《机械基础》第4章 常用机械工程材料

4.1常见元素对钢性能的影响4.2工业用钢4.3铸铁4.4有色金属及其合金思考题4.1.1钢中常见杂质对钢性能的影响

实际生产中使用的钢除含有铁和碳元素以外,还含有少量的硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)等杂质元素。这些元素含量虽然少，但它们的存在对钢的组织和性能都有着重要的影响。4.1常见元素对钢性能的影响

1.硅的影响

硅是作为脱氧剂在炼钢过程中带入钢中的。硅的脱氧作用比锰强，它能消除FeO对钢的不良影响；硅能溶于铁素体中，产生固溶强化，从而提高钢的强度和硬度，但也降低了钢的塑性和韧性。硅和氧的亲和力很强，可形成SiO2，这对钢的性能不利，故钢中硅的含量一般不超过0.5%。

2.锰的影响

锰是炼钢时用锰铁脱氧后残留在钢中的杂质元素。锰具有一定的脱氧能力，能把钢中的FeO还原成铁，改善钢的质量；锰还可以与硫化物形成MnS，以减轻硫的有害作用，降低钢的脆性，改善钢的热加工性能；锰能大部分熔于铁素体中，形成固熔体，提高钢的强度和硬度。锰在非合金钢中的含量一般为0.25%~0.8%，最高可达1.2%。

3.硫的影响

硫是炼钢时由铁矿石和燃料带进钢中的，是炼钢时难以除尽的有害杂质元素，在固态下不熔于铁，以FeS

的形式存在。FeS与Fe能形成低熔点的共晶体，当钢材在1000~1200℃进行热压力加工时，共晶体会熔化，使钢变脆，从而导致热加工时开裂，这种现象称为热脆性。

钢中硫的含量必须严格控制，我国一般都控制在0.05%以下。但在易切削钢中可适当提高硫的含量，其目的在于提高钢的切削加工性。此外，硫对钢的焊接性也有不良影响，容易导致焊缝热裂，产生气孔和疏松。

4.磷的影响

磷是由矿石带入钢中的有害元素。磷在钢中能全部熔于铁素体中，有较强的固熔强化作用，能提高铁素体的强度和硬度；但在室温下却使钢的塑性和韧性急剧下降，特别是低

温韧性，使钢在低温下变脆，这种现象称为冷脆。磷还会使钢偏析严重，降低钢的焊接性能,因此在钢中要限制磷的含量。但在易切削钢中，可适当提高磷的含量，改善钢的切削加工性。此外，钢中加入适量的磷还可以提高钢材的耐大气腐蚀的性能。4.1.2合金元素在钢中的作用

为了提高钢的性能，在炼钢时有意识地向钢中加入一些合金元素，这样获得的钢称为合金钢。

钢中常加合金元素有：锰(Mn)、硅(Si)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)、铌(Nb)、锆(Zr)、钴(Co)、硼(B)、铼(Re)等。

1.合金元素与铁和碳的作用

合金元素加入钢中后，主要与铁形成固熔体，或者与碳形成碳化物奥氏体。

(1)合金元素与铁的作用：几乎所有元素都能熔于铁素体或奥氏体中，引起铁的晶格畸变，产生固熔强化，使钢的强度、硬度提高。随着合金元素的增加，强度、硬度上升，塑性、韧性下降。

(2)合金元素与碳的作用：合金元素能与碳形成不同的碳化物。当其含量较低时，一些合金元素能置换渗碳体中的铁原子，形成稳定性较差的合金渗碳体，如(Fe，Mn)3C、(Fe，Cr)3C等；铬、钨、钼等含量较高时，可与碳结合成稳定性较高的合金碳化物，如Cr7C3、Fe3W3C、Fe3Mo3C等；钒、钛、铌、锆等能与碳结合成极其稳定的特殊碳化物，如

