1、常用金屬材料金屬材料來源豐富， 并具有優(yōu)良的使用性能和加工性能，是機械工程中應用最普遍的材料，常用以制造機械設備、工具、模具，并廣泛應用于工程結構中。金屬材料大致可分為黑色金屬兩大類。黑色金屬通常指鋼和鑄鐵； 有色金屬是指黑色以外的金屬及其合金，如銅合金、鋁及鋁合金等。鋼鋼分為碳素鋼（簡稱碳鋼）和合金兩大類。碳鋼是指含碳量小于2.11%并含有少量硅、錳、硫、磷雜質的鐵碳合金。工業(yè)用碳鋼的含碳量一般為0.05% 1.35%。為了提高鋼的力學性能、工藝性能或某些特殊性能（如耐腐蝕性、耐熱性、耐磨性等），冶煉中有目的地加入一些合金元素（如Mn 、Si、Cr、Ni 、Mo、 W、V、 Ti 等），這種

2、鋼稱為合金鋼。（一）碳鋼1碳鋼的分類碳鋼的分類方法有多種，常見的有以下三種。（1）按鋼的含碳量多少分類分為三類：低碳鋼，含碳量0.25%；中碳鋼，含碳量為0.25%0.60%；高碳鋼，含碳量0.60%。（2）按鋼的質量（即按鋼含有害元素S、P 的多少）分類分為三類：普通碳素鋼，鋼中S、P 含量分別 0.055%和 0.045%；優(yōu)質碳素鋼，鋼中S、 P 含量均 0.040%；高級碳素鋼，鋼中S、 P 含量分別 0.030%和 0.035%。（3）按鋼的用途分類分為兩類：碳素結構鋼，主要用于制造各種工程構件和機械零件；碳素工具鋼，主要用于制造各種工具、量具和模具等。2碳鋼牌號的表示方法（1）碳素

3、結構鋼碳素結構鋼的牌號由屈服點“屈 ”字漢語拼音第一個字母Q、屈服點數值、質量等級符號（A 、B 、C、 D）及脫氧方法符號（F、 b、 Z）等四部分按順序組成。其中質量等級按 A 、B、C、D 順序依次增高， F 代表沸騰鋼，b 代表鎮(zhèn)靜鋼， Z 代表鎮(zhèn)靜鋼等。 如 Q235-AF 表示屈服強度為 235Mpa 的 A 級沸騰碳素結構鋼。（2）優(yōu)質碳素結構鋼優(yōu)質碳素結構鋼的牌號用兩位數字表示。這兩位數字代表鋼中的平均含碳量的萬分之幾。例如45 鋼，表示平均含碳量為0.45%的優(yōu)質碳素結構鋼。 08 鋼，表示平均含碳量為0.08%的優(yōu)質碳素結構鋼。（3）碳素工具鋼碳素工具鋼的牌號是用碳字漢語拼

4、音字頭T 和數字表示。其數字表示鋼的平均含碳量的千分之幾。若為高級優(yōu)質，則在數字后面加“A”。例如， T12 鋼，表示平均含碳量為1.2%的碳素工具鋼。 T8 鋼，表示平均含碳量為 0.8%的碳素工具鋼。 T12A，表示平均含碳量為 1.2%的高級優(yōu)質碳素工具鋼。3碳鋼的用途舉例Q195、Q215，用于鉚釘、開口銷等及沖壓零件和焊接構件。Q235、Q255，用于螺栓、螺母、拉桿、連桿及建筑、橋梁結構件。Q275，用于強度較高轉軸、心軸、齒輪等。Q345，用于船舶、橋梁、車輛、大型鋼結構。08 鋼，含碳量低，塑性好，主要用于制造冷沖壓零件。10、 20 鋼，常用于制造沖壓件和焊接件。也常用于制造

5、滲碳件。35、 40、45、50 鋼屬中碳鋼，經熱處理后可獲得良好的綜合力學性能，主要用制造齒輪、套筒、軸類零件等。這幾種鋼在機械制造中應用非常廣泛。T7、 T8 鋼，用于制造具有較高韌性的工具，如沖頭、鑿子等。T9、 T10、T11 鋼，用作要求中等韌性、高硬度的刃具，如鉆頭、絲錐、鋸條等。T12、T13 鋼，用于要求更高硬度、高耐磨性的銼刀、拉絲模具等。（二）合金鋼合金鋼的分類方法有多種，常見的有以下兩種。（1）按用途分類分為三類：合金結構鋼，用于制造各種性能要求更高的機械零件和工程構件；合金結構鋼，用于制造各種性能要求更高的刃具、量具和模具；特殊性能鋼，具有特殊物理和化學性能的鋼，如不銹

