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纯金属

由单一金属元素组成的物质称为纯金属。目前已知的纯金属有80多种，如纯金、纯银、纯铁···等

纯金属在工业结构件中应用极少

合金

由一种金属元素为主体与另外一种或几种金属元素（或非金属元素）组成的物质称为合金。合金种类甚多，是工程构件的主要材料，如钢等。合金的综合性能优于纯金属

合金是工程结构件的主要原材料，应用广泛

黑色金属

生铁、铁合金、铸铁和钢。黑色金属是工业生产的主导性材料

有色金属

除黑色金属以外的金属及其合金统称为有色金属，如铜、铝、锌、铅、锡、镁、钛等及其合金

抗拉强度σb

金属材料抵抗拉伸破坏作用时的最大能力，其值按国家标准提供

MPa(N/m㎡)

抗压强度σbc

金属材料抵抗压缩破坏作用时的最大能力

抗弯强度σbb

金属材料抵抗弯曲变形破坏作用时的最大能力

抗剪强度τb

金属材料抵抗剪切变形破坏作用时的最大能力

σe

金属材料受到外力（如拉力）作用时，会产生变形（如伸长）；外力去除后，所产生的变形会消失，材料恢复原来形状。金属材料的这一性质称为弹性。材料受力超过某一数值，去除外力之后，材料不能完全恢复原来形状和尺寸，产生了塑性变形（残余变形）材料能够维持弹性变形范围的最大能力，称为弹性极限

MPa(N/mMPa(N/m㎡)

屈服极限σs

金属材料受外力作用超过其弹性极限时，即便外力不再增加了，材料的塑性变形也会不断加大，表明材料失去了抵抗变形的能力，处于屈服状态。

材料开始处于屈服状态的应力，称为屈服极限

MPa(N/m㎡)

条件屈服极限σ0.2

对于无明显屈服点的材料，规定其产生0.2％塑性变形时对应的应力，称为条件屈服极限

延伸率δ

金属材料标准试样在拉伸试验中被拉断，标定长度的伸长与原来长度的比值，称为延伸率δ

8=1-10x100%

=A/0x100%

断面收缩率

标准试样拉断后，其横截面积的减少与原面积之比称为断面收缩率

φ=A0-Ax100%=

=AA/x100%

布氏硬度HB（淬硬钢球测定用HBS；硬质合金球用HBW）

以一定负荷将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压人材料表面，保持规定时间后卸除负荷，测量材料表面的压痕，按公式计算所得的硬度

洛氏硬度HR

（HRC：负荷1471.1N）

（HRA：负荷588.4N）

（HRB：负荷980.1N）

以一定的负荷把淬硬钢球或顶角的120°的圆锥形金刚石压入器，压入材料表面，然后以材料表面上凹坑的深度来计算的硬度

维氏硬度HV

将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器以适当的压力压入材料表面，保持规定时间后，测量压痕对角线长度，再按一定公式计算出硬度的大小