VC、TiC等。通常碳化物越稳定，其硬度越高；碳化物颗粒越细，对钢的强化效果越显著。

2.合金元素对热处理的影响

(1)合金元素对钢加热时奥氏体化的影响：大多数合金元素能显著减慢碳在奥氏体中的扩散速度，又由于合金渗碳体和合金碳化物不易分解，同时合金元素本身的扩散也很困难，因此，大多数低合金钢和合金钢需要提高加热温度和更长的保温时间。合金钢在加热时，大多数的合金元素形成高熔点的碳化物或特殊碳化物，以弥散质点分布在奥氏体的晶界上，阻碍了奥氏体的晶粒长大。因此，大多数合金钢热处理后的晶粒比相同含碳量的碳素钢的晶粒细，性能更高。

(2)合金元素对过冷奥氏体转变的影响：大多数固熔于奥氏体中的合金元素都使过冷奥氏体稳定性提高，马氏体临界冷却速度减小，淬透性提高。

(3)合金元素对回火转变的影响。

①提高钢的回火稳定性：钢在回火时的组织转变主要是马氏体分解及碳化物形成、析出和聚集的过程，这个过程是依靠元素的扩散来完成的。大多数合金元素的阻碍作用，延缓了马氏体的分解和残余奥氏体的转变，将其转变推向更高的温度下进行。因此，在同样的回火温度

下，低合金钢与合金钢的强度和硬度要比相同含碳量的碳素钢高，即合金元素提高了钢的回火稳定性。②产生二次硬化：二次硬化是指淬火钢在回火过程中硬度升高的现象。主要原因是含有较多铬、钼、钨、钒等合金元素的合金钢，在500~600℃回火时，会从马氏体中析出特殊的碳化物，如Cr7C3、W2C、VC等，这类碳化物硬度高、数量多、颗粒小、分散均匀，使钢在回火后硬度有所提高。如高速钢和高铬钢在回火时都产生二次硬化现象，对提高其热硬性有重要的意义。

想一想：为什么冬天要将自来水管保护起来，而很多机器却没有加保护措施？4.2.1常用碳素钢

按照钢的用途和质量,碳素结构钢可分为普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素工具钢。

1.普通碳素结构钢

普通碳素结构钢是指生产过程中控制质量无特殊规定的一般用途的碳素结构钢。其主要化学成分为：C%=0.09%~0.33%，Mn%=0.37%~0.65%，Si%=0.30%,S%≤0.035%~0.05%,P%≤0.035%~0.045%。4.2工业用钢普通碳素结构钢由于含碳量较低，故具有较好的焊接性能，常用于轧制钢板、钢带、型钢等，以及用于制作需热处理的焊接、铆接、栓接构件及螺栓螺母等零件。这类钢的

牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四个部分按顺序组成。如Q235AF表示屈服点为235MPa、质量等级为A级的沸腾钢。常用普通碳素结构钢的牌号、性能、用途见表4-1。表4-1常用普通碳素结构钢的牌号、性能、用途

2.优质碳素结构钢

优质碳素结构钢是按化学成分和力学性能供应的，钢中所含硫、磷等杂质较少，常用来制造重要的机械零件，使用前一般都要经过热处理来改善其力学性能。其主要化学成分如下：C%=0.08%~0.85%,Si%=0.17%~0.37%，S%、P%≤0.035%。

优质碳素结构钢的牌号是用两位数字表示的，这两位数字表示含碳量的万分数。如45表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢;08表示平均含碳量为0.08%的优质碳素结构钢。

优质碳素结构钢根据其含碳量的不同又可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢三类。

(1)低碳钢:含碳量低于0.25%的优质碳素结构钢。这类钢的强度和硬度较低，而塑性、韧性和焊接性较好,主要用于冷变形加工成型件及强度不高的机械零件及渗碳件，如机壳、容器、小轴、销子、螺钉和垫圈等。

(2)中碳钢:含碳量介于0.25%~0.55%之间的碳素结构钢。这类钢具有较高的强度和硬度，而塑性和冲击韧性随含碳量的增加而逐步降低，切削加工性良好，但焊接性一般。

这类钢经调质后能获得较好的综合机械性能，主要用于制作齿轮、主轴及连杆等重要的机械零件。

(3)高碳钢：含碳量超过0.60%的钢。这类钢具有较高的强度、硬度和良好弹性，但焊接性、切削加工性稍差，冷变形塑性差，主要用于制造具有较高强度、耐磨性和弹性的零件，如各种弹簧和易磨损的零件。