6、鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。（2）銨合金元素總含量多少分類分為三類：低合金鋼，合金元素總含量小于5%；中合金鋼，合金元素總含量為5%10%；高合金鋼，合金元素總含量大于10%。2合金鋼牌號的表示方法合金鋼是按鋼材的含碳量以及所含合金元素的種類和數量編號的。 鋼號首部是表示含碳量以及所含合金結構鋼與碳素結構鋼相同，以萬分之一的碳作為單位， 如首部數字為 45，則表示平均含碳量為0.45%；合金工具鋼以千分之一的碳作為單位，如首部數字為5，則表示平均含碳量為0.5%。 在表示含碳量的數字后面，用元素的化學符號表示出所含的合金元素。合金元素的含量以百分之幾表示，當平均含量小于1.5%時，只標明元素符號，不

7、標含量。如 25Mn2V ，表示平均含碳量為 0.25%，含錳量約為 2%，含釩量小于 1.5%的合金結構鋼。又如 9SiCr，表示平均含碳量為 0.9%，含硅、鉻都少于1.5%的合金工具鋼。 對于含碳量超過 1.0%的合金工具鋼，則在牌號中不表示含碳量。如 CrWMn 鋼，表示含碳量大于 1.0%并含有鉻、鎢、錳三種合金元素的合金工具鋼。但也有特例，高速鋼的含碳量小于 1.0%，牌號中也不表示含碳量。如 W18Cr4V 鋼，其含碳量僅為 0.7%0.8%。 特殊性能鋼牌號中也不表示方法基本上與合金工具鋼相同。如2Cr13，表示平均含碳量為0.2%，含鉻量約為 13%的不銹鋼。 有些特殊用鋼，

8、 則用專門的表示方法， 如滾動軸承鋼， 其牌號以 G 表示，不標含碳量，鉻的平均含量用千分之幾表示。如 GCr15，表示含鉻量為 1.5%的滾動軸承鋼。 對于高級優(yōu)質鋼，在鋼號末尾加一個“A”字，如 38CrMoAIA 。3合金鋼的用途舉例09MnNb 、16Mn、15MnTi 鋼屬低合金結構鋼，用于制造橋梁、車輛、鍋爐、油罐、建筑結構和化工容器等。14MnVTiRe 、14MnMoV 、18MnNb 、14CrMnMoVB 鋼用于制造大型船舶、重要橋梁、電站設備及鍋爐、化工、石油等中高壓容器。20Cr、20MnV 鋼，適于制造滲碳小齒輪、小軸、活塞銷等。20CrMnTi 鋼，常用于制造汽車、

9、拖拉機上的齒輪。18Cr2Ni4WA 、15CrMn2SiMo 、 20Cr2Ni4A 鋼，常用于制造大型滲碳齒輪和軸類件。40MnB、40Cr、35CrMo 、40CrMnMo 鋼，用于制造重要調質件，如主軸、曲軸、連連桿和齒輪等機械零件。65Mn、60Si2Mn 鋼屬彈簧鋼，主要用于制造截面小于25mm 的彈簧，如車箱板簧和機車板簧、扭桿簧等。GCr15、GsiMnMoV 鋼屬軸承鋼，主要用于制造滾動軸承的內圈、外圈和滾動體，也可用于制造冷沖模、冷軋輥等。CrWMn 、 CrMn 、9Mn2V 鋼，用于制造測量工具，如卡尺、千分尺、量規(guī)、塊規(guī)塞規(guī)等。W18Cr4V 、 W6Mo5C4V2

