§1—2 常用金属材料 金属材料主要包括三大类： 工业 用钢 铸铁 有色 金属

一、钢（含碳量小于2.11%的铁碳合金） 钢的分类： 1）以含碳量分 （按碳的质量分数ωC%） 2）以化学成份分 （按合金成份） 碳素钢（以Fe、C成份为主） 2）以化学成份分 （按合金成份） 合金钢（除Fe、C外，还有其它合金元素）

3）以钢的品质分 （按有害杂质S、P含量） 4）以钢的用途分 （按行业使用） 结构钢（建筑、机械制造用） 工具钢（工具、刀具、模具等用） 4）以钢的用途分 （按行业使用） 特殊性能钢（防腐蚀、高温、导磁等场合用） 沸腾钢（不脱氧F） 5）按冶炼时脱氧 程度分 镇静钢（脱氧完全Z） 半镇静钢（脱氧不完全b）

字母Q + 屈服点数值(Mpa) + 质量等级。 介绍钢的成份、使用特点及应用、牌号： （一）结构钢 1、普通碳素结构钢 字母Q + 屈服点数值(Mpa) + 质量等级。 牌号： 共分195、215、235、255、275五种。 共有A,B,C,D四个级别，A级最差。 表示普碳结构钢 如：Q235A；Q215B；

成份： ωC=0.06∼0.38%,S、P含量较高，不需热处理。 特点与应用： Q195、Q215钢：塑性和韧度好，制造薄板、冲压件和焊接件； Q235钢：强度较高，制造钢板、钢筋、农业机械用钢和不重要的机械零件，拉杆、连杆和转轴。 Q255、Q275钢：强度高，质量好制作建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接件。

如65 Mn（表示ωc=0.65% ,ωMn=0.7∼1.2%的优质碳钢）。 2、优质碳素结构钢 由两位数字组成 牌号： 当ωMn=0.7∼1.2%时，在数字后加Mn 表示碳的平均万分含量（常用：08∼85） 如45（表示ωC≤0.45%的优质碳素结构钢） 如65 Mn（表示ωc=0.65% ,ωMn=0.7∼1.2%的优质碳钢）。

成份： ωC=0.08∼0.85%, S、P含量较低，通常经热处理后使用，以发挥其性能潜力。 特点与应用： 10—25钢：有较好的塑性、韧度、焊接性和冷成型性，主要用于各种冲压件和焊接件。 30—55钢：强度较高，有一定的塑性和韧度，经热处理后，用于齿轮、轴、螺栓等重要零件。 65—85钢：有较高的强度、硬度和弹性，塑性和韧性较低，常用于弹簧和耐磨零件。

如：20Cr（表示ωc=0.2% ,ωCr<1.5%的合金结构钢) 2、合金结构钢 牌号： 数字 + 元素符号 + 数字 表示碳的平均万分含量 表示所含合金元素的名称 元素平均百分含量：<1.5%不标记， 如：20Cr（表示ωc=0.2% ,ωCr<1.5%的合金结构钢) 如：38CrMnAl（表示ωc=0.38% ,ωCr、 ωMn ωAl的含量均 <1.5%的合金结构钢) 如：60Si2Mn（表示ωc=0.6% ,ωSi=1.5∼2.49%，的ωMn<1.5%的合金结构钢)

成份： ωC=0.1∼0.7%, 加入了Cr、Mn、Si、Ni、Ti、V等合金元素，热处理后使用。 特点与应用： 20Cr、20MnTi、 20Cr2Ni4：有较高的韧度，经热处理后表面硬而耐磨，用于受冲击载荷的重要零件。 40Cr、40CrMn、 38CrMnAl ：有较高的综合力学性能，用于受力复杂的重要零件。 55Si2Mn、 60Si2Mn：具有高屈强比，高疲劳强度，高弹性极限和韧性，用于弹簧等零件。

*滚动轴承钢 是合金结构钢中的一类专门用钢。 牌号： 字母G+合金元素+数字 只标出铬元素平均千分含量，其它不标记， 表示滚动轴承用钢 表示所含主要合金元素的名称 如：GCr9（表示ωCr=0.9% 的滚动轴承钢) 如：GCr15SiMn（表示ωCr=1.5% 的滚动轴承钢) 成份： ωC=1∼1.15%, 加入了Mn、Si等合金元素，热处理后使用。

如T7（表示含碳量为ωC≈0.7%的碳素工具钢）； （二）工具钢 1、碳素工具钢 牌号： 字母T + 数字+ 质量级别 表示工具钢 表示碳的平均千分含量（7∼13） 末尾标，表示是高级优质 如T7（表示含碳量为ωC≈0.7%的碳素工具钢）； 如T10（表示含碳量为ωC≈1.0%的碳素工具钢）；

