常用金属材料的显微组织观察
一、实验目的
观察几种常用合金钢、铸铁和有色金属的显微组织；
了解这些金属材料的成分、组织和性能的特点。
二、仪器与材料
仪器： XJP-2A( 单目 ) 金相显微镜； XJP-3C( 双目 ) 金相显微镜；
材料： 10 种常用金属材料
三、实验原理及教学内容
1 合金钢
在合金钢中，由于合金元素对相图及相变过程的影响，其显微组织比碳钢复杂得多，组成相除了合金铁素体、合金奥氏体、合金渗碳体外，还可能出现金属间化合物，其组织形态随钢种的不同而呈现出不同的特征。根据其用途可分为：合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。
? 40Cr 调质钢（合金结构钢）
合金调质钢是指调质处理后的合金结构钢，调质处理后具有高强度与良好的塑性及韧性。40表示含碳量0.4%，Cr是加入的合金元素，起着增加淬透性，使调质后的回火索氏体组织得到强化。回火索氏体以前我们学过，是由等轴状F和粒状渗碳体构成。
40Cr调质处理（淬火后高温回火） W18Cr4V退火
? W18Cr4V 高速钢（合金工具钢）
高速钢是一种高合金工具钢，具有高硬度、高耐磨性和高热硬性，还具有一定的强度、韧性和塑性。加入合金元素W提高热硬性；Cr可以提高钢的淬透性；加入合金元素V可显著提高钢的耐磨性和热硬性。
a. 铸态组织显微组织分为三个部分：晶界附近为骨骼状莱氏体共晶碳化物Fe4W2C及WC，严重地分割了基体，使钢受载时极易脆裂；晶粒外层为奥氏体分解产物—马氏体及残余奥氏体，因为它不易被浸蚀而呈亮色，常称为“白色组织”；晶粒的心部是δ共析体，为极细的共析组织，易受浸蚀而呈黑色，通常称为“黑色组织”。
b. 锻造和退火后的组织为了改善碳化物的不均匀性，生产上采用反复锻造的方法将共晶碳化物击碎使其分布均匀。为了去除锻造内应力，清除不平衡组织，降低了硬度，改善切削加工性能，为淬火提供良好的原始组织，必须对高速钢进行退火处理。经过860～880℃退火后，高速钢 W18Cr4V 的退火组织为较粗大的共晶碳化物颗粒及稍细的二次碳化物,分布在索氏体基体上。
c. 淬火及回火后的组织为保证高速钢的热硬性及高耐磨性，高速钢必须进行1280 ℃淬火及560 ℃ 2～3 次回火处理。淬火后的组织由淬火马氏体、残余奥氏体及粒状碳化物组成。由于淬火后的马氏体和残余奥氏体中合金元素含量较高，组织抗腐蚀能力很高，经4% 硝酸酒精溶液浸蚀后，马氏体和残余奥氏体呈白色，仅能显示原奥氏体的晶界和粒状合金碳化物。
为减少残余奥氏体量，消除应力，稳定组织，提高力学性能指标，淬火后W18Cr4V一般需在560℃进行三次回火，回火后的显微组织为暗黑色针状回火马氏体的基体上，分布着亮白色块状碳化物。
W18Cr4V1280℃淬火 W18Cr4V淬火+三次回火
? 1Cr18Ni9Ti 不锈钢（特殊性能钢）
在腐蚀介质中有抗腐蚀性能的钢是不锈钢。1Cr18Ni9Ti 是奥氏体型不锈钢。这类钢为了防锈，碳的质量分数较低，高含铬量是保证耐蚀性的主要因素，镍除了进一步提高耐蚀能力外，还扩大了奥氏体区域，从而在室温下能获得奥氏体组织。这种钢的平衡组织是奥氏体与合金碳化物，碳化物对材料耐蚀性有很大的损伤。为获得单一组织以提高耐蚀性，必须进行固溶处理：把钢加热到 1050～1150 ℃，使碳化物全部溶解，然后水淬，避免碳化物析出，在室温下得到单相奥氏体组织。奥氏体型不锈钢在450～850℃的加热和焊接时，晶界处会析出Cr23C6化合物，使晶界处贫铬，产生晶间腐蚀。加入Ti元素可形成稳定而弥散TiC 化合物，抑制铬碳化合物的产生和晶间腐蚀。1Cr18Ni9Ti由于耐腐蚀性高，所以要观察其组织就要用腐蚀性极强的浸蚀剂：王水溶液，其显微组织是单一的奥氏体，晶粒内有明显的孪晶。
1Cr18Ni9Ti
2 ．铸铁（Wc大于2.11的铁碳合金）
铸铁石墨化因铸铁成分及冷却速度不同得到不同组织：F+G、F+P+G、P+G。根据石墨的形态、大小和分布情况不同，铸铁分为：灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁。
?灰口铸铁
石墨呈黑灰色条片状分布在铁素体——珠光体基体上。由于存在大量的片状石墨降低了力学性能。解决的办法是进行变质处理：在浇铸前加入变质剂，细化石墨片。
?可锻铸铁