10、鋼，用于制造高速切削的刃具，如鉆頭、銑刀、滾刀、拉刀、鉸刀車刀等。5CrMnMo 、3Cr2W8V 鋼，屬熱模具鋼，用于制造熱鍛模、熱壓模、壓鑄模等。Cr12、Cr12MoV 鋼，屬冷模具鋼，用于制造冷沖模具、冷切剪刀具等。1Cr13、 2Cr13、3Cr13、 4Cr13 鋼，屬馬氏體不銹鋼，用于制造抗弱腐蝕性介質并承受沖擊載荷的零件，還可用來制造具有較高硬度和耐磨性的醫(yī)療工具等。1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti 鋼，屬奧氏體不銹鋼，用于制造耐硝酸、冷磷酸、有機酸及鹽、堿溶液腐蝕的設備零件。Mn13 鋼，屬耐磨鋼，用于制造拖拉機鏈軌板、挖掘機鏟齒、球磨機襯板、鐵路道岔等。15CrMo、

11、4Cr10Si2Mo 鋼，屬耐熱鋼，用于制造在高溫下工作的零件或構件。鑄鐵鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，它含有比碳鋼更多的硅、錳、硫、磷等雜質。工業(yè)上常用的鑄鐵含碳量為2.5% 4.0%。根據鑄鐵中碳的存在形式不同， 鑄鐵可分為白口鑄鐵可分為白口鑄鐵和灰口鑄鐵兩大類。（一）白口鑄鐵白口鑄鐵中的碳幾乎全部以Fe3 形式存在，斷口呈銀白色，性能硬而脆，很難進行切削加工， 工業(yè)上極少用來制造機械零件。 主要用作煉鋼原料或用于可鍛鑄鐵的毛坯。（二）灰口鑄鐵灰口鑄鐵中的碳大部分或全部以自由狀態(tài)的石墨形式存在，斷口呈暗灰色。根據灰口鑄鐵中石墨存在形式不同， 它又可分為普通灰口鑄鐵、 可鍛鑄鐵和球墨

12、鑄鐵等。1普通灰口鑄鐵簡稱灰口鑄鐵， 其石墨形態(tài)呈片狀。 由于片狀石墨的存在， 割裂了金屬基體組織，減少了承載的有效面積， 因此其綜合力學性能較低， 但其減振性、耐磨性、鑄造性及切削加工性較好，主要用于制造承受壓力的床身、箱體、機座、導軌等零件?；铱阼T鐵牌號的表示方法為“HT”加數字，其中 “HT”是灰鐵兩字漢語拼音的第一個字母，數字表示最低抗拉強度。常用的灰口鑄鐵牌號為 HT100、HT150、HT200、HT250、HT300 等。2可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經石墨化退火后而得到，其后墨形態(tài)呈團絮狀。 由于其石墨呈團絮狀，對金屬基體的割裂作用減小，故其抗拉強度、塑性、韌性都比灰口鑄鐵高，

13、主要用于制造一些形狀比較復雜而在工作中承受一定沖擊載荷的薄壁小型零件，如管接頭、農具等?？慑戣T鐵的牌號由 “KTH”或 “KTZ”加兩組數字組成。 其中 “KT”是可鐵兩字漢語拼音第一個字母，后面的 “H”表示黑心可鍛鑄鐵， “Z”表示珠光體可鍛鑄鐵。其后面的兩組數字分別表示材料的最低抗拉強度數值和最小伸長率數值。 其主要牌號有 KTH350-10 、KTZ550-04 等。3球墨鑄鐵球墨鑄鐵中石墨形態(tài)呈球狀。 由于球狀石墨對金屬基體的割裂作用更小， 因此它具有較高的強度、 塑性和韌性， 所以應用較廣， 在某些情況下可替代中碳鋼使用。主要用于制造受力較復雜、負荷較大的機械零件，如曲軸、連桿、齒

14、輪、凸輪軸等。球墨鑄鐵的牌號由 “QT”加兩組數字組成。其中 “QT”是球鐵兩字漢語拼音的第一個字母，兩組數字分別表示最低抗拉強度數值和最小伸長率數值。 主要牌號有 QT500-7、QT800-2 等。鑄鋼鑄鋼也是一種重要的鑄造合金， 其應用僅次于鑄鐵。 鑄鋼件的力學性能優(yōu)于各類鑄件，并具有優(yōu)良的焊接性能， 適于采用鑄焊聯合工藝制造重型鑄件。 生產上鑄鋼主要用于制造形狀復雜、 難于鍛造而又需承受沖擊載荷的零部件。 如機車車架、火車車輪、水壓機的缸和立柱、大型齒輪、軋鋼機機架等。常用的鑄鋼有碳素鑄鋼和合金鑄鋼兩大類， 其中碳素鑄鋼應用較廣， 約占鑄鋼件的 80%。一般工程用鑄鋼的牌號由 “ZG”

