和焊接性均好，冷塑性变形能力高。一般不采用热处理，而在热轧和冷轧供货状况下应用冷加工、热压、焊接等方法，用于制造受载较小，而韧性较高的零件。还可做为渗碳钢，用于制造表面渗碳处理的中小机械零件。中碳钢的含碳量为0.30

29、0.60%，机械强度、硬度较高，塑性、韧性稍低，热锻，热压性能良好，冷作变形能力较好，切削性能较佳，但焊接性较差，主要用于制造较大负载的机械零件。由于含碳量较高，可采用热处理强化，都属于调质钢（40、45、50号钢是最常用的中碳调质钢），碳钢的淬透性较差，工件尺寸较大（载面厚度或直径15mm），其淬火性较差，因此，大型零件（截面厚度或直径50100mm）通常采用正火或正火并高温回火处理为佳，当零件强度要求不很高时，亦可直接在热轧供货状态下使用，只有中、小尺寸的零件采用调质处理才能获得比较好的机械性能，当零件要求有高强度、高硬度及良好耐磨性时，可以进行淬火及低温回火处理；当某些零部件（如主轴轴颈

30、、重要齿轮等）承受冲击载荷和重载荷时，常在调质后进行火焰或高频表面淬火以代替渗碳处理。高碳钢的含碳量0.60%，经热处理可得到良好的韧性和高强度，冷作变形塑性差，焊接性能低，但切削性尚好。因为含碳量高，所以水淬常产生裂纹，生产中一般采用的水淬油冷双液淬火，而小尺寸载面零件一般采用油淬为佳。高碳钢主要应用于耐磨零件及弹簧的制造，一般都在淬火后中温回火或正火或在表面淬火状况下使用。 优质碳素结构钢钢板与钢带1） 优质碳素结构钢热轧厚钢板与宽钢带（GB/T711-1988）钢板和钢带的适用厚度范围为460mm，其尺寸规格符合GB/T709热轧钢板和钢带的规定。钢板和钢带以热处理（正火、退火或高温回火

31、）状态下交货。主要用于制造机器结构零部件，其钢的牌号为低碳钢，包括：05F、08F、08、10F、10、15F、15、20F、20、25等，中碳钢包括30、35、40、45、50、55、60、30Mn、50 Mn、60 Mn等，高碳钢包括：65、70、65 Mn等。 2）优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带（GB/T7111991）钢板和钢带的厚度不大于4mm。其尺寸规格符合GB/T709热轧钢板和钢带的规定。钢板和钢带应在热处理状态下供应，如有特殊要求，经供需双方协议，其热处理方法可在合同中注明；钢带和钢带剪切的钢板，在各项性能符合本标准要求的条件下，可不经热处理交货；普通拉延级的钢板和钢带允许不

32、经热处理交货，当需方要求时，才进行热处理；钢板和钢带可不经酸洗交货，如需方要求，经供需双方协议可经酸洗交货。主要用于汽车、航空工业以及其他部门，其钢的牌号包括：08F、08、08Al、10F、10、15F、15、20、25、30、35、40、45、50等。3）优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带（GB/T132371991）钢板和钢带的厚度不大于4mm。其尺寸规格和允许偏差应符合GB/T708的规定。钢板和钢带应在热处理状态下供应，如有特殊要求，经供需双方协议，其热处理方法可在合同中注明。钢板和钢带应经平整交货。用于汽车，航空工业以及其他部门，其钢的牌号包括：08F、10F、15F、08、08Al、

33、10、15、20、25、30、35、40、45、50等。2. 建筑及工程用结构钢2.1 碳素结构钢 碳素结构钢的性能特点与用途普通碳素结构钢是一种杂质含量较大，质量不高的热轧碳素钢，它的产量大，成本低，且具有一定的机械性能，通常在热轧供应状态下直接使用，在桥梁、船舶、建筑工程上广泛用于制作各种静载荷的金属结构件、不太重要的且不需热处理的机械零件和一般焊接件，是一种广泛的工程用钢。钢牌号包括：Q195、Q215A、Q215B、Q235A、Q235B、Q235C、Q235D、Q255A、Q255B、Q275等，其中Q235A、B、C、D具有良好的塑性，韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度，好

