常用金屬材料基礎知識

1、目 錄第1章：金屬材料名稱常用基礎術(shù)語1第2章：鋼的分類基礎知識1第3章：金屬材料機械性能基礎知識3第4章：常用金屬材料中各種化學成分對性能的影響4第5章：常用金屬材料牌號表示方法8第6章：部分常用鋼的牌號、性能和用途14第7章 主要加工和交付形式鋼板的性能特點和用途20第1章：金屬材料名稱常用基礎術(shù)語1基礎術(shù)語：  黑色金屬：鐵和鐵的合金均稱為黑色金屬。如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。  純   鐵：純度很高的鐵，化學純鐵含碳量幾乎為零，工業(yè)純鐵含碳量<0.05%。純鐵是很軟的，一般不應用到實際中。  鐵碳合金：以鐵為基礎，以碳為主要添加元

2、素的合金，統(tǒng)稱為鐵碳合金。如鋼和生鐵。  生   鐵：把鐵礦石放到高爐中冶煉而成的，含碳量24.3（也有資料稱3.5%5.5%、2.11%-6.67%）的鐵碳合金稱為生鐵。生鐵質(zhì)硬而脆，缺乏韌性，幾乎沒有塑性變形能力，因此不能通過鍛造、軋制、拉拔等方法加工成形，主要用來煉鋼和制造鑄件，如白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。也有習慣上把煉鋼生鐵叫做生鐵，把鑄造生鐵簡稱為鑄鐵。  白 口 鐵：碳以Fe3C形態(tài)分布的生鐵稱為白口鐵，其斷口呈銀白色，質(zhì)硬而脆，不能進行機械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。  灰 口 鐵：碳以片狀石墨形態(tài)分布的生鐵稱為灰口鐵，其

3、斷口呈銀灰色，由于石墨質(zhì)軟并有潤滑作用，因而這種生鐵具有良好的易切削、耐磨和鑄造性能等優(yōu)點。但是，由于有片狀石墨的存在，降低了它的抗拉強度，使它不能鍛軋，只能用于制造各種鑄件，如鑄造機床床座、鐵管等。因此，通常把這種生鐵叫做鑄造生鐵。  球墨鑄鐵：碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵，其機械性能、加工性能接近于鋼。  鋼：含碳量在0.04%-2.3%之間（也有資料稱0.03%-1.2%）的鐵碳合金稱為鋼。為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。  有色金屬：又稱非鐵金屬，指除黑色金屬外的金屬和合金，如銅、錫、鉛、鋅、鋁

4、等。第2章：鋼的分類基礎知識1按品質(zhì)進行分類  普 通 鋼：P0.045%   S0.050%（如普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195、Q235等）  優(yōu) 質(zhì) 鋼：P0.035%   S0.035%（如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20號、45號鋼等）  高級優(yōu)質(zhì)鋼：P0.035%   S0.030%（比優(yōu)質(zhì)鋼更優(yōu)質(zhì)，一般在鋼號后加A以示區(qū)別，如08A等）2按化學成份進行分類1）碳素鋼：  低碳鋼：C0.25%    中碳鋼：C0.250.60%  高碳鋼：C0.60%2）合金鋼：&#

5、160; 低合金鋼（合金元素總含量5%）；  中合金鋼（合金元素總含量510%）；  高合金鋼（合金元素總含量10%）。3按成形方法分類：鍛鋼   鑄鋼  熱軋鋼  冷拉鋼。4按金相組織分類1）退火狀態(tài)的：亞共析鋼（鐵素體+珠光體）；共析鋼（珠光體）；過共析鋼（珠光體+滲碳體）；萊氏體鋼（珠光體+滲碳體）。2）正火狀態(tài)的：珠光體鋼  貝氏體鋼  馬氏體鋼  奧氏體鋼。3）無相變或部分發(fā)生相變的5按用途分類1）建筑及工程用鋼：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；低合金結(jié)構(gòu)鋼；鋼筋鋼。2）結(jié)構(gòu)鋼機械制造用鋼：調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼；表面硬化

6、結(jié)構(gòu)鋼：包括滲碳鋼、滲氨鋼、表面淬火用鋼；易切結(jié)構(gòu)鋼；(d)冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。彈簧鋼軸承鋼3）工具鋼：碳素工具鋼；合金工具鋼；高速工具鋼。4）特殊性能鋼：不銹耐酸鋼；耐熱鋼：包括抗氧化鋼、熱強鋼、氣閥鋼；電熱合金鋼；耐磨鋼；低溫用鋼；電工用鋼。5）專業(yè)用鋼  如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農(nóng)機用鋼等。6綜合分類1）普通鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼： 低合金結(jié)構(gòu)鋼  特定用途的普通結(jié)構(gòu)鋼2）優(yōu)質(zhì)鋼（包括高級優(yōu)質(zhì)鋼）結(jié)構(gòu)鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼  合金結(jié)構(gòu)鋼  彈簧鋼  易切鋼  軸承鋼特定用途優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。工具鋼：碳素工

7、具鋼  合金工具鋼  高速工具鋼。特殊性能鋼：不銹耐酸鋼  耐熱鋼   電熱合金鋼  電工用鋼  高錳耐磨鋼。8按冶煉方法分類1）按爐種分平爐鋼：酸性平爐鋼  堿性平爐鋼。轉(zhuǎn)爐鋼：酸性轉(zhuǎn)爐鋼  堿性轉(zhuǎn)爐鋼   或底吹轉(zhuǎn)爐鋼  側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼  頂吹轉(zhuǎn)爐鋼。電爐鋼：電弧爐鋼  電渣爐鋼  感應爐鋼  真空自耗爐鋼  電子束爐鋼。2）按脫氧程度和澆注制度分沸騰鋼 半鎮(zhèn)靜鋼 鎮(zhèn)靜鋼 特殊鎮(zhèn)靜鋼。第3章：金屬材料機械性能基礎知識11 金屬