ωC=0.65∼1.35%, 有少量的Si和Mn，热处理后使用。 成份： ωC=0.65∼1.35%, 有少量的Si和Mn，热处理后使用。 特点与应用： T7——T13:有一定的硬度和耐磨性，但热硬性和韧度较差，用于低速工具（如凿子、木工具、剪刀、冲头、丝锥、锉刀、刮刀、冷冲模具等）。 2、合金工具钢 数字 + 元素符号 + 数字 牌号： 元素平均百分含量：<1.5%不标记， 表示碳的平均千分含量,>1%不标记 表示所含合金的名称

如：9CrSi（表示含碳量为ωC≈0.9% ，ωCr<1.5%的ωSi<1.5%合金工具钢）； 如：CrWMn（表示含碳量为ωC>1% ，ωW<1.5%的ωMn<1.5%合金工具钢）； 如：3Cr2W8V （表示含碳量为ωC≈0.3% ，ωCr≈2%的ωW≈8%，ωV<1.5%合金工具钢）； 成份： ωC=0.3∼1.7%, 加入了Cr、Mn、Si、Mn、W、V等合金元素，热处理后使用。

9CrSi、9Cr2：量具刃具钢（丝锥、钻头、铣刀、手术刀、量规、冷冲模等）； 特点与应用： 9CrSi、9Cr2：量具刃具钢（丝锥、钻头、铣刀、手术刀、量规、冷冲模等）； Cr12MoV、CrWMn：冷模具钢； 5CrNiMo、4Cr5W2VSi：热模具钢; *高速工具钢（锋钢）是合金工具钢中的一类专门用钢。 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2：高热硬性，用于刀具等。 （表达特殊） ωC<1.0% ωw=18% ωCr=4% ωV<1.5%

表示碳的平均千分含量，<0.08%时用0表示 （三）特殊性能钢 1、不锈钢（主要合金元素为Cr和Ni） 数字 + 元素符号 + 数字 牌号： 表示碳的平均千分含量，<0.08%时用0表示 元素平均百分含量 表示所含合金的名称 如：1Cr13（表示ωc≈0.1% ,ωCr≈13%的不锈钢)； 如：2Cr13（表示ωc≈0.2% ,ωCr≈13%的不锈钢)； 如：1Cr18Ni9（表示ωc≈0.1% ,ωCr≈18%，ωNi≈9%的不锈钢)；

成份： ωC<0.45%, 有较高含量的Cr和Ni。 特点与应用： 铬不锈钢（如1Cr13 、 3Cr13 ）：随含碳量增加，强度、硬度上升，韧度、耐腐蚀性下降。用于水、蒸汽、硝酸等弱腐蚀性场合，如汽轮机、水压机的零件，医疗器械，食品设备。 铬镍不锈钢（如1Cr18Ni9 ）：耐腐蚀性、塑性、韧性、焊接性优良。用于腐蚀性较大的酸碱、有机酸等化工设备、管道以及医疗器械。

表示碳的平均千分含量，<0.08%时用0表示 2、耐热钢 牌号： 数字 + 元素符号 + 数字 表示碳的平均千分含量，<0.08%时用0表示 表示所含合金的名称 元素平均百分含量 <1.5%不标记， 如：4Cr10Si2Mo（表示ωc≈0.4% ,ωCr≈10%， ωSi≈2% ， ωMo<1.5%的耐热钢)； 如：5Cr2Mn9Ni4N（表示ωc≈0.5% ,ωCr≈2%， ωMn≈9% ， ωNi ≈ 4, ωN<1.5 %的耐热钢)； 如：0Cr13Al（表示ωc<0.08% ,ωCr≈13%， ωAl< 1.5%的耐热钢)；

成份： ωC<0.45%, 加入Cr、Si、Al或 Ti、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素。 特点与应用： 抗氧化钢（如3Cr18Mn12Si2N）： Cr、Si、Al等合金元素，容易在钢表面形成稳定的氧化物保护膜。主要用于800∼1000℃的锅炉加热、内燃机等设备零件。 热强钢（如4Cr10Si2Mo）： Ti、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素，可提高钢的高温强度。主要用于高温高载荷的汽车发动机、气轮机等机器中的零件。

3、软磁钢（硅钢片） 牌号： 比如： DQ133—30 JDR540—50 DW133—30 字母 + 数字— 数字 表示钢片的轧制方法 表示钢片“铁热损值”×10后的值 表示钢片的磁化频率 比如： DQ133—30 JDR540—50 冷轧有取向 热轧 铁损值为5.4 50Hz的磁化频率 DW133—30 冷轧无取向