常用优质碳素结构钢的牌号、含碳量、性能和用途见表4-2。表4-2常用优质碳素结构钢的牌号、含碳量、性能

3.碳素工具钢

碳素工具钢是用来制造刀具、模具和量具的钢。由于大多数工具都要求高硬度和高耐磨性，故碳素工具钢含碳量均在0.7%以上的都是优质或高级优质钢。

碳素工具钢的牌号以“碳”的汉语拼音字母字头T及后面的阿拉伯数字表示，数字表示钢中平均含碳量的千分数，若是特殊质量则数字后面加A。如T8A表示含碳量为0.8%的高级优质碳素工具钢。各种牌号的碳素工具钢经淬火后的硬度相差不大，但随着含碳量的增加，钢的耐磨性增加，韧性降低。因此，不同牌号的工具钢用于制造不同使用要求的各类工具。表4－3是常用碳素工具钢的牌号、含碳量、性能和用途。表4-3碳素工具钢的牌号、含碳量、性能和用途

试一试：请为下列零件或工具和材料配对。

零件：连接螺栓、曲轴、饮料罐、弹簧、锉刀、钢尺、螺钉。

材料：Q235、45、08F、65Mn、T12、T8、25。

4.2.2常用合金结构钢

合金钢的种类繁多，为了便于生产、选材、管理及研究，常按用途将合金钢分为三大类：合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。

合金结构钢用数字+化学元素+数字的方法表示。前面的数字表示钢的平均含碳量的万分数；化学元素用汉字或化学符号表示；其后面的数字表示合金元素含量，一般以平均含量的百分数表示，当合金元素含量小于1.5%时，牌号中只标明元素而不标明含量，如果平均含量等于或大于1.5%、2.5%、3.5%……，则相应地以2、3、4等表示。例如，含0.37%～0.44%C和0.8%～1.10%Cr的钢为40Cr，含0.57%～0.65%C、1.5%～2.0%Si及0.6%～0.9%Mn的钢用60Si2Mn表示。对于滚动轴承钢，在钢号前注明“滚”或“G”，后面的数字则表示铬含量的千分数，如GCr15的平均含Cr量为1.5%(含C量为1%左右)且含S、P量较低(S＜0.02%,P＜0.03%)的高级优质钢，则在钢号前加“高”或“A”。若为易切削钢，则在钢号前加“易”或“Y”，如Y12(Mn、Si、C、P)。合金结构钢按用途和热处理特点又可分为普通低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢

、合金弹簧钢、滚动轴承钢等。

1.普通低合金结构钢

普通低合金结构钢是在碳素结构钢的基础上加入少量的合金元素(一般合金元素总量小于3%),如锰、硅、铬、钼、钒、铜、磷等。由于合金元素的强化作用，这类钢比相同含碳量的碳素结构钢的强度要高得多，且有良好的塑性、韧

性、耐蚀性和焊接性，常用来制造建筑结构、锅炉、容器、车辆、船舶压力容器。

典型牌号有16Mn、16MnR、15MnTi、15MnV。

2.合金渗碳钢

合金渗碳钢主要用于制造承受强烈冲击、摩擦和磨损的重要机械零件，如齿轮、轴、活塞销等。

合金渗碳钢的含碳量在0.10%~0.25%之间，可保证心部有足够的塑性和韧性，加入的合金元素有铬、锰、镍等以提高其淬透性，使零件在热处理后，表层和心部均得到强化；加入适量的碳化物形成元素铬、钒、钛、钨等，有利于防止在高温长时间的渗碳过程中的晶粒长大。

合金渗碳钢的热处理一般是表面渗碳后淬火和低温回火

常用的合金渗碳钢的牌号有20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4等。

3.合金调质钢

合金调质钢是指经调质后使用的合金结构钢，常用来制造一些受力复杂的重要零件，如轴类、连杆、齿轮等。它既要求有很高的强度，又要有很好的塑性和韧性，即具有良好的综合机械性能。合金调质钢的含碳量为0.25%~0.55%，含碳量过低，硬度不足，含碳量过高，则韧性不足。