34、的冷弯性能，适合钢结构及钢筋混凝土结构用钢要求，如我们工程中常见的各类型钢等。 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带GB/T32741998）钢牌号分别是GB/T700、GB/T1591规格的牌号，尺寸规格符合GB/T709规定。钢板厚度4200mm，钢带厚度425mm。以热轧或热处理状态交货。主要用于建筑、桥梁、车辆等一般结构。 碳素结构钢和低合金结构钢热轧和冷轧薄钢板和钢带（GB/T912、112531989），钢牌号为GB/T700，GB/T1591规定的牌号。尺寸规格符合厚度不大于4mm。符合GB/T708和GB/T709的规定。以退火状态交货。经供需双方协议，亦可以其他热处理状态

35、供货，其力学性能由双方确定。2.2 压力容器和锅炉用钢 压力容器用钢（GB66541996）牌号为20R、16MnR、15MnVR、15MnVNR、18MnMONbR、13MnNiMONbR、15CrMOR其尺寸规格分别为，公称厚度：6120mm；宽度：6003800mm尺寸规格应符合GB/T709的规定。20R、16MnR、15MnVR交货状态为热轧、控轧式正火。20R用于常温压力容器受压元件，16MnR用于-20475°C 单层卷焊容器，多层容器、多层热套容器，球形容器。15MnVR交货状态为热轧、控轧式正火，用于-20400的多层包扎容器、工业锅炉。18MnMONbR 13Mn

36、NiMONbR 15CrMOR交货状态都是正火+回火，其中18MnMONbR 用于-10475的单层卷焊容器。多层热套容器，大型电站。13MnNiMONbR用于-10400电站锅炉、工业锅炉、单层卷焊容器。15CrMOR用于-500550的蒸汽管道、锅炉构件，也可作抗氢构件。2.2.2 锅炉用钢板（GB7131997）牌号为20g、22Mng、15CrMog、16Mng、19Mng、13MnNiCrMoNbg、12Cr1MoVg，其尺寸规格符合GB/T709的规定，钢板厚度为6150mm，钢板宽度为6003800mm，用于制造各种锅炉及附件。2.2.3 高压化肥设备用于缝钢管（GB647920

37、00）牌号分别为10、20、16Mn、15Mn、10MoWVNb、12GrMo、15Gr5Mo、1Cr5Mo、12Cr2Mo、12SiMovNb，外径从14mm273mm、壁厚从4mm40mm、适用于工作温度为-40400、工作压力为1032Mpa的化工设备和管道，主要用于输送合成氨、尿素、甲醇等化工介质。钢管的通常长度为412mm。2.3 建筑用钢筋和钢丝1）冷轧带肋钢筋（GB13788-2000）公称直径4、5、6、7、8、9、10、122）钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（GB1499-1998）公称直径6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40、503）钢筋

38、混凝土用热轧光圆钢筋（GB13013-1991）公称直径8、10、12、14、16、18、204）钢筋混凝土用余热处理钢筋（GB13014-1991）公称直径8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、405）钢筋混凝土用热处理钢筋（GB4463-1984）公称直径6、8.2、106）预应力混凝土用钢丝（GB/T5223-2002）公称直径3、4、5、6、7、8、9、7）预应力混凝土用低合金钢丝（YB/T038-1993）公称直径5、7、以上钢筋和钢丝用于中小预应力混凝土结构件或普通钢筋混凝土结构件。热轧钢筋的钢好号为Q235、HRB335、HRB400、HRB500

39、，强度等级分别为、共四级2.4 建筑结构钢板1）高层建筑结构钢板（YB4104-2000） 牌号包括：Q235GJ、Q235GJZ、Q345GJ、Q345GJZ尺寸规格符合GB/T709规定，钢板厚度为6-100mm，热轧或正火交货，其中Q345GJZ为TMCP温度-形变控制扎制代号主要用于高层建筑、造船海上采油平台，锅炉和压力容器等重要焊接结构。 2）花纹钢板（GB/T3277-1991）牌号包括GB/T700、GB/T712、GB/T4171规定的特号。厚度从2.5mm-8.0mm共10个规格，花纹分为三种：菱形、扁豆形、圆豆形。用作地板，厂房扶梯，工作架踏板、船舶甲板和汽车底版等。第五节