8、材料機械性能基礎術(shù)語：1）屈服點（s）：鋼材或試樣在拉伸時，當應力超過彈性極限，此時應力不增加或開始有所下降，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應力值即為屈服點。  設Ps為屈服點s處的外力，F(xiàn)o為試樣斷面積，則屈服點s =Ps/Fo(MPa)，MPa稱為兆帕等于N（牛頓）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2）屈服強度（0.2）  有的金屬材料的屈服點極不明顯，在測量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產(chǎn)生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長度的0.2%）時的應力，稱為條件屈服強度或簡稱屈服強度0.2

9、。3）抗拉強度（b）  材料在拉伸過程中，從開始到發(fā)生斷裂時所達到的最大應力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強度相應的還有抗壓強度、抗彎強度等。  設Pb為材料被拉斷前達到的最大拉力，F(xiàn)o為試樣截面面積，則抗拉強度b= Pb/Fo （MPa）。4）抗壓強度（lc）  材料試樣受壓力時，在壓壞前所承受的最大應力。5）抗彎強度（cb）  材料試樣受彎曲力時，在破壞前所承受的最大應力。4）伸長率（s）  材料在拉斷后，其塑性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。5）屈強比（s/b）  鋼材的屈服點（屈服強度）與抗拉強度的比

10、值，稱為屈強比。屈強比越大，結(jié)構(gòu)零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強比為0.6-0.65，低合金結(jié)構(gòu)鋼為0.65-0.75，合金結(jié)構(gòu)鋼為0.84-0.86。6）硬度  硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。  布氏硬度（HB）   以一定的載荷（一般3000kg）把一定大?。ㄖ睆揭话銥?0mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB），單位為公斤力/mm2 （N/mm2）。  洛氏硬度（HR）

11、    當HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗材料硬度的不同，分三種不同的標度來表示：    HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料（如硬質(zhì)合金等）。    HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料（如退火鋼、鑄鐵等）。  

12、;  HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火鋼等）。  維氏硬度（HV）    以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值（HV）12 力學性能與可成形性及使用性能的關系  要使鋼板獲得所需的形狀，必須使其永久變形，所采取的工藝可以是局部或整體彎曲、深沖、張拉或這些成型方法的組合。（1）薄鋼板的屈服強度表示出成形后的可成形性和強度，對普通碳素鋼板的成形，屈服點值過高，常常有可能發(fā)生過大的回彈、成形時容易破斷

13、，磨具磨損快以及由于塑性不良而出現(xiàn)缺陷。然而材料的屈服點小于140Mpa時，又可能經(jīng)受不住成形過程中施加的應力，對用于較復雜或復雜成形加工或沖壓加工的鋼板，通常要求具有比較低的屈服強度值，而且屈服比值愈小，由鋼板的成形性能愈好。（2）中厚板的冷態(tài)可成形性與材料的屈服強度和伸長率有直接關系。屈服強度值愈低，產(chǎn)生永久變形所需的應力愈?。簧扉L率值愈高，高的延展性可以允許承受大的變形量而不致斷裂。（3）對用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁及機械結(jié)構(gòu)件的鋼板，為防止構(gòu)件斷裂，要求鋼板材料具有特點的抗拉強度，而為防止構(gòu)件變形，又要求鋼板材料具有一定的屈服強度，因此對這類用途的鋼材都要求規(guī)定抗拉強度、屈服強度的最小值或范圍

14、值。（4）對用于承受沖擊負荷變形，例如船舶、橋梁、石油、天然氣管線用鋼板，為防止其使用中發(fā)生脆性斷裂，又要求其具有一定足夠高的沖擊韌性-沖擊功值。第4章：常用金屬材料中各種化學成分對性能的影響1生鐵：  生鐵中除鐵外，還含有碳、硅、錳、磷和硫等元素。這些元素對生鐵的性能均有一定的影響。  碳（C）：在生鐵中以兩種形態(tài)存在，一種是游離碳（石墨），主要存在于鑄造生鐵中，另一種是化合碳（碳化鐵），主要存在于煉鋼生鐵中，碳化鐵硬而脆，塑性低，含量適當可提高生鐵的強度和硬度，含量過多，則使生鐵難于削切加工，這就是煉鋼生鐵切削性能差的原因。石墨很軟，強度低，它的存在能增加生鐵的鑄造性能

15、。  硅（Si）：能促使生鐵中所含的碳分離為石墨狀，能去氧，還能減少鑄件的氣眼，能提高熔化生鐵的流動性，降低鑄件的收縮量，但含硅過多，也會使生鐵變硬變脆。  錳（Mn）：能溶于鐵素體和滲碳體。在高爐煉制生鐵時，含錳量適當，可提高生鐵的鑄造性能和削切性能，在高爐里錳還可以和有害雜質(zhì)硫形成硫化錳，進入爐渣。  磷（P）：屬于有害元素，但磷可使鐵水的流動性增加，這是因為硫減低了生鐵熔點，所以在有的制品內(nèi)往往含磷量較高。然而磷的存在又使鐵增加硬脆性，優(yōu)良的生鐵含磷量應少，有時為了要增加流動性，含磷量可達1.2%。  硫（S）：在生鐵中是有害元素，它促使鐵與碳的結(jié)