15、加兩組數字表示。其中 “ZG”為鑄鋼二字漢語拼音第一個字母，后面兩位數字分別表示材料的最小屈服強度值和最小抗拉強度值。如 ZG200-400、ZG270-500、ZG340-640 等。銅合金及鋁合金銅、鋁合金是工業(yè)上最常用的有色合金。 因具有某些特殊的使用性能， 使其成為現代工業(yè)技術中不可缺少的材料。（一）銅合金在純銅中加入某些合金元素（如鋅、錫、鋁、鈹、錳、硅、鎳、磷等） ，就形成了銅合金。 銅合金具有較好的導電性、 導熱性和耐腐蝕性， 同時具有較高強度和耐磨性。根據成分不同，銅合金分為黃銅和青銅等。1黃銅是以鋅為主要合金元素的銅合金。按照化學成分，黃銅分為普通銅和特殊黃銅兩種。（1）普通

16、黃銅 普通黃銅是銅鋅二元合金。由于塑性好，適于制造板材、棒材、線材、管材及深沖零件，如冷凝管、散熱管及機械、電器零件等。銅的平均含量為 62%和 59%的黃銅也可進行鑄造，稱為鑄造黃銅。（2）特殊黃銅為了獲得更高的強度、抗蝕性和良好的鑄造性能，在銅鋅合金中加入鋁、 硅、錳、鉛、錫等元素，就形成了特殊黃銅。 如鉛黃銅、錫黃銅、鋁黃銅、硅黃銅、錳黃銅等。鉛黃銅的切削性能優(yōu)良， 耐磨性好， 廣泛用于制造鐘表零件， 經鑄造制作軸瓦和襯套。錫黃銅的耐腐蝕性能好，廣泛用于制造海船零件。鋁黃銅中的鋁能提高黃銅的強度和硬度，提高在大氣中的抗蝕性， 鋁黃銅用于制造耐蝕零件。硅黃銅中的硅能提高銅的力學性能、耐磨性

17、的耐蝕性， 硅黃銅主要用于制造海船零件及化工機械零件。2青銅青銅原指銅錫合金，但工業(yè)上都習慣稱含鋁、硅、鉛、鈹、錳等的銅合金也為青銅，所以青銅實際上包括錫青銅、鋁青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等。青銅也分為壓力加工青銅和鑄造青銅兩類。（1）錫青銅以錫為主要合金元素的銅基合金稱錫青銅。工業(yè)中使用的錫青銅，錫含量大多在 3%14%之間。錫含量小于 5%錫青銅適于冷加工使用； 錫含量為 5% 7%的錫青銅適于熱加工； 錫含量大于 10%的錫青銅適于鑄造。 錫青銅在造船、化工、機械、儀表等工業(yè)中廣泛應用，主要用以制造軸承、軸套等耐磨零件和彈簧等彈性元件以及抗蝕、抗磁零件等。（2）鋁青銅以鋁為主要

18、合金元素的銅基合金稱鋁青銅。鋁青銅的力學性能比黃銅和錫青銅高。實際應用的鋁青銅的鋁含量在5%12%之間，含鋁為5%7%的鋁青銅塑性最好，適于冷加工使用。鋁含量大于7%8%后，強度增加，但塑性急劇下降， 因此多在鑄態(tài)或經熱加工后使用。鋁青銅的耐磨性以及在大氣、海水、海水碳酸和大多數有機酸中的耐蝕性，均比黃銅和錫青銅高。鋁青銅可制造齒輪、軸套、蝸輪等高強度抗磨零件以及高耐蝕性彈性元件。（ 3）鈹青銅 以鈹為基本元素的銅合金稱鈹青銅。鈹青銅的含鈹量為1.7%2.5%。鈹青銅的彈性極限、疲勞極限都很高，耐磨性和抗蝕性優(yōu)異，具有良好的導電性和導熱性， 還具有無磁性、 受沖擊時不產生火花等優(yōu)點。 鈹青銅主要用于制作精密儀器的重要彈簧、 鐘表齒輪、高速高壓下工作的軸承、 襯套以及電