有较高的磁通性能，主要用于变压器中的硅钢片。 成份： 钢中ωSi=1∼4.5%,含杂质较少。 特点与应用： 有较高的磁通性能，主要用于变压器中的硅钢片。 （四）铸钢 牌号： 字母ZG + 数字— 数字 表示屈服点σs（Mpa） 表示抗拉强度σb （Mpa） 表示铸钢

可分为铸造碳钢、铸造低合金钢、铸造高合金钢。一般ωC=0.2∼0.6%, 铸造合金钢中加入了Cr、Mo、Si、V等合金元素. 成份： 可分为铸造碳钢、铸造低合金钢、铸造高合金钢。一般ωC=0.2∼0.6%, 铸造合金钢中加入了Cr、Mo、Si、V等合金元素. 如ZG230—450（表示含碳量屈服点为σs=230MPa,抗拉强度为的σb=450Mpa的碳素铸钢）； 特点与应用： 由于铸造特性，一般用于制造形状复杂，难以切削加工、尺寸大，难以锻造加工的重要零件，如：大型齿轮、缸体、变速箱机架等。

二、铸铁（含碳量大于2.11%的铁碳合金） 1、白口铸铁 牌号：无牌号标记 成份： ωC=2.11∼6.69%,碳以Fe3C（化合物）的形式存在，并含有Si、Mn、P、S等杂质 特点与应用： 断面呈白色，性能硬而脆，不能切削加工，一般不用来制造机械零件，主要用作炼钢的原料。

如：HT150(表示最低抗拉强度为σb= 150MPa的灰口铸铁）； 2、灰口铸铁 字母HT + 数字 牌号： 表示灰口铸铁 表示最低抗拉强度σb （Mpa） 如：HT150(表示最低抗拉强度为σb= 150MPa的灰口铸铁）； 成份： ωC=2.8∼4.0%, 有一定含量的Si、Mn及杂质。在钢的基体上分布着片层状石墨（碳）组织，断面呈灰色。

KTH表示“黑心”可锻铸铁KTZ表示“珠光体”可锻铸铁 特点与应用： 强度、塑性、韧性不如钢，软而脆；片层状石墨上的微裂纹尖端会产生应力集中，故抗压强度高，抗拉强度低。有良好的耐磨性、减震性和切削性；石墨有自润滑作用。常用于床身、机架、底座、箱体、壳体、导轨、缸体、活塞环、带轮等零件。 3、可锻铸铁 牌号： 字母KTH(KTZ) + 数字— 数字 KTH表示“黑心”可锻铸铁KTZ表示“珠光体”可锻铸铁 表示最低抗拉强度σb （Mpa） 表示最低伸长率δ（%）

如：KTH300—06(表示最低抗拉强度为σb=300MPa， δ=6%的黑心可锻铸铁）； 如：KTZ450—04(表示最低抗拉强度为σb=450MPa， δ=4%的珠光体可锻铸铁）； 成分： ωC=3.8∼4.0%, 有一定含量的Si、Mn及杂质。在白口铸铁基础上经“可锻化处理”（长时高温退火），在钢的基体上分布着团絮状石墨（碳）组织。

特点与应用： 黑心可铁：塑性、韧性高、强度低。珠光体可铁：强度、硬度和耐磨性较高；团絮状石墨对基体割裂作用小，宜制造形状复杂，要求一定塑性、韧性，承受冲击和震动的薄壁铸件。如汽车、拖拉机零件、管道、阀门等。 4、球墨铸铁 牌号： 字母QT+ 数字— 数字 表示球墨铸铁 表示最低抗拉强度σb （Mpa） 表示最低伸长率δ （%）

如：QT400—18(表示最低抗拉强度为σb=400MPa， δ=18%的球墨铸铁）； 成分： ωC=3.8∼4.0%, 有一定含量的Si、Mn、Mg及杂质。在浇注前加入球化剂，在钢的基体上产生球状石墨（碳）组织。 特点与应用： 球状石墨对基体的割裂作用小，综合力学性能较高，并具有良好的减震性和耐磨性，有些性能指标接近.

三、有色金属 于钢。可代替部分钢和合金钢制造一些受力复杂、强度韧性和耐磨性较高的零件，如曲轴、凸轮轴、齿轮、蜗杆、伐门、机座、汽车后桥等。 ——除钢铁（黑色金属）以外的其它金属材料。 1、铝及铝合金 （1）纯铝

旧牌号： L1、L2、L3、L4、---- 序号越大，纯度越低 新牌号： 1070、1060、1050、1040、---- 纯度依次降低 特点及应用： 轻，密度低 → 配置铝合金 导电导热性好 → 导线、电容 抗大气腐蚀 → 包覆材料 加工性能好 → 包装材料 强度低→ 不能作为承受载荷的结构材料应用