16、合，使鐵硬脆，并與鐵化合成低熔點的硫化鐵，使生鐵產(chǎn)生熱脆性和減低鐵液的流動性，顧含硫高的生鐵不適于鑄造細件。鑄造生鐵中硫的含量規(guī)定最多不得超過0.06%（車輪生鐵除外）。2鋼：21元素在鋼中的作用211 常存雜質(zhì)元素對鋼材性能的影響    鋼除含碳以外，還含有少量錳(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氫（H）等元素。這些元素并非為改善鋼材質(zhì)量有意加入的，而是由礦石及冶煉過程中帶入的，故稱為雜質(zhì)元素。這些雜質(zhì)對鋼性能是有一定影響，為了保證鋼材的質(zhì)量，在國家標準中對各類鋼的化學成分都作了嚴格的規(guī)定。1）硫  硫來源于煉鋼的礦石與燃料

17、焦炭。它是鋼中的一種有害元素。硫以硫化鐵(FeS)的形態(tài)存在于鋼中，F(xiàn)eS和 Fe形成低熔點(985)化合物。而鋼材的熱加工溫度一般在11501200以上，所以當鋼材熱加工時，由于 FeS化合物的過早熔化而導致工件開裂，這種現(xiàn)象稱為“熱脆”。含硫量愈高，熱脆現(xiàn)象愈嚴重，故必須對鋼中含硫量進行控制。高級優(yōu)質(zhì)鋼：S0.02%0.03%；優(yōu)質(zhì)鋼：S0.03%0.045%；普通鋼：S0.055%0.7%以下。2）磷 磷是由礦石帶入鋼中的，一般說磷也是有害元素。磷雖能使鋼材的強度、硬度增高，但引起塑性、沖擊韌性顯著降低。特別是在低溫時，它使鋼材顯著變脆，這種現(xiàn)象稱"冷脆"。 冷脆使鋼

18、材的冷加工及焊接性變壞，含磷愈高，冷脆性愈大，故鋼中對含磷量控制較嚴。高級優(yōu)質(zhì)鋼： P0.025%；優(yōu)質(zhì)鋼： P0.04%；普通鋼： P0.085%。3）錳 錳是煉鋼時作為脫氧劑加入鋼中的。由于錳可以與硫形成高熔點(1600)的 MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。錳具有很好的脫氧能力，能夠與鋼中的FeO成為MnO進入爐渣，從而改善鋼的品質(zhì)，特別是降低鋼的脆性，提高鋼的強度和硬度。因此，錳在鋼中是一種有益元素。一般認為，鋼中含錳量在0.5%0.8%以下時，把錳看成是常存雜質(zhì)。技術(shù)條件中規(guī)定，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中，正常含錳量是0.5%0.8%；而較高含錳量的結(jié)構(gòu)鋼中，其量可達0.7%1.2%。4）

19、硅 硅也是煉鋼時作為脫氧劑而加入鋼中的元素。硅與鋼水中的FeO能結(jié)成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去，因此硅是一種有益的元素。硅在鋼中溶于鐵素體內(nèi)使鋼的強度、硬度增加，塑性、韌性降低。鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量通常在0.1%0.37%，沸騰鋼中只含有0.03%0.07%。由于鋼中硅含量一般不超過0.5%，對鋼性能影響不大。5）氧 氧在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過程中自然進入鋼中的，盡管在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進行脫氧，但不可能除盡。氧在鋼中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夾雜形式，使鋼的強度、塑性降低。尤其是對疲勞強度、沖擊韌性等有嚴重影響。6氮 鐵素體溶解氮的能力很低。當鋼中溶有過飽和的氮，

20、在放置較長一段時間后或隨后在200300加熱就會發(fā)生氮以氮化物形式的析出，并使鋼的硬度、強度提高，塑性下降，發(fā)生時效。鋼液中加入Al、Ti或V進行固氮處理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除時效傾向。7氫 鋼中溶有氫會引起鋼的氫脆、白點等缺陷。白點常在軋制的厚板、大鍛件中發(fā)現(xiàn)，在縱斷面中可看到圓形或橢圓形的白色斑點；在橫斷面上則是細長的發(fā)絲狀裂紋。鍛件中有了白點，使用時會發(fā)生突然斷裂，造成不測事故。因此，化工容器用鋼，不允許有白點存在。 氫產(chǎn)生白點冷裂的主要原因是因為高溫奧氏體冷至較低溫時，氫在鋼中的溶解度急劇降低。當冷卻較快時，氫原子來不及擴散到鋼的表面而逸出，就在鋼中的一些缺陷處由原

21、子狀態(tài)的氫變成分子狀態(tài)的氫。氫分子在不能擴散的條件下在局部地區(qū)產(chǎn)生很大壓力，這壓力超過了鋼的強度極限而在該處形成裂紋，即白點。212為了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩，鈦，鈮、硼、鋁等?，F(xiàn)分別說明它們在鋼中的作用。1硅  提高鋼中固溶體的強度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低；  硅能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強比；  耐腐蝕性。硅的質(zhì)量分數(shù)為15一20的高硅鑄鐵，是很好的耐酸材料。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時，表面也將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時的抗氧化性。缺點：使鋼的焊接性能惡化。2錳  錳能提高