石墨呈灰黑色团絮状分布在亮白色的铁素体基体上。团絮状石墨大大减轻了石墨对基体金属的割裂作用，因而强度高，有一定的韧性、塑性。
?球墨铸铁石墨呈球状。
铁素体——珠光体球墨铸铁的显微组织中，暗黑色基体为珠光体，石墨周围的亮白色基体是铁素体，石墨呈牛眼状分布其上。球状石墨对基体的割裂影响最小，因而具有很高的强度、良好的韧性、塑性和切削加工性，可焊性也较好。
灰口铸铁可锻铸铁
球墨铸铁
3．有色金属
?铝合金
应用最广泛的铸造铝合金常称为硅铝明，典型的牌号为 ZL102，含硅11%～13%，其成份在共晶点附近，具有优良的铸造性能。但铸造后得到的组织是由粗大针状硅晶体和α固溶体（亮白色）所组成的共晶体以及初细小的初晶硅构成，这种粗大的针状硅晶体严重降低合金的塑性和韧性。为了提高硅铝明的力学性能，通常需要对其进行变质处理，即在浇注前向820～850℃合金溶液中加入占合金重量2～3%的变质剂（常用2/3NaF+1/3NaCl）。变质处理后的组织由初生α固溶体枝晶(白亮)及细的共晶体（黑色）组成，由于共晶中的硅呈细小的圆形颗粒，因而合金的强度和塑性显著提高。
硅铝明ZL102（未变质）硅铝明ZL102（变质后）
?铝合金
应用最广泛的铸造铝合金常称为硅铝明，典型的牌号为 ZL102，含硅11%～13%，其成份在共晶点附近，具有优良的铸造性能。但铸造后得到的组织是由粗大针状硅晶体和α固溶体（亮白色）所组成的共晶体以及初细小的初晶硅构成，这种粗大的针状硅晶体严重降低合金的塑性和韧性。为了提高硅铝明的力学性能，通常需要对其进行变质处理，即在浇注前向820～850℃合金溶液中加入占合金重量2～3%的变质剂（常用2/3NaF+1/3NaCl）。变质处理后的组织由初生α固溶体枝晶(白亮)及细的共晶体（黑色）组成，由于共晶中的硅呈细小的圆形颗粒，因而合金的强度和塑性显著提高。
单相黄铜（H90）双相黄铜（H62）
?铜合金
常用的铜合金是黄铜（铜锌合金）和青铜（铜锡合金）。由铜锌相图可知，wZn <39%的黄铜组织为单相α固溶体，这种黄铜称为α黄铜或单相黄铜。常用的代号有H90、H70等，其中H70由于强度高，塑性特别好，又有弹壳黄铜之称。单相黄铜H90经变形及退火后，其α晶粒呈多边形，并有大量退火孪晶。
WZn在39%～45%的黄铜具有（α和β'）两相组织，称为双相黄铜。双相黄铜H62地显微组织中，α相呈亮白色，β'相为黑色，是以CuZn化合物为基的有序固溶体，在456～468℃由β转变而成性能硬而脆。
?滑动轴承合金
作为滑动轴承合金，既需要有很好的耐磨性又要有足够的塑性和韧性以承受冲击和振动，所以要求轴承合金的组织应是软基体分布着硬质点（或是硬基体分布着软质点）。锡基和铅基滑动轴承合金（巴氏合金）是工业上应用最多的轴承合金。是以元素Sn为基础，加入少量锑和铜组成的合金（W Sb =11%，W Cu =6%），是一种软基体硬质点类型的轴承合金。其显微组织中暗黑色的为软基体α相，是Sb在Sn中的固溶体；白色块状为硬质点β'相，是以SbSn为基的有序固溶体；由于β'相比α相体积质量小，结晶时容易上浮，造成体积质量偏析，所以加入铜的作用就是形成熔点较高的Cu Sn化合物，并在结晶时首先析出，在液体中形成树枝状骨架，防止随后结晶的β'相上浮，减小体积质量偏析。组织中亮白色针状及星形就是Cu3Sn或Cu6Sn5化合物η相，也其硬质点作用。
锡基轴承合金
?问答题
根据观察，综合分析各类合金的显微组织特征及组织对性能的影响。
常用国内外钢材牌号对照表 中国 美国 日本 德国 英国 法国 前苏联 国际标准化组织 GB AST JIS DIN 、DINEN BS 、BSEN NF 、NFEN ΓOCT ISO 630 品 名 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 Q195 Cr.B Cr.C SS330 SPHC SPHD S185 040 A10 S185 S185 CT1K П CTlC П CTl ПC Q215A Cr.C Cr.58 SS 330 SPHC 040 A12 CT2K П—2 CT2C П—2 CT2ПC —2 Q235A Cr.D SS400 SM400A 080A15 CT3K П—2 CT3C П—2 CT3ПC —2 E235B Q235B Cr.D SS400 SM400A S235JR S235JRGl S235JRG2 S235JR S235JRGl S235JRG2 S235JR S235JRGl S235JRG2 CT3K П—3 CT3C П—3 CT3ПC —3 E235B Q255A SS400 SM400A CT4K П—2 CT4C П—2 CT4ПC —2 普 通 碳 素 结 构 钢 Q275 SS490 CT5C П—2 CT5ПC —2 E275A