40、 不锈钢1. 不锈钢板1.1 不锈钢热轧钢板（GB/T4237-1992）不锈钢热轧钢板是用热轧工艺生产的不锈钢板。尺寸规格符合GB/T709的规定。钢板热轧后应经相应热处理（固溶退火、时效等），并进行酸洗或类似处理。对于沉定硬化型，需方应说明钢板或试样的热处理种类。广泛用于航空、石油、化工，纺织、食品、医疗器械等要求耐蚀的构件，容器，机械零件等。1.2 不锈钢冷轧钢板（GB/T3280-1992） 不锈钢冷轧钢板是用冷轧工艺生产的不锈钢板。钢板牌号按GB/T1220规定，尺寸规格符合GB/T708的规定。钢板厚度为0.4-0.80mm，宽度为600-1219mm，钢板冷轧后应经相应热处理（固

41、溶、退火、淬火、回火、时效等），并进行酸洗或类似处理。然后进行矫直。对沉定硬化型钢，需方应说明钢板或试样的热处理种类。用于防锈、耐蚀以及装潢等方面。2. 不锈钢管2.1 结构用不锈钢无缝钢管（GB/T14975-2002）牌号：0Cr18Ni9 1Cr18Ni9 OOCr19Ni10 0Cr18Ni10Ti OCr18Ni11Nb OCr17Ni12M02 OOCr17Ni14M02 OCr18Ni12Mo2Ti 1Cr18NiMo2Ti OCr18Ni12M03Ti 1Cr18Ni12M03Ti 1Cr18Ni9Ti OCr19Ni13M03 OOCr19Ni13M03 OCr13 1Cr1

42、7 1Cr13 2Cr13尺寸规格：热轧外径从68-426 壁厚从4.5-20 冷拔外径从10-159 壁厚从1.0-15;热轧钢管的通常长度为212；钢管外径热处理并酸洗交货.凡经整体磨镗或经保护气热处理的钢管和机械加工用钢管可不经酸洗交货。冷轧钢管的通常长度为18m.适用于一般结构及机械结构用。2.2 不锈钢小直径无缝钢管(GB/T3090-2000)牌号:OCr18Ni9 OOCr19Ni10 OCr18Ni10Ti OCr17Ni12M02 OOCr17Ni14M02 1Cr18Ni9Ti尺寸规格:外径从0.306.00,壁厚从0.10-0.45。钢管以硬态交货.如需方要求软态或半冷硬

43、状态交货须在合同中注明。硬态交货的钢管不作力学性能检验,软态钢管的力学性能应符合GB/T3090-2000规定。半冷硬态钢管的力学性能由供需双方商议。根据需方要求,并在合同中注明,钢管可逐根进行液压试验,试验压力为7.0MPa。在试验压力下,应保持稳压时间不少于5s,钢管不得出现漏水或渗漏。2.3 不锈耐酸钢极薄壁无缝钢管(GB/T3089-1982)牌号:OOCr18Ni10 1Cr18Ni9Ti 00Cr17Ni14M02 1Cr18Ni12M02Ti 1Cr18Ni12M03Ti尺寸规格(外径×壁厚)从10.3×0.15250.8×0.40,根据需方要求,经

44、双方协议,可供应标准以外的其它尺寸规格钢管。钢管的通常长度为0.56m。主要用于化工、石油、轻工、食品、机械、仪表等工业制造耐酸容器，输送管道和机械仪表的结构件和制品。2.4 薄壁不锈钢水管（CJ/T151-2001）牌号：0Cr18Ni9 0Cr17Ni12M02 00Cr17Ni14M02尺寸规格公称通径（DN）从10150，管子外径（DW）从10159，壁厚（S）从0.63.0,水管的壁厚允许偏差为名义壁厚的±10%,适用于工作压力不大于1.6MPa,输送饮用净水，生活饮用水，热水和温度大于135的高温水等，其他如海水、空气、医用气体亦可参照使用。3. 耐热钢板（GB/T423

45、8-1992）牌号（GB/T4238-1992）标准所列，热轧钢板尺寸规格符合GB/T709的规定，冷轧钢板符合GB/T708的规定。钢板经热轧或冷轧后进行热处理，并进行酸洗或类似处理，然后进行适当的矫直，经需方同意也可不作酸洗等处理。广泛用于石油、化工设备、锅炉、汽轮机、工业炉构件以及在高温下工作的其他构件。第六节 焊接材料1 结构钢焊条和低温钢焊条（GB/T5117、5118-1995、JB/T56102-19991.1 结构钢焊条和低温钢焊条的焊条牌号相当的GB标准型号,主要参考GB/T5117-1995(碳钢焊条)和GB/T5118-1995(低合金钢焊条).如牌号J422相当于E43