22、鋼的淬透性。  錳對提高低碳和中碳珠光體鋼的強度有顯著的作用。  錳對鋼的高溫瞬時強度有所提高。缺點：  含錳較高時，有較明顯的回火脆性現(xiàn)象；  錳有促進晶粒長大的作用，因此錳鋼對過熱較敏感t在熱處理工藝上必須注意。這種缺點可用加入細化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服：  當錳的質(zhì)量分數(shù)超過1時，會使鋼的焊接性能變壞，  錳會使鋼的耐銹蝕性能降低。3鉻在鋼中的作用  鉻可提高鋼的強度和硬度。  鉻可提高鋼的高溫機械性能。  使鋼具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性  阻止石墨化  提高淬透性。缺點

23、：  鉻是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度    鉻能促進鋼的回火脆性。4）鎳在鋼中的作用  可提高鋼的強度而不顯著降低其韌性；  鎳可降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，即可提高鋼的低溫韌性；  改善鋼的加工性和可焊性；  鎳可以提高鋼的抗腐蝕能力，不僅能耐酸，而且能抗堿和大氣的腐蝕。5）鉬在鋼中的作用  鉬對鐵素體有固溶強化作用。  提高鋼熱強性  抗氫侵蝕的作用。  提高鋼的淬透性。缺點：  鉬的主要不良作用是它能使低合金鉬鋼發(fā)生石墨化的傾向。6）鎢在鋼中的作用  提高強

24、度  提高鋼的高溫強度。  提高鋼的抗氫性能。  是使鋼具有熱硬性。因此鎢是高速工具鋼中的主要合金元素。7）釩在鋼中的作用  熱強性。  釩能顯著地改善普通低碳低合金鋼的焊接性能。8）鈦在鋼中的作用  鈦能改善鋼的熱強性，提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強度；  并能提高鋼在高溫高壓氫氣中的穩(wěn)定性。使鋼在高壓下對氫的穩(wěn)定性高達600以上，在珠光體低合金鋼中，鈦可阻止鉬鋼在高溫下的石墨化現(xiàn)象。因此，鈦是鍋爐高溫元件所用的熱強鋼中的重要合金元素之一。9）鈮在鋼中的作用  鈮和碳、氮、氧都有極強的結(jié)合力，并與之形成相應的極為

25、穩(wěn)定的化合物，因而能細化晶粒，降低鋼的過熱敏感性和回火脆性。  有極好的抗氫性能。  鈮能提高鋼的熱強性10）硼在鋼中的作用   ；  提高鋼的淬透性。  提高鋼的高溫強度。強化晶界的作用。11）鋁在鋼中的作用  用作煉鋼時的脫氧定氮劑，細化晶粒，抑制低碳鋼的時效，改善鋼在低溫時的韌性，特別是降低了鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度；  提高鋼的抗氧化性能。曾對鐵鋁合金的抗氧化性進行了較多的研究；4AI即可改變氧化皮的結(jié)構(gòu)，加入6A1可使鋼在980C以下具有抗氧化性。當鋁和鉻配合并用時，其抗氧化性能有更大的提高。例如，含鐵50一55

26、、鉻30一35、鋁10一15的合金，在1 400C高溫時，仍具有相當好的抗氧化性。由于鋁的這一作用，近年來，常把鋁作為合金元素加入耐熱鋼中。  此外，鋁還能提高對硫化氫和V2O5，的抗腐蝕性。缺點：  脫氧時如用鋁量過多，將促進鋼的石墨化傾向。  當含鋁較高時其高溫強度和韌性較低。22合金元素對鋼的主要工藝性能的影響：  鋼的主要工藝性能有：冷態(tài)成型性、切削性、焊接性能、熱處理工藝性、鑄造性能等221 合金元素對鋼的冷態(tài)成型性的影響    冷態(tài)成型性：冷態(tài)成型包括許多不同的冷成型工藝，如深沖、拉延成型和彎曲等。其冷態(tài)成型工藝

27、性能優(yōu)劣涉及被變形材料的成分、組織和冷變形工藝參量（模具形狀、變形量、變形速度、潤滑條件等）。  與冷態(tài)成型性有關的材料性能參量有：低的屈服強度高的延伸率高的均勻伸長率高的加工硬化率（n值），高的深沖性參量（r值）適當而均勻的晶粒度；控制夾雜物的形狀和分布；游離滲碳體的數(shù)量和分布。1）冷軋薄鋼板：  碳：碳含量增加會使拉延能力變壞，因此絕大部分鋼板都采用低碳鋼。  錳：錳的影響和碳相似，但適當?shù)暮靠梢詼p輕硫的不良作用。  磷、硅：磷和硅溶于鐵素體引起強化并略影響塑性，降低拉延性能。2）熱軋鋼板  選用沖壓用熱軋鋼板時，既要考慮強度要求，也要考

28、慮沖壓性能。  碳：碳是對熱軋鋼板沖壓性能影響最大的元素。對于沖壓用的熱軋鋼板，一般不宜以增加碳的辦法來提高強度，應采用添加合金元素來提高鋼的強度。  硫：硫在鋼中形成硫化物夾雜，在軋制中拉長，分割金屬基體降低塑性，影響沖壓性能。222 合金元素對鋼的切削加工性的影響    非金屬夾雜物是決定鋼的切削性的主要因素。非金屬夾雜物的類型、大小、形狀、分布和體積百分數(shù)不同，對切削性的影響也不同。 為了達到改善鋼的切削性的目的，這些非金屬夾雜物必須滿足下列四個條件：在切削運動平面上，夾雜物必須作為應力集中源，從而引起裂紋和脆化切屑的作用。夾雜物必須具有