合金调质钢中常加入铬、锰、硅、硼等合金元素以增加钢的淬透性；加入少量的钼、钒、钛等元素，以阻止奥氏体晶粒的长大和提高钢的回火稳定性，从而进一步改善钢的性能。

40Cr是最常用的合金调质钢，其强度比40钢提高了20%。

4.合金弹簧钢

合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用来制作各机械和仪表中的弹簧和弹性零件。弹簧是利用弹性变形来吸收能量以缓和振动和冲击，或依靠弹性贮存能量以起到驱动作用。因此，弹簧的材料应具有较高的强度、疲劳极限和足够的塑性、韧性。

合金弹簧钢含碳量在0.45%~0.7%左右。常用的热处理是淬火后中温回火。常加入锰、硅、铬、钒等合金元素以提高钢的淬透性和回火稳定性，硅、锰还可强化铁素体，提高钢的弹性极限与疲劳极限。

典型的合金弹簧钢牌号有60SiZMn、65Mn、60SiZCr等。

5.滚动轴承钢

滚动轴承钢主要用于制造滚动轴承的滚动体和内外圈，在量具、模具、刃具等方面也被广泛应用。滚动轴承的滚动体和内外圈及滚动体在工作时承受很大的交变载荷和极大的接触应力，各部分之间因相对滑动而产生强烈的摩擦，磨损严重，要求具有很高的硬度和耐磨性，高的耐压强度和接触疲劳强度，足够的韧性和耐腐蚀性。

滚动轴承钢的含碳量在0.9%~1.11%之间，常加入0.4%~1.65%的铬元素以提高钢的淬透性，并形成合金渗碳体，提高钢的接触疲劳强度及耐磨性，且提高滚动轴承钢的回火稳定性。

最常用的滚动轴承钢是GCr15。

滚动轴承钢的热处理主要是，成型之前进行球化退火，降低硬度，改善切削加工性；制成零件后，进行淬火后低温回火，以保证零件的强度、硬度和耐磨性。4.2.3合金工具钢

工具钢可分为碳素工具钢和合金工具钢两种。碳素工具钢容易加工，价格便宜，但是淬透性差，容易变形和开裂，而且当切削温度升高时容易软化。因此，尺寸大、精度高

和形状复杂的模具、量具、刃具，均采用合金工具钢制造。合金工具钢按用途可分为合金刃具钢、合金模具钢、合金量具钢。

合金工具钢与合金结构钢的表示方法大致相同，只是含碳量的表示方法不同。平均含碳量超过1.0%时不标出；平均含碳量低于1.0%时用含碳量的千分数表示。合金元素表示方法与结构钢相同(高速钢例外，其平均含碳量小于1.0%时也不标出)。如CrMn表示平均含碳量大于等于1.0%，Cr、Mn平均含量均小于1.5%的合金工具钢；9SiCr表示平均含碳量大于等于0.9%，Si

、Cr平均含量均小于1.5%的合金工具钢；W18Cr4V表示含碳量为0.70%～0.80%，W、Cr、V分别为18%、4%、1.5%的高速钢。

1.合金刃具钢

合金刃具钢用来制造车刀、铣刀、钻头等各种金属切削刀具。刃具钢要求高硬度、高耐磨性、高热硬性及足够的强度和韧性。合金刃具钢分为低合金刃具钢和高速钢两种。

1)低合金刃具钢

低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量的合金元素的钢。钢中主要加入铬、硅、锰等元素提高钢的淬透性，同时还提高了钢的强度，加入钨、钒等元素以提高钢的硬度和耐磨性。低合金刃具钢的红硬性、耐磨性等比碳素刃具钢高，能制造尺寸较大的刀具，如拉刀、长丝锥、长铰刀(切削速度不高)等，9SiCr、CrWMn是最常用的低合金刃具钢。

2)高速钢

高速钢是一种具有高热硬性、高耐磨性的高合金工具钢。钢中含有较多的碳(0.7%~1.5%)和大量的钨、铬、钒、钼等强碳化物形成元素。高的含碳量保证形成足够量的合金碳化物，并使高速钢具有高的硬度和耐磨性；钨和钼是提高钢的热硬性的主要元素；铬能提高钢的淬透性，钒能显著提高钢的硬度、耐磨性和热硬性，并能细化晶粒。