a_k

将带有规定缺口的试样，在冲击机上冲断，材料所吸收的冲击力与试样缺口底部横截面积之比，称为材料冲击韧度

J/cm²

生铁（块）

将铁矿石放入高炉中冶炼成液态生铁浇铸成的块状产品

含碳量超过0.2％的铁碳合金。此外，尚含有硅、硫、磷、锰等元素

用于冶炼钢材或制成灰铸铁

铁合金

铁与一定量的硅、锰、钨、铬元素，组成的合金统称为铁合金

各种铁合金组成比例应控制在规定范围内

工业特种用料

铸铁

将铸造生铁放入熔铁炉中熔炼而成的产品为铸铁。用液态铸铁浇铸成的元件称铸件

同生铁

用作灰铸铁件的浇铸，可煅铸铁原料，球墨铸铁原料

将炼钢用生铁放入炼钢炉内冶炼，再把钢液浇铸成钢锭，轧制成各种钢材

含碳量＜0.2％的铁碳合金，其含硅、锰、硫、磷等均比生铁低

（1）按化学成分分类（2）按主要质量等级分类（3）按用途分类

非合金钢（＜）

低合金钢

合金钢（≥）

A1

B

Bi

0.10

0.0005

0.10

-

-

-

0

0.0005

010

Cr

0.30

0.30~0.50

0.50

Co

0.10

0.10

Cu

0.10

0.10~0.50

0.50

Mn

1.0

1.0~1.4

1.4

Mo

0.05

0.05~0.10

0.10

Ni

0.30

0.30~0.50

0.50

Nb

0.02

0.02~0.06

0.06

Pb

0.40

-

0.40

Se

0.10

-

0.10

Si

0.50

0.50~0.90

0.90

Te

0.10

-

0.10

Ti

0.05

0.05~0.13

0.13

V

0.04

0.04~0.12

0.12

W

0.10

一

0.10

Zr

0.05

0.05~0.12

0.12

La系每种元素

0.02

0.02~0.05

0.05

其他元素

0.05

-

0.05

1．普通质量非合金钢

不规定生产过程中需要特别控制质量要求，但需同时满足四个条件：

（1）钢为非合金化符合GB／T13304-1991对非合金元素含量要求（第一部分）

（2）不规定热处理（退火、正火、消除应力及软化处理不作为热处理对待）

（3）如产品标准或技术条件有规定，其特性值应符合下列条件：

①碳含量≥0.10％、硫或磷含量≥0.45％、氮含量≥0.007％；

②抗拉强度≤690MPa、屈服强度≤360MPa、延伸率≤33％；

③弯心直径最低值≥0.5x试样厚度、冲击功最低值（20℃，V形，纵向标准试样）≤27J、洛氏硬度HRB≥60；④未规定其他质量要求

（1）一般用途碳素结构钢（GB700中规定的A、B级钢）

（2）碳素钢筋钢，如Q235（GB／T13031)

（3）铁道用一般碳素钢，如轻轨、垫钣用钢（GB／T 11264）

2.优质非合金钢

除普通质量非合金钢和特殊质量非合金钢以外的非合金钢，生产过程中需要特别控制质量（如控制晶粒度，降低S.P含量，改善表面质量或增加工艺控制），以达到比普通质量非合金钢特殊的质量要求（如良好的抗脆断性能，良好的冷成型性能等），但其生产控制严格程度又不如特殊质量的非合金钢

（1）机械结构用优质碳素钢，如GB／T 699规定的条钢（70-85钢，65Mn、70Mn除外）

（2）工程结构用碳素钢，如GB700规定的质量等级为C，D级钢

（3）冲压薄钣的低碳结构钢，如GB／T 5213，GB／T 3276规定的优质碳素钢薄钣

（4）镀层板、带用的碳钢，如GB/T 2518、GB/T 2520、GB4174···等规定的镀锡、镀锌和镀铝板带及厚钣

（5）锅炉和压力容器用碳素钢，如GB／T 713、GB／T 3087等规定的碳素钢板

（6）船用碳素钢，如GB／T712规定的板管和型钢

（7）铁道用优质碳素钢，如GB2585规定重轨用钢

（8）焊条用碳素钢，如GB／T 13规的碳素钢，但成品分析S.P不大于0.25％的钢除外

（9）用于冷锻、冷挤压、冷拔有特殊要求的棒料和线材

（10）非合金切削结构钢

（11）电工用非合金钢板、带（无硅钢板）

（12）优质铸造碳素钢，如GB7659规定之铸造钢

3.特殊质量非合金钢

生产过程中需要特别严格控制质量和性能的非合金钢，并应符合下列条件之一：

（1）对要进行热处理的钢材，限制非金属杂质含量及淬火后硬度或韧性要求

（2）不进行热处理的钢材，含硫量0.25％，含磷≤0.25％

（3）具有规定的导电性能或磁性的钢材

（1）保证淬透性非合金钢（GB／T5216）；（2）铁道用特殊非合金钢（车轮用钢）；（3）兵器用非合金钢；（4）核设备用非合金钢；（5）特殊焊条非合金钢；（6）碳素弹簧钢；（7）特殊盘条钢、钢丝；（8）电磁纯铁；（9）原料纯铁