29、一定的塑性，而不致切斷金屬的塑性流變，從而損害刃具的表面。夾雜物必須在刃具的前面與切屑之間形成熱量傳播的障礙。夾雜物必須具有光滑的表面，而不能在刃具的側(cè)面作為磨料。鋼的切削性的提高主要還是通過加入易削添加劑，例如S、P、Pb、Bi、Ca、Se(硒)、Te(碲)等。 硫是了解最清楚和廣泛應用的易削添加劑。  當鋼中含足夠量的Mn時，S的加入將形成MnS夾雜物。加S的碳鋼可以提高切削速度25或更高，它取決于鋼的成分和S的加入量。 約1體積份額的MnS, 可以使高速鋼刃具的磨損速率迅速下降。MnS夾雜物在切削剪切區(qū)作為應力集中源，可以起裂紋源的作用，并隨后引起切屑斷裂。因此，隨著MnS體積

30、份額的增加，切屑破斷能力得到改善。 MnS夾雜物還可能在切屑刃具表面沉積為MnS薄層，這種薄層可以降低刃具與切屑的摩擦，導致切削溫度和切屑力的降低，并減少刃具的磨損或成為熱量傳播的障礙，從而延長刃具的使用壽命。 Pb是僅次于S的常用易削添加劑。  Pb對切削加工性的有益效應，不取決于MnS的存在，因而可以加到低S鋼和加S鋼中。在不添加S的鋼中，Pb以分散的質(zhì)點形式分布于鋼中。在加S鋼中，Pb首先與MnS結(jié)合。與S相似，Pb可以作為內(nèi)部潤滑劑降低摩擦力，并轉(zhuǎn)過來降低剪切抗力，并減小切屑與刃具的接觸面積，從而降低刃具的磨損。 近年來許多注意力已經(jīng)轉(zhuǎn)到通過Ca脫氧生產(chǎn)易削結(jié)構(gòu)鋼上。

31、0; 通過用Ca-Si和Si-Fe合金控制脫氧，可以形成特定的CaO-MnO-SiO2-Al2O3四元非金屬夾雜物，它在機加工時，將在刃具磨損表面沉積為一個薄層（約20m）。這種薄層是磨損的障礙，因而可延長碳化物刃具的使用壽命。223合金元素對鋼的焊接性的影響    鋼的焊接性是一個很復雜的工藝性能，因為它既與焊接裂紋的敏感性有關，又與服役條件和試驗溫度下所要求的韌性有密切聯(lián)系。 一般認為，高強度低合金鋼的焊接性是良好的，并且隨含碳量的降低，焊接性得到改善。 為此，國際焊接協(xié)會根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用碳當量為比較的基礎，由加入的各元素來計算和評定鋼材的焊接性能。

32、0; 其近似公式如下：  碳當量 = C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5  式中：元素符號代表該元素重量百分比。  碳當量越低，焊接性能越好。  碳當量0.35%，焊接性能良好；碳當量0.4-0.5%，焊接就較困難。第5章：常用金屬材料牌號表示方法1生鐵：11 煉鋼生鐵（即白口鐵）：     煉鋼生鐵按含硅（Si ）量劃分鐵號, 按含錳（Mn ）量分組，按含磷（P ）量分級，按含硫（S ）量分類。     具體牌號和標準見下表（根據(jù)GB717-82）鐵

33、種       煉鋼用生鐵鐵號       牌號       煉04       煉08       煉10      代號       L04    

34、;   L08       L10化學成分%       Si       0.45       >0.45-0.85       >0.85-1.25      Mn    &

35、#160;  一組       0.30          二組       >0.30-0.50          三組       >0.50      P

36、0;      一級       0.15          二級       >0.15-0.25          三級       >0.25-0.40 

37、0;    S       特類       0.02          一類       >0.02-0.03          二類     

38、0; >0.03-0.05          三類       >0.05-0.0712 鑄造用生鐵（即灰口鐵）      鑄造生鐵硅含量為1.25-3.6%。碳多以石墨狀態(tài)存在。斷口呈灰色，質(zhì)軟易切削加工。主要用來生產(chǎn)各種鑄鐵件原料如床身、箱體等。 鑄造用生鐵按含硅（Si）量劃分鐵號，按含錳（Mn）、磷（P）、硫（S）分組、級、類。     具

39、體牌號和標準見下表（根據(jù)YB/ T14 -91）：鐵種       煉鋼用生鐵鐵號       牌號       鑄34       鑄30       鑄26       鑄22     

40、  鑄18       鑄14      代號       Z34       Z30       Z26       Z22       Z18   

41、;    Z14化學成分%       C       >3.3      Si       >3.20-3.60       >2.80-3.20       >2.40-2.80 &

42、#160;     >2.00-2.40       >1.60-2.00       >1.25-1.60      Mn       一組       0.50       &#

43、160;  二組       >0.50-0.90          三組       >0.90-1.30      P       一級       0.06   

44、   S       一類       0.03          二類       0.0413 球墨鑄鐵用生鐵：球墨鑄造用生鐵也是一種鑄造生鐵，只是低硫低磷。低硫使碳充分在鐵中石墨化。低磷提高生鐵的機械性能；主要用于生產(chǎn)性能（機械性能）較好的球墨鑄鐵件。 球墨用生鐵也是按含硅（Si）量劃分鐵號，按含錳（M