高速钢的热硬性可达600℃，切削时能长期保持刃口锋利，故称为锋钢。

高速钢只有经过适当的热处理后才能获得较好的组织和性能。高速钢的最终热处理是淬火后回火。高速钢淬火时要经过预热(800~850℃)，淬火加热温度一般为1200~1280℃,目的是使难熔的合金碳化物大部分熔解到奥氏体中，淬火介质可用油或盐浴进行分级淬火，以减少变形。高速钢淬火后必须在550~570℃温度下进行多次回火，一般为两次或三次。此时由马氏体中析出极细的碳化物，并使残余奥氏体转变成回火马氏体，进一步提高了钢的硬度

和耐磨性，使钢的硬度达到较高值。常用的高速钢是W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，常用作高速切削刀具(车刀)。

2.合金模具钢

合金模具钢主要用来制造各种金属成型用的模具。

按其工作条件的不同，合金模具钢可分为冷作模具钢和热作模具钢。1)冷作模具钢

冷作模具钢是用于制造使金属冷态下变形的模具，如冷冲模、冷挤压模、拉丝模、落料模等。这些模具在工作中须承受很大的压力、弯曲力、冲击力和摩擦，所以要求冷作模具钢具有高的硬度和耐磨性，一定的韧性和抗疲劳性，大型模具还要求有良好的淬透性。

小型冷作模具一般采用碳素工具钢和低合金刃具钢来制造，如T10A、T12、9SiCr、CrWMn等。大型冷作模具一般采用Cr12、Cr12MoV等高碳高铬钢来制造。

2)热作模具钢

热作模具钢是用来制造使金属在高温下成型的模具，如锤锻模、机锻模(水压机、摩擦压力机等)压铸模及热冲裁模等。热作模具在高温下使用，且承受很大的冲击力，因此要求热作模具钢具有高的热强性和热硬性，高温下的耐磨性和高的抗氧化性，以及较高的热疲劳性和导热性。热作模具钢一般采用中碳合金钢制造，加入合金元素铬、镍、锰、硅等是为了强化钢的基体和提高钢的淬透性；加入钼、钨、钒是为了细化晶粒，提高钢的回火稳定性和耐磨性。

目前一般采用5CrNiMo和5CrMniMo钢制作热锻模，用3Cr2W8V钢制作热挤压模。

3.合金量具钢

合金量具钢主要用来制造各种测量工具，如千分尺、块规、塞规、

样板等。它们的工作部分一般要求高硬度、高耐磨性、高的尺寸稳定性和足够的韧性。

制造量具没有专用钢种，碳素工具钢、合金工具钢和滚动轴承钢均可用来制造量具。精度要求较高的量具一般均采用微变形合金工具钢来制造，如CrWMn、GCr15、CrMn等。量具钢在经淬火后要在150~170℃下长时间低温回火，以稳定尺寸。对精密量具，为了保证使用过程中的尺寸稳定性，淬火后要进行-70~80℃下的冷处理。促使残余奥氏体的转变，然后进行长时间的低温回火。在精磨或研磨前，还要进行时效处理，以进一步消除内应力。4.2.4特殊性能钢

具有特殊物理、化学性能的钢称为特殊性能钢。这类钢种类很多，机械制造业中常用的有不锈钢、耐热钢和耐磨钢。1.不锈钢

金属受周围介质作用而引起的损坏过程称为腐蚀。在腐蚀性介质(如水、海水、酸、碱等)中具有抗腐蚀性能的钢称为不锈钢。一般不锈钢的含碳量均不超过0.1%~0.2%，甚至更低。耐腐蚀性越高，含碳量应越低。不锈钢中铬的含量较高，一般均超过12%。铬的主要作用是在金属表面形成一层富铬的氧化物保护膜和提高其电极电位，以防止钢的表面被氧化和腐蚀。常用的不锈钢有铬不锈钢和铬镍不锈钢。

(1)铬不锈钢：通常称为Cr13型不锈钢。常用的铬不锈钢的牌号有1Cr13、2Cr13，它们适用于制造在腐蚀条件下工作、受冲击载荷的零件，如汽轮机叶片、水压机阀门等；