（1）冷成型用薄钢板

以最高强度（硬度）为主要特性的非合金钢，用作冷加工成型材料。强度高于规定值不得使用

（2）造船、压力容器、

管道用钢

以最低强度为主要特性的非合金钢。强度低于规定值者，不得在有关产品中使用

（3）线材、调质钢

限制碳含量为主要特性的非合金钢

（4）易切削钢

钢中含硫量不小于0.070％，并加入Pb，Bi，Te、Se或P元素

普通质量合金钢

冶炼时不规定生产过程中需要特别控制质量要求，用作一般用途的低合金钢，应满足下列要求：

①合金含量符号 GB／T 13304-1991对低合金钢的规定；

②不规定热处理；

③硫或磷含量≥0.045％、抗拉强度≤690MPa、屈服强度≤360MPa、延伸率≤26%％、弯心直径≥2x试件厚度、径≥2x

冲击动

①屈服强度≤360MPa的低合金度≤360MPa结构钢

②低合金钢筋（GB／T 1499）③铁道用一般低合金钢

④矿用一般低合金钢

优质低合金钢

在生产过程中需要特别控制质量（如晶粒度、降低S.P含量；改善表面质量等），以达到比普通质量非合金钢较特殊的要求（良好的抗脆断性，良好的冷成型性等），但其生产控制又不如特殊质量非合金钢严格（如不控制淬透性）

①可焊接的高强度结构钢，σs在360～420MPa之间；

②锅炉和压力容器用低合金钢；③造船用低合金钢；

④汽车、桥梁、铁道用低合金钢；⑤低合金耐候钢；

⑥矿用低合金钢；

⑦输油、气管用低合金钢

特殊质量低合金钢

生产过程中需要特别严格控制质量和性能（如S.P含量及纯度）的低合金钢，并符合下列要求：

①规定限制非金属夹杂物含量及内部材质均匀性，保证抗层状撕裂性能；②S．P的含量 0.025％；

③限定残余元素含量：Cu≤0.10%、Co≤0.05%%、V0.005%;

④规定低温冲击性能；

⑤可焊接高强度钢   σs≥420MPa

①核能用低合金钢；

②保证厚度方向性能的低合金钢；

③铁道用特殊低合金钢

④低温用低合金钢；

⑤舰船、兵器用低合金钢

（1）工程结构用合金钢

一般工程结构用合金钢；合金钢筋钢；压力容器用合金钢；地质、石油钻探用钢；高锰耐磨钢

（2）机械结构用合金钢

调质处理合金结构钢；表面硬化合金结构钢；冷塑性成型合金结构钢；合金弹簧钢

（3）不锈钢、耐蚀钢和耐热钢

不锈钢、耐酸钢、抗氧化钢和热强钢

（4）工具钢

合金工具钢、高速工具钢

（5）轴承钢

高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢和无磁轴承钢

（6）特殊物理性能钢

软磁钢、无磁钢和高电阻钢

（1）优质合金钢

生产过程中需要特别控制质量和性能，但其控制要求不如特殊质量合金钢严格

①一般工程结构用合金钢②合金钢筋钢

③电工用硅钢

④铁道、地质、石油钻探用合金钢

⑤S.P>0.＞0.035％耐磨钢

⑥硅锰弹簧钢

（2）特殊质量合金钢

生产过程中需要特别严格控制质量和性能的合金钢，除优质合金钢以外的其它合金钢都是特殊质量合金钢

①压力容器用合金钢②经热处理的合金钢筋钢③经热处理的钻探用合金钢④合金结构钢⑤合金弹簧钢⑥不锈钢⑦耐热钢⑧合金工具钢⑨高速工具钢⑩轴承钢⑪高电阻电热钢⑫无磁钢⑬永磁钢

（1）按钢中含碳量百分比分类

低碳钢（C≤0.25％）；中碳钢（0.25％＜C＜0.60％）；高碳

钢（(C≥0.≥0.60%)