中国 美国 日本 德国 英国 法国 前苏联 国际标准化组织 GB AST JIS DIN 、DINEN BS 、BSEN NF 、NFEN ΓOCT IS0 630 品 名 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 08F 1008 1010 SPHD SPHE 040A10 80K П 10 1010 S10C S12C CKl0 040A12 XCl0 10 C101 15 1015 S15C S17C CKl5 Fe360B 08M15 XCl2 Fe306B 15 C15E4 20 1020 S20C S22C C22 IC22 C22 20 25 1025 S25C S28C C25 IC25 C25 25 C25E4 40 1040 S40C S43C C40 IC40 080M40 C40 40 C40E4 45 1045 S45C S48C C45 IC45 080A47 C45 45 C45E4 50 1050 S50C S53C C50 IC50 080M50 C50 50 C50E4 优 质 碳 素 结 构 钢 15Mn 1019 080A15 15r
第一章材料的性能 第一节材料的机械性能 一、强度、塑性及其测定 1、强度是指在静载荷作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。材料的强度越大，材料所能承受的外力就越大。常见的强度指标有屈服强度和抗拉强度，它们是重要的力学性能指标，是设计，选材和评定材料的重要性能指标之一。 2、塑性是指材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。塑性指标用伸长率δ和断面收缩率ф表示。 二、硬度及其测定 硬度是衡量材料软硬程度的指标。 目前，生产中测量硬度常用的方法是压入法，并根据压入的程度来测定硬度值。此时硬度可定义为材料抵抗表面局部塑性变形的能力。因此硬度是一个综合的物理量，它与强度指标和塑性指标均有一定的关系。硬度试验简单易行，有可直接在零件上试验而不破坏零件。此外，材料的硬度值又与其他的力学性能及工艺能有密切联系。 三、疲劳 机械零件在交变载荷作用下发生的断裂的现象称为疲劳。疲劳强度是指被测材料抵抗交变载荷的能力。 四、冲击韧性及其测定 材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力被称为冲击韧性。。为评定材料的性能，需在规定条件下进行一次冲击试验。其中应用最普遍的是一次冲击弯曲试验，或称一次摆锤冲击试验。 五、断裂韧性 材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力称为断裂韧性。它是材料本身的特性。 六、磨损 由于相对摩擦，摩擦表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使接触表面不断发生尺寸变化与重量损失，称为磨损。引起磨损的原因既有力学作用，也有物理、化学作用，因此磨损使一个复杂的过程。 按磨损的机理和条件的不同，通常将磨损分为粘着磨损、磨料磨损、接触疲劳磨损和腐蚀磨损四大基本类型。