45、n）、磷（P）、硫（S）分組、級、類。     具體牌號和標準見下表（根據(jù)GB1412-85）鐵種       球墨鑄鐵用生鐵牌號       Q10       Q12       Q16化學成分%       Si   

46、60;   0.45       >0.45-0.85       >0.85-1.25      Mn       一組       0.20          二組 

47、0;     >0.200.50          三組       >0.500.80      P       一級       0.05       &

48、#160;  二級       >0.050.06          三級       >0.060.08      S       特類       >0.080.10  

49、;        一類       0.02          二類       >0.020.03          三類       >0.030.042

50、鋼21 我國鋼材牌號表示方法概述：     鋼的牌號簡稱鋼號，是對每一種具體鋼產(chǎn)品所取的名稱。我國的鋼號表示方法，根據(jù)國家標準鋼鐵產(chǎn)品牌號表示方法（GB221-79）中規(guī)定，采用漢語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數(shù)字相結(jié)合的方法表示。即：1）鋼號中化學元素采用國際化學符號表示，例如Si、Mn、Cr等?；旌舷⊥猎赜肦E或Xt表示；2）產(chǎn)品名稱、用途、冶煉和澆注方法等，一般采用漢語拼音的縮寫字母表示，見表：GB標準鋼號中所采用的縮寫字母及其涵義名稱       漢字  

51、0;    符號       字體       位置屈服點       屈       Q       大寫       頭沸騰鋼       沸&#

52、160;      F       大寫       尾半鎮(zhèn)靜鋼       半       b       小寫       尾鎮(zhèn)靜鋼    

53、60;  鎮(zhèn)       Z       大寫       尾特殊鎮(zhèn)靜鋼       特鎮(zhèn)       TZ       大寫       尾氧氣轉(zhuǎn)爐（鋼） &

54、#160;     氧       Y       大寫       中堿性空氣轉(zhuǎn)爐（鋼）       堿       J       大寫     

55、  中易切削鋼       易       Y       大寫       頭碳素工具鋼       碳       T       大寫  

56、60;    頭滾動軸承鋼       滾       G       大寫       頭焊條用鋼       焊       H       大寫

57、       頭高級（優(yōu)質(zhì)鋼）       高       A       大寫       尾特級       特       E    

58、   大寫       尾鉚螺鋼       鉚螺       ML       大寫       頭錨鏈鋼       錨       M 

59、0;     大寫       頭礦用鋼       礦       K       大寫       尾汽車大梁用鋼       梁     

60、60; L       大寫       尾壓力容器用鋼       容       R       大寫       尾多層或高壓容器用鋼       高層  

61、;     gc       小寫       尾鑄鋼       鑄鋼       ZG       大寫       頭軋輥用鑄鋼     

62、60; 鑄輥       ZU       大寫       頭地質(zhì)鉆探鋼管用鋼       地質(zhì)       DZ       大寫       頭續(xù)表：電工用熱軋硅鋼 

63、;      電熱       DR       大寫       頭電工用冷軋無取向硅鋼       電無       DW       大寫    

64、;   頭電工用冷軋取向硅鋼       電取       DQ       大寫       頭電工用純鐵       電鐵       DT       大

65、寫       頭超級       超       C       大寫       尾船用鋼       船       C    

66、60;  大寫       尾橋梁鋼       橋       q       小寫       尾鍋爐鋼       鍋       g  

67、60;    小寫       尾鋼軌鋼       軌       U       小寫       頭精密合金       精       J&#

68、160;      大寫       中耐蝕合金       耐蝕       NS       大寫       頭變形高溫合金       高合   

69、60;   GH       大寫       頭鑄造高溫合金           K       大寫       頭3）鋼中主要化學元素含量（%）采用阿拉伯數(shù)字表示。22 我國鋼材牌號表示方法分類具體說明：  

70、60;  在此是以鋼材的用途分類作為表示方法分類的基礎：1）碳素結(jié)構(gòu)鋼：表示方法：Q+數(shù)字+（質(zhì)量等級符號）+（脫氧方法符號）+（專門用途的符號）     鋼號冠以“Q”，代表鋼材的屈服點；     “Q”后面的數(shù)字表示屈服點數(shù)值，單位是MPa。例如Q235表示屈服點（s）為235 MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼；     必要時鋼號后面可標出表示質(zhì)量等級和脫氧方法的符號。     質(zhì)量等級符號分別為A、B、C、D。  

71、;   脫氧方法符號：F表示沸騰鋼；b表示半鎮(zhèn)靜鋼：Z表示鎮(zhèn)靜鋼；TZ表示特殊鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼可不標符號，即Z和TZ都可不標。例如Q235-AF表示A級沸騰鋼。     專門用途的碳素鋼：例如橋梁鋼、船用鋼等，基本上采用碳素結(jié)構(gòu)鋼的表示方法，但在鋼號最后附加表示用途的字母。2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼表示方法：數(shù)字+（元素符號）+（脫氧方法符號）+（專門用途的符號）     鋼號開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，例如平均碳含量為0.45%的鋼，鋼號為“45”，它不是順序號，所以不能讀

72、成45號鋼。     錳含量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，應將錳元素標出，例如50Mn。     沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼及專門用途的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼應在鋼號最后特別標出，例如平均碳含量為0.1%的半鎮(zhèn)靜鋼，其鋼號為10b。3）碳素工具鋼表示方法：字母T+數(shù)字+（元素符號）+（質(zhì)量等級符號）     鋼號冠以“T”，以免與其他鋼類相混。     鋼號中的數(shù)字表示碳含量，以平均碳含量的千分之幾表示。例如“T8”表示平均碳含量為0.8%。 