3Cr13、4Cr13常用作医疗工具。

(2)铬镍不锈钢：常用的铬镍不锈钢牌号有0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti等，常称为18－4型不锈钢。这类钢含碳量低，含镍量高，其耐蚀性好，塑性和韧性均较Cr13型不锈钢好，常用于制造在强腐蚀介质中工作的零件，如贮槽、管道及容器等。

2.耐热钢

高温下具有高抗氧化性能和较高强度的钢称为耐热钢。

耐热钢可分为抗氧化钢和热强钢。

抗氧化钢主要用于长期在高温下工作有一定强度的零件，如各种加热炉的构件、渗碳炉构件、加热传送带料盘等。常用的抗氧化钢有3Cr18Mn12Si2N等。

热强钢不仅要求在高温下具有良好的抗氧化性，而且要求具有较高的高温强度，常用的热强钢有12Cr1MoV、15CrMo，都是典型的锅炉用钢。热强钢可制造在350℃以下工作的零件。

3.耐磨钢

耐磨钢主要用于承受严重摩擦和强烈冲击的零件，如车

辆履带、破碎机鄂板、铁道道岔等，因此要求耐磨钢具有良好的韧性和耐磨性。

高锰钢是典型的耐磨钢，含碳量为0.9%~1.4%，含锰量为11%~14%，典型牌号为ZGMn13,常用于制造坦克履带、挖掘机铲齿等。4.3.1铸铁的分类

铸铁中的碳以游离碳化铁(渗碳体)或石墨的形式存在。根据碳的存在形式，铸铁可以分为以下几类：

(1)灰口铸铁：碳主要以片状石墨形式存在于铸铁中，断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。它是目前生产中应用最广泛的一种铸铁。4.3铸铁

(2)白口铸铁：碳主要以渗碳体的形式存在，其断口呈银白色，故称为白口铸铁，这类铸铁的性能硬而脆，很难进行切削加工，所以很少直接用来制造机器零件。

(3)麻口铸铁：碳大部分以渗碳体形式存在，少部分以石墨形式存在，断口为灰白色。这钟铸铁有较大的脆性，工业上很少使用。

根据铸铁中石墨的存在形式不同，铸铁又可分为下列几种：

(1)灰铸铁：石墨以片状存在于铸铁中。

(2)可锻铸铁：石墨以团絮状存在于铸铁中。

(3)球墨铸铁：石墨以球状存在于铸铁中。

(4)蠕墨铸铁：石墨以蠕虫状存在于铸铁中。4.3.2常用铸铁的牌号及其用途

1.灰口铸铁

灰口铸铁由铁水直接浇注而得，生产过程最简单，且成本低，故应用广泛，典型的应用如汽缸和汽缸套、机床床身、卡盘等。

灰口铸铁的性能主要取决于基体的性能和石墨的数量、形状大小和分布状况。灰口铸铁中的片状石墨相当于与灰口铸铁相同的钢中存在的小缝隙，对钢基体有较大的割裂作用，其强度、塑性、韧性远比钢低，而且粗大的石墨其割裂作用更大，因此通常对灰口铸铁采取变质处理(孕育处理)，即在浇注前加少量的孕育剂(硅铁或硅钙合金)，使铁水中形成大量的人工石墨晶粒，细化石墨片，减小对基体的割裂作用，从而提高灰口铸铁的力学性能。灰口铸铁的牌号用“HT”和数字组成。其中“HT”是“灰铁”两字的汉语拼音的第一个字母，数字表示最低抗拉强度值。如HT200表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。

2.可锻铸铁

可锻铸铁是将铁水先浇注成白口铸铁件，然后经石墨化退火而得到石墨呈团絮状形态的一种铸铁，其强度较灰口铸铁高，塑性比灰口铸铁好，且有一定的塑性变形能力，其可锻铸铁也是由此而得名。可锻铸铁通常用于形状复杂、要求承受冲击载荷的薄壁零件，如汽车拖拉机的前后轮壳，减速器壳等。

可锻铸铁的牌号用三个字母和两组数字组成。其中前两个字母“KT”是“可铁”两个字的拼音的第一个字母，第三个字母表示可锻铸铁的类别。后面的两组数字分别表示最低抗拉强度(MPa)和最小延伸率的数值。如KTH350-10表示最低抗拉强度为350MPa，最低延伸