第二节材料的物理化学性能 1、物理性能：材料的物理性能主要是密度、熔点、热膨胀性、导电性和导热性。不同用 途的机械零件对物理性能的要求也各不相同。 2、化学性能：材料的化学性能主要是指它们在室温或高温时抵抗各种介质的化学侵蚀能 力。 第三节材料的工艺性能 一、铸造性能：铸造性能主要是指液态金属的流动性和凝固过程中的收缩和偏析的倾向。 二、可锻性能：可锻性是指材料在受外力锻打变形而不破坏自身完整性的能力。 三、焊接性能：焊接性能是指材料是否适宜通常的焊接方法与工艺的性能。 四、切削加工性能：切削加工性能是指材料是否易于切削。 五、热处理性能：人处理是改变材料性能的主要手段。热处理性能是指材料热处理的难易 程度和产生热处理缺陷的倾向。 第二章材料的结构 第一节材料的结合键 各种工程材料是由不同的元素组成。由于物质是由原子、分子或离子结合而成，其结合键的性质和状态存在的区别。 一：化学键 1：共价键 2：离子键 3：金属键 4：范德。瓦尔键 二：工程材料的键性 化学键：组成物质整体的质点(原子、分子、离子)间的相互作用力，成为化学键。 1：共价键：有些同类原子，例如周期表Ⅳa、Ⅴa、Ⅵa族中大多元素或电负性相差不大的原子相互接近时，原子之间不产生电子的转移，此时借共用电子对所产生的力结合，形成共价键，如金刚石、单质硅、SiC等属于共价键。 2：离子键：大部分盐类、碱类和金属氧化物在固态下是不导电的，熔融时可以导电。这类化合物为离子化合物。当两种电负性相差大的原子(如碱金属元素与卤素元素的原子)相互靠
金属材料代号和牌号大全 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多相关金属材料及金属加工设备展示，就在深圳机械展！ 钢种 中国GB 日本JIS 美国ASTM 德国 牌号牌号标准号钢号钢号材料号标准号 碳素钢板Q235-F SS41 G3101 A36 USt37-2 1.0112 DIN17100 Q235 SS41 G3101 A283-C RSt37-2 1.0114 DIN17100 Q255A SS50 G3101 A283-D (RSt42-2) 1.0134 DIN17100 (A3R) SPV24 G3115 A285-C 20g SB42 G3103 A515.Cr60 HⅡ 1.0425 DIN17155 (15g) SB35 G3103 A515.Cr55 HⅠ 1.0345 DIN17155 (25g) SB46 G3103 A515.Cr65 HⅢ 1.0435 DIN17155 25 SM41A G3103 DIN17100 低合金钢板16Mn SM50-B.C G3106 St52-3 1.0841 DIN17155 16MnR SM41B G3106 A299/A537-Ⅰ.Ⅱ 17Mn4 19Mn5 1.0841 1.8045 16MngC SPV36 G3115 St52-3 15MnVR SPV36 (WELTEN50) G3115 A225Gr.A.B WStE39 1.8930 15MnVgC (A633-GR.B) 15MnVNTR (K-TEN62M) A302-GR.B 18MnMoNbR A533-Gr.A.I 耐热钢板16Mo SB46M G3103 A204-Gr A.B 15 Mo3 1.5414 DIN17155 12CrMo SCMV1 G4109 A387-Gr.2 15CrMo SCMV2 G4109 A387-Gr.12 13 CrMo44 1.7335 DIN17155 12Cr2Mo1 SVMV4 G4109 A387-Gr.22 10 Mo910 1.7362 DIN17155
Q/NVC 惠州雷士光电科技有限公司企业标准 （技术手册） Q/NVC XXX-2011 常用材料参考手册 --------金属材料 2011年10月1日发布2011年12月1日实施 惠州雷士光电科技有限公司发布
目录 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语 4 常用碳素结构钢材 5 弹簧钢 6 镀锌钢板及钢带 7 常用不锈钢 8 铝合金板材 9 压铸铝合金 10 铜合金
常用金属材料参考手册 1 范围 本手册列举了常用钢材、不锈钢材、铝合金、铜合金的标记、性能参数及一般用途。为设计工程师、品检工程师提供依据。 2 规范性引用文件 2.1 GB/T 699《优质碳素结构钢》 2.2 GB/T 700《碳素结构钢》 2.3 GB/T 2518《连续热镀锌钢板及钢带》 2.4 ASTM A666《退火或冷加工奥氏体不锈钢薄板、钢带、厚板和扁钢》2.5 GB/T 16475《变形铝及铝合金状态代号》 2.6 GB/T 1222 《弹簧钢》 3 术语 3.1 抗拉强度（tensile strength）：是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致上的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。