（2）铝合金 牌号： LF2 （防锈）、LY11 （硬铝）、 LC3 （超硬铝）LD5 （锻铝）---- （旧）变形铝合金 5A02（防锈）、2A11（硬铝）、 7A03 （超硬铝）2A50（锻铝）---- （新）变形铝合金 铝合金组别（表示除铝以外的主要合金） A表示原始合金,其它字母为改型合金 区分同组的不同合金 铸造铝合金（代号） ZL╳╳╳ 表示所含合金成分

特点及应用： 变形铝合金：制成各种型材、棒料、板、管、线、箔等。 铝锰合金（防锈铝合金）：抗蚀性高，塑性好。应用于油箱、 油管（罐）、铆钉等。铝铜合金（又称硬铝）：强度较高，塑性好。主要用于飞机构件，如飞机蒙皮、螺旋桨、叶片等重要零件。铝锌合金（超硬铝）：强度很高，耐热性、抗蚀性差。应用于飞机大梁、起落架等主要受力构件。铝镁合金（锻铝合金）：塑性好、易于压力加工。应用于航空工业中的管道、铆钉等。

铸造铝合金（以硅和铝元素形成的铝合金称作“硅铝明”）：力学性能不如变形铝合金，铸造性能好，用于生产形状复杂，或体积很大的零件。 简单硅铝明ZL102（ZALSi12）：铸造性能好，强度低，用于形状复杂、受力不大的零件，如仪表外壳等。 复杂硅铝明（在AL—Si基础上加入其它合金元素Cu,Mn,Ni,Mg等）：铸造性能好，有较高的强度和耐磨性、耐热性。用于制造形状复杂中等强度的零件，如发动机活塞、气缸体、风机叶片、液压泵壳体等。

玫瑰红色,表面形成氧化膜后呈紫色,故一般称为紫铜。有良好的导电性、导热性、极好的塑性和耐蚀性。主要用于电线、电缆、电子元件及导热器件等。 2、铜及铜合金 （1）纯铜（紫铜） 牌号： T1、T2、T3、T4、---- 序号越大，纯度越低 特点及应用： 玫瑰红色,表面形成氧化膜后呈紫色,故一般称为紫铜。有良好的导电性、导热性、极好的塑性和耐蚀性。主要用于电线、电缆、电子元件及导热器件等。 （2）铜合金

对海水和大气有良好的耐蚀性，一般用于制造弹壳、散热器、垫片、油管等器件。 （a）黄铜（铜锌合金） 平均含铜量的百分数 牌号： 普通黄铜：H×× 特点及应用： 对海水和大气有良好的耐蚀性，一般用于制造弹壳、散热器、垫片、油管等器件。 （b）青铜（铜锡、铜铝、铜硅、铜铅等合金的总称） 牌号： 对压力加工的锡青铜：QSn×× Sn含量的百分数 除铜外其它元素的符号和含量的百分数 对铸造青铜：ZCu××

特点及应用： 生产中最常用的有，锡青铜：有较高的抗蚀性、耐磨性，多用于制造轴瓦、轴套等耐磨零件。铝青铜：有较高的强度、抗蚀性、耐磨性、耐热性和焊接性，常用于铸造承受重载的耐磨件，如齿轮、蜗轮、轴套、船舶等零件。

课 后 小 结 钢 ——含碳量小于2.11%的铁碳合金 *常用钢种的牌号及识别： 1）以含碳量 ωC% 2）以化学成份 碳素钢，合金钢 课 后 小 结 钢 ——含碳量小于2.11%的铁碳合金 1）以含碳量 ωC% <0.25%（低），0.25~0.6%（中），>0.6%（高） 2）以化学成份 碳素钢，合金钢 3）以钢的品质 普通钢，优质钢 ，高级优质钢 4）以钢的用途 结构钢，工具钢，特殊性能钢 *常用钢种的牌号及识别：

普通碳素结构钢： Q235A；Q215B； 结 构 钢 优质碳素结构钢： 45；65 Mn； 合金结构钢：20Cr;38CrMnAl;60Si2Mn;(GCr9) 工 具 钢 碳素工具钢： T7； T10； 合金工具钢：9CrSi；3 CrWMn；5CrNiMo；（ W18Cr4V ）

特殊性能钢 不锈钢： 1Cr13； 2Cr13； 1Cr18Ni9 耐热钢： 4Cr10Si2Mo; 0Cr13Al 软磁钢（硅钢片）: JDR540—50; DQ133—30 铸 钢 铸造碳钢：ZG230—450； ZG270—500；

铸铁 ——含碳量大于2.11%的铁碳合金 白口铸铁 无牌号标记 灰口铸铁 HT150； HT200； 可锻铸铁 KTH300—06； KTZ450—04； 球墨铸铁 QT400—18；QT600—3