46、03钛钙型AC/DC主要用于焊接较重要的低碳钢结构和同强度等级的低合金钢。牌号J507相当于E5015 低氢钠型 DC 主要用于焊接中碳钢与16Mn等低合金钢的结构。1.2 有关化学成份详见(JB/T56102.2-1997)。2. 不锈钢焊条和耐热钢焊条（GB/T983、5118-1995、JB/T56102.3-1999）牌号相当的GB标准型号,不锈钢焊条参考GB983-1995，低合金耐热钢焊条参考GB/T5118-1995，如牌号G202 E410-16 钛钙型 用于0Cr13不锈钢结构的焊接和耐磨、耐蚀的表面堆焊。牌号R102 E5003-A1 钛钙型AC/DC用于工作温度在510以

47、下的锅炉管道（例如15Mo钢等）氩弧焊打底后的盖面焊。2.2 有关化学成份详见（GB/T983-1995、JB/T5612.3-1999）。3. 埋弧焊用碳钢焊丝(GB/T5293-1999)牌号H08A、H08C、H15A，在埋弧焊中应用广泛，配合焊剂HJ431、HJ433等焊接低碳及某些低合金钢结构。牌号H08MnA、H15Mn配合焊剂进行埋弧焊缝金属具有良好的力学性能，用于碳钢及低合金结构钢锅炉，压力容器的埋弧焊。牌号H10Mn2配合焊剂HJ130、HJ330、HJ350进行埋弧焊，焊缝金属具有良好的力学性能。用于碳钢及低合金钢焊接结构的埋弧焊。牌号H08Mn2Si H08Mn2SiA配

48、合相应的焊剂进行埋弧焊，焊缝力学性能好。用于焊接重要的低碳碳钢和低合金钢。焊丝直径为2.0、2.5、3.0、3.2、4.0、5.0、5.8。4. 气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝（GB/T8110-1995）牌号ER49-1至ER50-7、ER55-B2、ER55-B2L等具有优良的焊接工艺性能，焊丝熔化速度快，熔敷效率高、电弧稳定、焊接飞溅小，焊缝成型美观，并且抗氧化锈蚀能力强，熔敷金属气孔敏感性小，全方位施焊工艺性能好，适用于碳钢及500MPa级强度钢的车辆、建筑、造船、桥梁等结构的焊接，也可用于薄板、管子的高速焊接。焊丝直径为0.8、1.0、1.2、1.6。5. 不锈钢焊丝（YB/T509

49、2-1993）不锈钢焊丝分为铁素体型、马氏体型和奥氏体三个类型，适用于不锈钢结构的焊接。焊接铬不锈钢采用HOCr14、H1Cr13、H1Cr17等焊丝；焊接铬一镍不锈钢时、采用HOCr19Ni9、HOCr19Ni9Ti等焊丝，焊接超低碳不锈钢时，采用相应的超低焊丝，如HOOCr19Ni9等焊丝直径为1.5、1.8、2.0。6. 不锈钢药芯焊丝（GB/T17853-1999）适用于不锈钢薄板、中板及厚板的焊接。所采用的保护气体多数为CO2，也可采购用Ar+(20%至50%)CO2的混合气体，焊丝直径0.8、1.2、1.6。第七节 金属材料订购相关名词1. 材料名称: 定购材料的确切称呼。有些材料

50、的名称很容易混淆，如一般用途低碳钢丝和低碳结构钢丝名称很相似，但它们的质量、用途、价格却不同。2. 品种: 材料化学成分、用途、外形、生产工艺、热处理等不同的产品。3. 规格: 同一品种或同一型号产品的不同尺寸，通常以截面主要部位公称尺寸表示。4. 公称尺寸: 标准中规定的名义尺寸，也是生产过程中希望得到的理想尺寸。5. 实际尺寸: 材料在生产过程中实际得到的尺寸。6. 尺寸偏差: 实际尺寸与公称尺寸的差值。标准规定允许存在的尺寸偏差，称为允许偏差。简称偏差。 7. 精度等级: 标准中按尺寸允许偏差分的等级。精度等级越高，尺寸允许偏差越小。定购金属材料时，应写明所需的尺寸偏差或精度等级。8.