率为10%的黑心可锻铸铁；KTB380-12表示最低抗拉强度为380MPa，最小延伸率为12%的白心可锻铸铁；KTZ450-06表示最低抗拉强度为450MPa，最小延伸率为6%的珠光体可锻铸铁。

3.球墨铸铁

球墨铸铁是在浇注前往铁水中加入一定量的球化剂(镁、硒及其他烯土)进行球化处理，并加入少量的孕育剂(硅铁或硅钙合金)以促进石墨化，浇注后得到球状石墨的铸铁。由于石墨呈球状，对基体的割裂作用最小，应力集中小，其基体的强度能够得到充分的发挥，因此球墨铸铁既具有灰口铸铁的优点，如良好的铸造性、耐磨性、可切削加工性及

低的缺口敏感性，又有较高的抗拉强度及良好的塑性与韧性，还可通过合金化和热处理来进一步提高它的性能，在所有的铸铁中机械性能最好；但其韧性仍比钢差，可部分替代中碳钢、某些合金钢和可锻铸铁，常用于制造载荷较大，受力复杂的重要零件，如汽车、拖拉机或煤油机乃至火车的曲轴、凸轮轴，机床中的主轴，轧钢机的轧辊等。球墨铸铁的牌号用符号“QT”及其后面的两组数字表示，“QT”是“球铁”两字的汉语拼音的第一个字母，两组数字分别代表其最低抗拉强度(MPa)和最小延伸率。如QT400-18表示最低抗强度为400MPa，最小延伸率为18%的球墨铸铁。4.4.1铝及铝合金

1.工业纯铝

纯铝是银白色的金属，是自然界储量最丰富的金属元素。纯铝的相对密度是2.72g/cm3,约为铁的1/3,熔点为660℃,导热、导电性良好，仅次于金、银、铜。在空气中，铝表面可生成致密的氧化膜，提高了耐腐蚀性，但不耐酸、碱、盐的腐蚀。

4.4有色金属及其合金工业纯铝中含有一些杂质，常见杂质元素有铁、硅、铜等。杂质含量越多，其导电性、抗蚀性及塑性降低越多。纯铝的牌号是依其杂质含量来编定的。根据GB/T16474—1996《变形铝及铝合金牌号表示方法》的规定，纯铝牌号用1XXX四位数字、字符组合系列表示。

牌号中第一位数字1表示铝的质量分数不低于99.00%；牌号中第二位数字若为字母A，则表示为原始纯铝，若为其他字母，则表示为原始纯铝的改型，若为数字，则表示合金元素或杂质含量的控制情况；牌号中的最后两位数字表示铝的质量分数中小数点后面的两位数字。如1A99表示铝的纯度为99.99%。

纯铝的用途是配制铝合金，在电气工业中用铝代替铜作导线、电容器以及要求质轻、导热、耐腐蚀好但强度不高的构件和器皿。

2.铝合金

纯铝的强度很低，但加入适量的硅、铜、镁、锌、锰等合金元素形成铝合金，再经过冷变形和热处理后，强度可以明显提高。铝合金按其成分和工艺特点的不同可分为变形铝合金和铸造铝合金。

变形铝合金根据性能的不同又分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝四种。这类铝合金塑性很好，适宜于压力加工。铸造铝合金虽然不如变形铝合金，但具有良好的铸造性和抗蚀性，可进行各种铸造成型，生产形状复杂的零件毛坯。铸造铝合金按加入的主要合金元素的不同，又分为铝-硅系、铝-铜系、铝-镁系、铝-锌系等铸造铝合金。铝合金牌号表示方法为：Al+主要合金元素符号+主要合金元素平均含量，若为铸造铝合金，前面应加“Z”，如ZAlSi12表示平均硅含量为12%的铸造铝合金。按国家标准规定，防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝代号分别用“LF”、“LY”、“LC”、“LD”等字母及一组顺序号表

示，如LF5、LY1、LC4、LD5等；而铸造铝合金的代号用“ZL”两个字母和三个数字表示，第一位数字表示铝合金的类别(1为铝硅合金、2为铝铜合金、3为铝镁合金、4为铝锌合金)，后面两位数字表示合金的顺序号，如ZL102、ZL203、ZL302等。4.4.2铜及铜合金