符号为RM，单位为MPA。 3.2 伸长率（elongation）：指金属材料受外力（拉力）作用断裂时，试棒伸长的长度与原来长度的百分比，伸长率按试棒长度的不同分为：短试棒求得的伸长率，代号为δ5，试棒的标距等于5倍直径长试棒求得的伸长率，代号为δ10，试棒的标距等于10倍直径，其中标距为用来测定试样应变或长度变化的试样部分原始长度。 4 常用碳素结构钢材 4.1 标记： 我司常用碳素结构钢建议采用国家标准牌号，具体参考：GB/T699及GB/T700，也可根据日本牌号（宝钢）如下： 厚度 牌号，如Q235、08AL、SPHC、SPHD、SPCC等 名称 4.2 碳素结构钢热轧薄钢板，参考GB/T700
国内外金属材料牌号对照表 国内外常用灰铸铁牌号对照 序号国别铸 1 中国— HT350 HT300 HT250 HT200 HT150 HT100 2 日本— FC350 FC300 FC250 FC200 FC150 FC100 3 美国 NO.60 NO.50 NO.45 NO.35 NO.30 NO.20 — 4 前苏联CЧ40 CЧ3 5 CЧ30 CЧ25 CЧ20 CЧ15 CЧ10 5 德国 GG40 GG35 GG30 GG25 GG20 GG15 — 6 意大利— G35 G30 G25 G20 G15 G10 7 法国 FGL400 FGL350 FGL300 FGL250 FGL200 FGL150 — 8 英国— 350 300 250 200 150 100 9 波兰 Z140 Z135 Z130 Z125 Z120 Z115 — 10 印度 FG400 FG350 FG300 FG260 FG200 FG150 — 11 罗马尼亚 FC400 FC350 FC300 FC250 FC200 FC150 — 12 西班牙— FG35 FG30 FG25 FG20 FG15 — 13 比利时 FGG40 FGG35 FGG30 FGG25 FGG20 FGG15 FGG10 14 澳大利亚 T400 T350 T300 T260 T220 T150 — 15 瑞典 O140 O135 O130 O125 O120 O115 O110 16 匈牙利 OV40 OV35 OV30 OV25 OV20 OV15 — 17 保加利亚— Vch35 Vch30 Vch25 Vch20 Vch15 — 国际标准18 — 350 300 250 200 150 100 (ISO) 泛美标准19 FG400 FG350 FG300 FG250 FG200 FG150 FG100 (COPANT) 20 中国台湾—— FC300 FC250 FC200 FC150 FC100 21 荷兰— GG35 GG30 GG25 GG20 GG15 — 22 卢森堡 FGG40 FGG35 FGG30 FGG25 FGG20 FGG15 — 23 奥地利— GG35 GG30 GG25 GG20 GG15 — 国内外常用球墨铸铁牌号对照
三、结构游戏的组织与指导 结构游戏又称“建筑游戏”，使用各种结构材料（如积木、积塑，沙石、泥，雪、金属材料等），通过想象和手的造型活动构造建筑工程物体的形象，实现对周围现实生活的反映。幼儿在堆砌、排列和组合的活动中，认识各种材料的性能，区别形体，学习空间关系知识和整体，部分的概念，发展感知觉，目测力、操作能力及创造性，可以自然地获得分解与合成各种形体的经验，并在使用材料中获得数量、高度、长度、上下、左右、宽窄、厚薄、对称等概念，取得组合、堆积、排列各种形体的经验，从而磨练幼儿的意志，培养做事认真，克服坚持到底的品质。因此结构游戏被称为是“塑造工程师的游戏”。此外，一些利用自然材料进行的活动，如玩沙、玩水、玩雪等也属于此类游戏。 （一）结构游戏环境的创设 1、平等、宽松、自主的心理环境 老师应以一颗童心来接纳每一个孩子，以与孩子平等的心态和孩子沟通，尊重幼儿的年龄特点和个性特点。孩子们能做的、能想的，让他们自己去做，去想；孩子们能探索，发现；孩子们能计划、安排的，让他们自己去计划安排；孩子们能选择判断的让他们自己去选择判断；孩子们能获取的，让他们自己去获取，成为游戏的主人。在宽松的环境中，幼儿顾忌少，可以充分地想象、交流，表现，有利于幼儿创新能力，自主性的培养。 某幼儿园提出的五个自主原则； 自主选择结构材料 自主选择操作方式 自主选择场地 自主选择玩伴 自主选择游戏主题 2、开放、丰富的物质环境 （1）拓展幼儿的活动空间。室内、（活动室、寝室）室外，走廊都可以成为幼儿游戏的空间。 （2）保证充足的游戏时间 （3）提供符合幼儿年龄特点的丰富的结构材料