51、通常长度: 又称不定尺长度，要求金属材料的交货长度在标准规定的长度范围内，而不要求某一具体尺寸的长度。9. 定尺长度: 按订货要求切成固定尺寸的长度(板材的定尺是指宽度和长度)，例如定尺为5m，则交货的一批材料其长度均为5m。10. 倍尺长度: 按需方要求的单倍尺长度切成整数倍的长度。11. 短尺:小于标准规定的不定尺长度下限，但不小于允许的最小长度的长度。例如，热轧优质圆钢通常长度为26m，最小允许长度为1.5m，则长度为1.52m的就是短尺。按通常 长度交货的金属材料，允许搭配一定比例的短尺。12. 技术条件:标准中规定产品达到的各项性能指标和质量要求，如牌号、表面质量、物理性能

52、、化学性能、力学性能、工艺性能、内部组织、交货状态等。有时还包括一些供参考的性能指标。牌号是技术条件中的首要内容，同一牌号的材料可能有不同的保证条件、交货 状态、使用加工类别、质量级别等。13. 牌号: 是用来识别产品名称、符号、代码或它们的组合。钢的牌号称为钢号，是对每一具体的钢所取的名称。在过去的标准中，常把用汉字表示的名称称为牌号，用汉语拼音字 母、元素符合表示的称为代号。在现在的标准中已不再用汉字来表示牌号了。因此，钢号与 牌号也就合而为一了。14. 材质: 通常是指钢材的钢种与质量，实际工作中，一般泛指钢的牌号。15. 保证条件: 按照金属材料标准的规定

53、，生产厂应该进行检验并保证检验结果符合规定的质量指标。16. 交货状态: 金属材料最终塑性变形加工方法或最终处理状态。最终塑性变形加工方法也可理解为不经热处理交货的状态，如热轧(锻)、冷拉(轧)状态等；最终热处理状态有正火、退火、高温回火、调质及固溶处理等。交货状态直接影响材料的性能和使用，正确选择交货状态对使用单位的进一步加工、处理、确保产品质量，降低成本都有十分重要的意义，订 购材料时，必须在货单、合同等单据上注明要求何种交货状态。17.热轧(锻)状态: 金属材料在热轧或热锻后不再进行专门的热处理，冷却后直接交货的 状态。热轧(锻)的终止温度一般为800900，之后一般

54、在空气中冷却，因而热轧(锻)状态相当于正火处理。热轧(锻)状态交货的金属材料，由于表面覆盖有一层氧化膜，因而具有一定的耐蚀性，储运保管的要求不像冷拉(轧)交货的材料那样严格，如大、中型型钢、中厚钢 板可以在露天货场或经苫盖后存放。18.冷拉(轧)状态: 金属材料在冷拉或冷轧后不再进行专门的热处理而直接交货的状态。与热轧(锻)状态相比，冷拉(轧)状态的金属材料尺寸精度高、表面质量好、表面粗糙度低，并有较高的力学性能。但易遭受腐蚀或生锈，其包装、储运都有较严格的要求，需在库房内保管，并应注意库房内的温湿度控制。19. 退火(焖火)状态: 金属材料在出厂前经退火热处理的状态。退火的目的主要

55、是为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，并为后道工序做好组织和性能上的准备。20. 正火状态: 金属材料在出厂前经正火热处理的状态。与热轧(锻)相比，由于其温度控制较为严格，因而金属的组织、性能较为均匀；与退火相比，由于正火冷却速度较快，因而晶粒细化，有较高的力学性能，并能消除钢的某些组织缺陷。21. 高温回火状态: 金属材料在出厂前经高温回火热处理的状态。高温回火的回火温度较高，有利于彻底消除内应力，提高金属的塑性和韧性。 22. 固溶处理状态: 金属材料在出厂前经固溶热处理的状态。固溶处理主要适用于奥氏体型不锈钢，以获得单相奥氏体组织，提高钢的塑性和韧性，为进一步冷加工创造条件；也可为不锈钢进一步沉淀硬化或有色金属的时效处理作组织准备。23. 自由加工状态: 在成型过程中，对于加工硬化或热处理条件无特殊要求的产品的状态，该状态产品的力学性能不作保证。24. 加工硬化状态: 金属材料在冷加工后不再进行专门的热处理而直接交货的状态。适用于通过加工硬化提高强度的有色金属产品，产品在加工硬化后可经过(也可不经过)使强度有所降低的附加热处理。25. 淬