（2）按冶炼时脱氧程度分类

沸腾钢，镇静钢；半镇静钢

（3）按炼钢炉分类

平炉钢，转炉钢，电炉钢

（4）按用途分类

结构钢，工具钢，特殊用钢

（1）轻有色金属及其合金

密度<4.5g/c㎡的金属及其合金此类轻金属化学活性大，与氧、硫碳等的化合物相当稳定

（2）重有色金属

其合金

密度＞4.5g／c㎡的金属，有铜、镍、铅、锌、钴、铋等及其合金

（3）贵金属及其

金

此类金属在地壳中储量少，开采和提取比较困难，价格贵，对氧和其它试剂较稳定，如金、银和铂及其合金

（4）稀有金属

在自然界含量稀少，难以从地壳中提取

主要有：稀有轻金属，钛、锂、铍、伽、铯等；

稀有高溶点金属，钨、钼、铌、钽、锆、钒；

稀有分散金属，镓、铟、铊、锗；

稀土金属，钪、钇、镧系金属；

稀有放射性元素，镭、锕

冶炼产品

各种有色金属的冶炼产品（工业纯和高纯度两种）

加工产品

（变形合金）

铜及铜合金、铝及铝合金、镁及镁合金、铅及铅合金、钛及钛合金，主要

以压力加工方法生产的棒、管、板、型、带、箔、条和线等半成品材料

铸造产品

铸造黄铜、铸造青铜、铸造铝合金和铸造镁合金

工业纯铝

L4 表示四号工业纯铝

以铜为主要合金元素的铝合金

以锰为主要合金元素的铝合金

以硅为主要合金元素的铝合金

以镁、硅为主要合金元素的铝合金

以其它元素为合金元素的铝合金

系列

系列

4xxx   系列

6xxx   系列

8xxx   系列

纯铜

纯铜

如：二号铜

T2

无氧铜

如：一号无氧铜

TU1

如：磷脱氧铜

TUP

黄铜

普通黄铜

铅黄铜

锡黄铜

铝黄铜

锰黄铜

铁黄铜

镍黄铜

硅黄铜

如：68黄铜

如：59-1铅黄铜

如90-1锡黄铜

如：77-2铝黄铜

如：58-2锰黄铜

如：59-1-1铁黄铜

如：65-5镍黄铜

如：80-3硅黄铜

H68

HPb59-1

HSn90-1

HA177-2

HMn58-2HFe59-1-1

HNi65-2

HSi80-3

青铜

锡青铜

铝青铜

铍青铜

硅青铜

锰青铜

镉青铜

铬青铜

如：6.5-0.1锡青铜

如：10-3-1.5铝青铜

如：1.9铍青铜

如：3-1硅青铜

如：5锰青铜

如：1镉青铜

如：0.5铬青铜

QSn6.5-0.1QA110-3-1.5

QBe1.9

QSi3-1

QMn5

QCd1

QCr0.5

纯镍

如：四号镍

N4

阳极镍

如：一号阳极镍

NY1

镍硅合金

如：0.19镍硅合金

NSi0.19

镍镁合金

如：0.1镍镁合金

NMg0.1

镍锰合金

如：2-2-1镍锰合金

NMn2-2-1

镍铜合金

如：28-2.5-1.5镍铜合金

NCu28-2.5-1.5

镍铬合金

如：10镍铬合金

NCr10

镍钴合金

如：17-2-2-1镍钴合金

NCo17-2-2-1

镍铅合金

如：3-1.5-1镍铅合金

NA13-1.5-1

镍钨合金

如：4-0.2镍钨合金

NW4-0.2

铅及其合金

纯铅

铅销合金

如：3号铅

如：二铅锑合金

PL3

PLSb2

锌及其合金

纯锌

锌铜合金

如：2号锌

如：1.5锌铜合金

Zn2

ZnCol.5

锡及其合金

纯锡锡锑合金锡铅合金

工业纯钛

钛合金

如：二号锡

如：2.5锡锑合金如：13.5-2.5锡铅合金

如：一号a型钛如：五号α型钛合金四号      β型钛合金

Sn2

SnSb2.5SnPb13.5-2.5

TAI

TAS

TC4