73、0;   錳含量較高者，在鋼號最后標出“Mn”，例如“T8Mn”。     高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼的磷、硫含量，比一般優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼低，在鋼號最后加注字母“A”，以示區(qū)別，例如“T8MnA”。4）易切削鋼     表示方法：字母Y+數(shù)字+（元素符號）     鋼號冠以“Y”，以區(qū)別于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。     字母“Y”后的數(shù)字表示碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，例如平均碳含量為0.3%的易切削鋼，其鋼號為“Y30”。

74、     錳含量較高者，亦在鋼號后標出“Mn”，例如“Y40Mn”。5）合金結(jié)構(gòu)鋼表示方法：（專門用途符號）+數(shù)字+主要合金元素符號和數(shù)字+微量合金元素符號+（質(zhì)量等級符號）+（專門用途符號）     鋼號開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，如40Cr。     鋼中主要合金元素，除個別微合金元素外，一般以百分之幾表示。當平均合金含量1.5%時，鋼號中一般只標出元素符號，而不標明含量，但在特殊情況下易致混淆者，在元素符號后亦可標以數(shù)字“1”，例如鋼號“1

75、2CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者鉻含量為0.4-0.6%，后者為0.9-1.2%，其余成分全部相同。當合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%時，在元素符號后面應標明含量，可相應表示為2、3、4等。例如18Cr2Ni4WA。     鋼中的釩V、鈦Ti、鋁AL、硼B(yǎng)、稀土RE等合金元素，均屬微合金元素，雖然含量很低，仍應在鋼號中標出。例如20MnVB鋼中：釩為0.07-0.12%，硼為0.001-0.005%。     高級優(yōu)質(zhì)鋼應在鋼號最后加“A”，以區(qū)別于一般優(yōu)質(zhì)鋼。  

76、60;  專門用途的合金結(jié)構(gòu)鋼，鋼號冠以（或后綴）代表該鋼種用途的符號。例如鉚螺專用的30CrMnSi鋼，鋼號表示為ML30CrMnSi6）低合金高強度鋼表示方法：（專門用途符號）+數(shù)字+主要合金元素符號和數(shù)字+微量合金元素符號+（質(zhì)量等級符號）+（專門用途符號）     鋼號的表示方法，基本上和合金結(jié)構(gòu)鋼相同。     對專業(yè)用低合金高強度鋼，應在鋼號最后標明。例如16Mn鋼，用于橋梁的專用鋼種為“16Mnq”，汽車大梁的專用鋼種為“16MnL”，壓力容器的專用鋼種為“16MnR”。7）彈簧鋼 

77、;    彈簧鋼按化學成分可分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼兩類，其鋼號表示方法，前者基本上與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼相同，后者基本上與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。8）滾動軸承鋼表示方法：高碳鉻軸承鋼：字母G+Cr元素符號和數(shù)字滲碳軸承鋼：字母G+數(shù)字+主要合金元素符號和數(shù)字+微量合金元素符號+（質(zhì)量等級符號）     鋼號冠以字母“G”，表示滾動軸承鋼類。     高碳鉻軸承鋼鋼號的碳含量不標出，鉻含量以千分之幾表示例如GCr15。滲碳軸承鋼的鋼號表示方法，基本上和合金結(jié)構(gòu)鋼相同。9）合金工具鋼和高速工具鋼&#

78、160;    合金工具鋼鋼號的平均碳含量1.0%時，不標出碳含量；當平均碳含量1.0%時，以千分之幾表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。     鋼中合金元素含量的表示方法，基本上與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。但對鉻含量較低的合金工具鋼鋼號，其鉻含量以千分之幾表示，并在表示含量的數(shù)字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之幾表示的方法區(qū)別開來。例如Cr06。     高速工具鋼的鋼號一般不標出碳含量，只標出各種合金元素平均含量的百分之幾。例如鎢系高速鋼的鋼號表示為“W1

79、8Cr4V”。鋼號冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用鋼號。10）不銹鋼和耐熱鋼     鋼號中碳含量以千分之幾表示。例如“2Cr13”鋼的平均碳含量為0.2%，若鋼中含碳量0.03%或0.08%者,鋼號前分別冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。     對鋼中主要合金元素以百分之幾表示，而鈦、鈮、鋯、氮等則按上述合金結(jié)構(gòu)鋼對微合金元素的表示方法標出。11）焊條鋼     它的鋼號前冠以字母“H”，以區(qū)別于其他鋼類。

80、例如不銹鋼焊絲為“H2Cr13”，可以區(qū)別于不銹鋼“2Cr13”。12）電工用硅鋼鋼號由字母和數(shù)字組成。鋼號頭部字母DR表示電工用熱軋硅鋼，DW表示電工用冷軋無取向硅鋼，DQ表示電工用冷軋取向硅鋼。字母之后的數(shù)字表示鐵損值（W/kg）的100倍。鋼號尾部加字母“G”者，表示在高頻率下檢驗的；未加“G”者，表示在頻率為50周波下檢驗的。     例如鋼號DW470表示電工用冷軋無取向硅鋼產(chǎn)品在50赫頻率時的最大單位重量鐵損值為4.7W/kg。13）電工用純鐵它的牌號由字母“DT”和數(shù)字組成，“DT”表示電工用純鐵，數(shù)字表示不同牌號的順序號，例如DT3。在數(shù)