小班：色彩鲜艳、大小适中、并便于操作的材料， 中班：种类各异的有一定难度需一定力度操作的材料 大班：精细的有难度的，创作余地更大的结合结构的材料 （4）广泛搜集废旧物品作为辅助材料 自然物和无毒无害的废旧物品是一种未定型的建构材料，能够一物多用，它与定型的材料相比，不仅经济实惠，价廉物美，而且还更有利于幼儿新思维和能力的培养。 纸箱，纸盒，挂历纸，冰糕盒，贝壳，鹅卵石、可乐瓶，吸管等等。 （5）及时更换，补充结构材料 随着幼儿的发展和幼儿多次摆弄同样的材料，幼儿也会玩腻，如果很少有幼儿去玩或很少幼儿专注地去玩这些结构材料，老师就要及时地更换这些材料，但是更换的频率也不能太快，以免幼儿的注意力过多地被材料的色彩和外形所吸引。 （二）结构游戏的指导 1. 游戏前 （1）知识准备: ①丰富并且加深幼儿对物体和建筑物的印象，这是开展建构游戏首先要做的。你让幼儿建构一些事物，如果幼儿不接触生活，不观察生活，对它们没有一点印象，你让孩子们如何去建构？所以只有让幼儿对生活中经常接触到的物体进行细致地观察，深入地了解，并形成丰富深刻的印象，这样孩子们才会有建构物体的愿望，有放手建构的能力。 引导幼儿观察日常生活中经常接触的、熟悉的物品，如幼儿的坐椅、吃饭的桌子、睡觉的小床、活动场地上的跷跷板、滑滑梯、独木桥等，教会幼儿观察的方法，养成幼儿细心观察的品质；接着创造条件制造机会让幼儿观察生活中常见或少见的物品（体），如电视机、电风扇、各类家具、小动物、汽车、飞机、轮船等，逐渐让幼儿养成对生活中碰到的事物都仔细观察的习惯，为下一步的建构活动打下了坚实的基础。 ②帮助幼儿认识结构材料，掌握结构活动的基本知识和技能。是开展好结构游戏的必要条件。识别材料（大小、形状、凹凸、颜色等特征），结构操作技
国内外常用金属材料牌号对照表 序列号 中国 CHINA GB1220 日本 JAPAN JIS 美国 USA 英国 UK BS970 BS144 9 德国 GERMANY DIN17440 DIN17224 法国 FRANCE NFA35-572 NFA35-576-58 2 NFA35-584 ANSI ASTM 11Cr17Mn6SUS201201-1S2010 0 21Cr18Mn8Ni5 N SUS202202 S2020 284S16X12CrNi177SZ12CN17.07 31Cr17Ni7SUS301301S3010 301S21X12CrNi188Z10CN18.09 41Cr18Ni9SUS302302S3020 302S25X5CrNi189Z6CN180.9 51Cr18Ni9Si3SUS302 B 302B S3021 5 6OCr18Ni9SUS304304S3030 304S15X2CrNi189Z2CN180.9 7O OCr19Ni10SUS304L304S3040 3 304S12Z5CN18.09A2 8OCr19Ni9N SUSNI 304N S30451 X2CrNiN1810Z2CN18.10N 9OOCr18Ni10N SUSLN 304L N S3045 3 X5CrNi1911Z8CN18.12 1 01Cr18Ni12SUS305305 S3050 305S19 1 12Cr23Ni13SUS309309 S3090 1 2Ocr23Ni13SUS309S309S S3090 8 1 3Ocr25Ni20SUS310S310S S3100 8 X5CrNiMo181 2 Z6CND17.12 1 4OCr17Ni12Mo 2 SUS316316S3160316S16 X2CrNiMo181 2 Z2CND17.12
