,. 金属材料名称常用基础术语 1．基础术语： 黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。 纯 铁：纯度很高的铁，化学纯铁含碳量几乎为零，工业纯铁含碳量<0.05%。纯铁是很软的，一般不应用到实际中。 铁碳合金：以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。如钢和生铁。 生 铁：把铁矿石放到高炉中冶炼而成的，含碳量2％～4.3％（也有资料称3.5%—5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为生铁。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形，主要用来炼钢和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。 白 口 铁：碳以Fe3C形态分布的生铁称为白口铁，其断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料，故又称炼钢生铁。 灰 口 铁：碳以片状石墨形态分布的生铁称为灰口铁，其断口呈银灰色，由于石墨质软并有润滑作用，因而这种生铁具有良好的易切削、耐磨和铸造性能等优点。但是，由于有片状石墨的存在，降低了它的抗拉强度，使它不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造机床床座、铁管等。因此，通常把这种生铁叫做铸造生铁。 球墨铸铁：碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。 钢：含碳量在0.04%-2.3%之间（也有资料称0.03%-1.2%）的铁碳合金称为钢。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。 有色金属：又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝等。第2章：钢的分类基础知识 1．按品质进行分类 ①普 通 钢：P≤0.045% S≤0.050%（如普通碳素结构钢Q195、Q235等） ②优 质 钢：P≤0.035% S≤0.035%（如优质碳素结构钢20号、45号钢等） ③高级优质钢：P≤0.035% S≤0.030%（比优质钢更优质，一般在钢号后加A以示区别，如08A等） 2．按化学成份进行分类 1）碳素钢： ①低碳钢：C≤0.25% ②中碳钢：C≤0.25~0.60% ③高碳钢：C≥0.60% 2）合金钢： ①低合金钢（合金元素总含量≤5%）； ②中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）； ③高合金钢（合金元素总含量＞10%）。 3．按成形方法分类： ①锻钢 ②铸钢 ③热轧钢 ④冷拉钢。 4．按金相组织分类 1）退火状态的： ①亚共析钢（铁素体+珠光体）； ②共析钢（珠光体）； ,. ③过共析钢（珠光体+渗碳体）； ④莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。 2）正火状态的： ①珠光体钢 ②贝氏体钢 ③马氏体钢 ④奥氏体钢。 3）无相变或部分发生相变的 5．按用途分类 1）建筑及工程用钢： ①普通碳素结构钢； ②低合金结构钢； ③钢筋钢。 2）结构钢 ①机械制造用钢： Ⅰ调质结构钢； Ⅱ表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢； Ⅲ易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。 ②弹簧钢 ③轴承钢 3）工具钢： ①碳素工具钢； ②合金工具钢； ③高速工具钢。 4）特殊性能钢： ①不锈耐酸钢； ②耐热钢：包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢； ③电热合金钢； ④耐磨钢； ⑤低温用钢； ⑥电工用钢。 5）专业用钢 如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。 6．综合分类 1）普通钢 ①碳素结构钢： ②低合金结构钢 ③特定用途的普通结构钢 2）优质钢（包括高级优质钢） ①结构钢： Ⅰ优质碳素结构钢 Ⅱ合金结构钢 Ⅲ弹簧钢 Ⅳ易切钢 ,. Ⅴ轴承钢 Ⅵ特定用途优质结构钢。 ②工具钢： Ⅰ碳素工具钢 Ⅱ合金工具钢 Ⅲ高速工具钢。 ③特殊性能钢： Ⅰ不锈耐酸钢 Ⅱ耐热钢 Ⅲ电热合金钢 Ⅳ电工用钢 Ⅴ高锰耐磨钢。 8．按冶炼方法分类 1）按炉种分 ①平炉钢： Ⅰ酸性平炉钢 Ⅱ碱性平炉钢。 ②转炉钢： Ⅰ酸性转炉钢 Ⅱ碱性转炉钢 或Ⅰ底吹转炉钢 Ⅱ侧吹转炉钢 Ⅲ顶吹转炉钢。 ③电炉钢： Ⅰ电弧炉钢 Ⅱ电渣炉钢 Ⅲ感应炉钢 Ⅳ真空自耗炉钢 Ⅴ电子束炉钢。 2）按脱氧程度和浇注制度分 ①沸腾钢 ②半镇静钢 ③镇静钢 ④特殊镇静钢。 第3章：金属材料机械性能基础知识 1．1 金属材料机械性能基础术语： 1）屈服点（σs）： 钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，此时应力不增加或开始有所下降，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。 