1.纯铜

纯铜是用电解的方法提炼出来的，故又称电解铜。纯铜为玫瑰色，表面形成氧化膜后呈紫色，故又称紫铜。纯铜的熔点为1038℃，密度为8.96g/cm3,无磁性。纯铜具有良好的导电、导热性和优良的化学稳定性，强度较低，硬度很低，塑性好，抗蚀性好，且经冷变形加工后，可提高其强度，但塑性有所下降。工业纯铜的代号用汉语拼音首字母“T”加顺序号表示，即T1(一号铜，含铜量为99.95%)、T2(二号铜，含铜量为99.90%)、T3(三号铜，含铜量为99.7%)。其顺序号越大，纯

度越低。

此外，纯铜除工业纯铜外，还有一类叫无氧铜，其含氧量极低，不大于0.003%，其代号有Tu1、Tu2。

工业纯铜主要用于导电、导热兼有抗腐蚀性的器材，如电线、电缆、电器开关等，无氧铜主要用作真空器件。

2.铜合金

纯铜强度低，虽然冷加工变形可提高其强度，但塑性显著降低，不能制作受力的结构件。为了满足制作结构件的要求，在铜中加入合金元素，通过固溶强化、时效强化等途径提高合金的强度，获得高强度的铜合金。常加的合金元素有锌、铝、锡、锰、镍、铁、铍、钛、铬、锆等。铜合金按其化学成分可分为黄铜、青铜、白铜三大类。

1)黄铜

黄铜是以锌为主加入合金元素的铜合金。按其所含合金元素的种类,可分为普通黄铜和特殊黄铜两类。

普通黄铜是铜-锌二元合金。普通黄铜的牌号用“H”+数字表示。其中“H”表示普通黄铜的“黄”字汉语拼音的开头字母，数字表示平均含铜量的百分数，如H62表示含62%的铜，其余为锌。普通黄铜常用代号有H80、H70、H68，其中H70、H68强度较高，大量用作枪弹壳和炮弹筒，故有“弹壳黄铜”之称。H59、H62常用作水管、油管、散热器等。

在普通黄铜的基础上加入铝、铁、硅、锰、镍、锡等合金元素所组成的多元合金称为特殊黄铜。特殊黄铜比普通黄铜具有更高的强度、硬度、抗腐蚀性能。特殊黄铜主要用于制造船舶上的零件，如冷凝管、蜗杆、齿轮、螺旋桨及轴承、钟表零件等。

特殊黄铜分为压力加工和铸造加工两类。若特殊黄铜中加入的合金元素较少，则塑性较高，称为压力加工特殊黄铜，其牌号用H+主加元素符号+平均铜含量+主加元素平均含量来表示。如HMn58-2为含58%铜、2%锰的特殊黄铜。若特殊黄铜中加入的合金元素较多，则强度和铸造性能好，称为铸造用特殊黄铜，铸造黄铜的牌号用Z+铜元素化学符号+主加元素的化学符号及质量分数+其他合金元素化学符号及质量分数来表示。如ZCuZn38表示含锌38%，余量为铜的铸造黄铜。注意：虽然黄铜具有优良的抗蚀性，但当零件以冷压力加工(挤压、冲压、弯曲等)成型时，由于其中有残余内应力存在，在氨、湿气、海水的作用下，极易出现应力腐蚀开裂现象——称为黄铜的“季裂”。为防止这种现象，冷压力加工后的黄铜零件(如弹壳等)必须进行消除内应力的退火(250～300℃保温1小时以上)。

2)白铜

白铜是以镍为主要合金元素的合金。镍和铜在固态下能完全互溶，具有很好的冷热加工性能，但不能进行热处理强化，只能用固溶强化和加工硬化来提高强度。

工业上应用的白铜分为普通白铜和特殊白铜两类，普通白铜是铜、镍二元合金，牌号用B+数字(镍的质量百分数)表示。特殊白铜是在铜、镍的基础上加入锌、锰、铝、铁等元素，以改善白铜的性能，牌号用B+主加