81、字后面所加的字母表示電磁性能：A高級、E特級、C超級，例如DT8A。普通及機械結(jié)構(gòu)用鋼板中常見的日本牌號  22華陽公司常用或常見日本鋼牌號表示方法和含義：221日本鋼材（JIS系列）的牌號中普通結(jié)構(gòu)鋼主要由三部分組成：第一部分（表示材質(zhì)：SSteel鋼、FFerrum鐵）+第二部分（表示形狀、種類、用途：PPlate表示板，TTube表示管，KKogu表示工具、SStructure表示結(jié)構(gòu)）+第三部分（表示特征數(shù)字，一般為最低抗拉強度）如：1）SS400第一個S表示鋼(Steel)，第二個S表示結(jié)構(gòu)（Structure），400為下限抗拉強度400MPa，整體表示抗拉強度

82、為400 MPa的普通結(jié)構(gòu)鋼。2）SPHC第一個S表示鋼(Steel)，第二個P表示板（Plate），第三個H表示熱（Heat），第四個C表示商業(yè)（Commercial），整體表示一般用熱軋鋼板及鋼帶。3）SPHD第一個S表示鋼(Steel)，第二個P表示板（Plate），第三個H表示熱（Heat），第四個D表示表示沖壓（Drawing），整體表示沖壓用熱軋鋼板及鋼帶。4）SPHE第一個S表示鋼(Steel)，第二個P表示板（Plate），第三個H表示熱（Heat），第四個E表示深沖壓，整體表示深沖用熱軋鋼板及鋼帶。5）SPCC第一個S表示鋼(Steel)，第二個P表示板（Plate），第三個

83、C表示冷（Cold），第四個C表示商業(yè)（Commercial），整體表示一般用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸В喈斢谥袊鳴195-215A牌號。其中需保證抗拉試驗時，在牌號末尾加T為SPCCT。6）SPCD第一個S表示鋼(Steel)，第二個P表示板（Plate），第三個C表示冷（Cold），第四個D表示表示沖壓（Drawing），整體表示沖壓用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸В喈斢谥袊?8AL（13237）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。7）SPCE第一個S表示鋼(Steel)，第二個P表示板（Plate），第三個C表示冷（Cold），第四個E表示深沖壓，整體表示深沖用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相當于中?8AL（5213）深沖鋼

84、。需保證非時效性時，在牌號末尾加N為SPCEN。     其它表示符號：     1）冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸д{(diào)質(zhì)代號：退火狀態(tài)為A，標準調(diào)質(zhì)為S，1/8硬為8，1/4硬為4，1/2硬為2，硬為1。     2）表面加工代號：無光澤精軋為D，光亮精軋為B。如SPCC-SD表示標準調(diào)質(zhì)、無光澤精軋的一般用冷軋?zhí)妓乇“?。再如SPCCT-SB表示標準調(diào)質(zhì)、光亮加工，要求保證機械性能的冷軋?zhí)妓乇“濉?22JIS機械結(jié)構(gòu)用鋼牌號表示方法為：    &

85、#160;  第一部分（SSteel鋼）+第二部分（含碳量：用中間值×100表示）+第三部分（字母代號：字母C表示碳      K表示滲碳用鋼）       如碳結(jié)卷板S20C其含碳量為0.18-0.23%。23部分寶鋼生產(chǎn)的特注寶鋼牌號表示方法：寶鋼1550冷軋產(chǎn)品牌號命名方法（一）沖壓用冷連軋鋼帶牌號命名方法1）一般沖壓用鋼：BLCB寶鋼（BAOSTEEL）縮寫；L低碳（Low Carbon）；C一般用（Commercial）2）抗時效性低屈服鋼：BLDB寶鋼（

86、BAOSTEEL）縮寫；L低碳（Low Carbon）；D沖壓用（Drawing）3）非時效性極深沖用鋼：BUFD（BUSD）B寶鋼（BAOSTEEL）縮寫；U超級（Ultra）；F成型（Formability）；D沖壓（Drawing）4）非時效性超深沖用鋼：BSUFDB寶鋼（BAOSTEEL）縮寫；SU超高級（Ultra+Super）；F成型（Formability）；D沖壓（Drawing）（二）冷成型用高強度冷連軋鋼帶牌號命名方法：B ×××××B寶鋼（BAOSTEEL）縮寫；×××最小屈服點值；×

87、;一般用V、X、Y、Z表示V：高強度低合金，屈服點與抗拉強度差值無規(guī)定X：V中屈服點最小值與抗拉強度最小值差別70MPaY：V中屈服點最小值與抗拉強度最小值差別100MPaZ：V中屈服點最小值與抗拉強度最小值差別140MPa×氧化物/硫化物夾雜控制（K：鎮(zhèn)靜、細晶粒；F：K+硫化物控制；O：K、F外）例：B240ZK、B340VK（三）抗凹陷性冷連軋鋼帶牌號命名方法：B ×××××B寶鋼（BAOSTEEL）縮寫×××最小屈服點值×強化方式（P：強化；H：烘烤硬化）×由1或2表示（1：超

88、低碳；2：低碳）例：B210P1：深沖壓用高強度鋼；B250P2：一般加工用含磷高強度鋼；B180H1：深沖用烘烤硬化鋼。第6章：部分常用鋼的牌號、性能和用途1部分常用鋼的牌號：鋼的類別    具體的產(chǎn)品牌號碳素結(jié)構(gòu)鋼    Q195    Q195F、Q195b、Q195   Q215    Q215AF、Q215Ab、Q215A、Q215BF、Q215Bb、Q215B   Q235