设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2） 2）屈服强度（σ0.2） 有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。 ,. 3）抗拉强度（σb） 材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。 设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo （MPa）。 4）抗压强度（σlc） 材料试样受压力时，在压坏前所承受的最大应力。 5）抗弯强度（σcb） 材料试样受弯曲力时，在破坏前所承受的最大应力。 4）伸长率（δs） 材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。 5）屈强比（σs/σb） 钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75，合金结构钢为0.84-0.86。 6）硬度 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 ①布氏硬度（HB） 以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 （N/mm2）。 ②洛氏硬度（HR） 当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示： HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。 HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。 HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。 ③维氏硬度（HV） 以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV） 1．2 力学性能与可成形性及使用性能的关系 要使钢板获得所需的形状，必须使其永久变形，所采取的工艺可以是局部或整体弯曲、深冲、张拉或这些成型方法的组合。 （1）薄钢板的屈服强度表示出成形后的可成形性和强度，对普通碳素钢板的成形，屈服点值过高，常常有可能发生过大的回弹、成形时容易破断，磨具磨损快以及由于塑性不良而出现缺陷。然而材料的屈服点小于140Mpa时，又可能经受不住成形过程中施加的应力，对用于较复杂或复杂成形加工或冲压加工的钢板，通常要求具有比较低的屈服强度值，而且屈服比值愈小，由钢板的成形性能愈好。 （2）中厚板的冷态可成形性与材料的屈服强度和伸长率有直接关系。屈服强度值愈低，产生永久变形所需的应力愈小；伸长率值愈高，高的延展性可以允许承受大的变形量而不致断裂。 （3）对用于建筑结构、桥梁及机械结构件的钢板，为防止构件断裂，要求钢板材料具有特点的抗拉强度，而为防止构件变形，又要求钢板材料具有一定的屈服强度，因此对这类用途的钢材都要求规定抗拉强度、屈服强度的最小值或范围值。 （4）对用于承受冲击负荷变形，例如船舶、桥梁、石油、天然气管线用钢板，为防止其使用中发生脆性断裂，又要求其具有一定足够高的冲击韧性-冲击功值。 ,. 2．2．1 合金元素对钢的冷态成型性的影响 冷态成型性：冷态成型包括许多不同的冷成型工艺，如深冲、拉延成型和弯曲等。其冷态成型工艺性能优劣涉及被变形材料的成分、组织和冷变形工艺参量（模具形状、变形量、变形速度、润滑条件等）。 与冷态成型性有关的材料性能参量有： ①低的屈服强度 ②高的延伸率 ③高的均匀伸长率 ④高的加工硬化率（n值）， ⑤高的深冲性参量（r值） ⑥适当而均匀的晶粒度； ⑦控制夹杂物的形状和分布； ⑧游离渗碳体的数量和分布。 2．1 我国钢材牌号表示方法概述： 钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称。我国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即： 1）钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr等。混合稀土元素用RE或Xt表示； 2）产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示，见表： GB标准钢号中所采用的缩写字母及其涵义 名称 汉字 符号 字体 位置 屈服点 屈 Q 大写 头 沸腾钢 沸 F 大写 尾 半镇静钢 半 b 小写 尾 镇静钢 镇 Z 大写 尾 特殊镇静钢 特镇 TZ 大写 尾 氧气转炉（钢） 氧 Y 大写 中 碱性空气转炉（钢） 碱 J 大写 中 易切削钢 易 Y 大写 头 碳素工具钢 碳 T 大写 头 滚动轴承钢 滚 G 大写 头 焊条用钢 焊 H 大写 头 高级（优质钢） 高 A 大写 尾 特级 特 E 大写 尾 铆螺钢 铆螺 ML 大写 头 锚链钢 锚 M 大写 头 矿用钢 矿 K 大写 尾 汽车大梁用钢 梁 L 大写 尾 压力容器用钢 容 R 大写 尾 多层或高压容器用钢 高层 gc 小写 尾 铸钢 铸钢 ZG 大写 头 轧辊用铸钢 铸辊 ZU 大写 头 地质钻探钢管用钢 地质 DZ 大写 头 续表： 电工用热轧硅钢 电热 DR 大写 头