《金属材料基础知识》 第一部分金属材料及热处理基本知识 一，材料性能：通常所指的金属材料性能包括两个方面： 1，使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能够正常工作，材料所应具备的性能，主要有力学性能（强度、硬度、刚度、塑性、韧性等），物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等）。 使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和寿命。 2，工艺性能即材料被制造成为零件、设备、结构件的过程中适应的各种冷、热加工的性能，如铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等方面的性能。工艺性能对制造成本、生产效率、产品质量有重要影响。 二，材料力学基本知识 金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当达到或超过某一限度时，材料就会发生变形以至于断裂。材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。 承压类特种设备材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等。这些指标可以通过力学性能试验测定。 1，强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。材料强度指标可以通过拉伸试验测出。抗拉强度σb和屈服强度σs是评价材料强度性能的两个主要指标。一般金属材料构件都是在弹性状态下工作的。是不允许发生塑性变形，所以机械设计中一般采用屈服强度σs作为强度指标，并加安全系数。 2，塑性材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。评
定材料塑性的指标通常用伸长率和断面收缩率。 伸长率δ=[（L1—L0）0]100% L0试件原来的长度L1试件拉断后的长度 断面收缩率φ=[（A1—A0）0]100% A0试件原来的截面积A1试件拉断后颈缩处的截面积 断面收缩率不受试件标距长度的影响，因此能够更可靠的反映材料 的塑性。对必须承受强烈变形的材料，塑性优良的材料冷压成型的性能好。 3，硬度金属的硬度是材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。 硬度与强度有一定的关系，一般情况下，硬度较高的材料其强度也较高，所以可以通过测试硬度来估算材料强度。另外，硬度较高的材料耐磨性也较好。 工程中常用的硬度测试方法有以下四种 （1）布氏硬度（2）洛氏硬度（3）维氏硬度 （4）里氏硬度 4，冲击韧性指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗的能量大小的特性。材料的冲击韧性通常是在摆锤式冲击试验机是测定的，摆锤冲断试样所作的功称为冲击吸收功。以表示，为断口处的截面积，则冲击韧性。在承压类特种设备材料的冲击试验中应用较多。 三金属学与热处理的基本知识 1，金属的晶体结构物质是由原子构成的。根据原子在物质内部的排
§6金属材料结构 金属材料结构包括晶体结构（FCC、BCC、HCP）及其缺陷、相结构（固溶体、中间相）和显微组织结构（共晶组织、共析组织、非金属夹杂物等）。 6.1纯金属材料的结构 常见纯金属的晶体结构有三种：面心立方结构（FCC）、体心立方结构（BCC）和密排六方结构（HCP）。 （1）面心立方结构（FCC）: Au、Ag、Al、Cu、Ni、Pb、厂Fe 等20 多种。 图2.32面心立方结构示意图 （2）体心立方结构（BCC）: Cr、W、Mo、V、Nb、a—Fe等30 多种 图2.33体心立方结构示意图 （3）密排六方结构（HCP）: Mg、Zn、Be、Cd等 图2.34密排六方结构示意图 三种晶体结构的晶胞结构细节见下表。 表2.4金属材料常见三种晶体结构细节
6.2实际金属材料的结构 实际使用的工业金属材料，即使体积很小，其内部的晶格位向也不是完全一致的，而是包含着许许多多的彼此间位向不同的小晶粒，即实际金属材料中包含 有面缺陷，是多晶结构。通常测定的金属性能是各个位向不同的晶粒的平均值，故显示出各向同性。事实上，即使在同一个晶粒内部，晶格位向也不是象理想晶体那样完全一致，而是存在着亚结构。所以，只有在亚结构内部，晶格的位向才是一致的。 另外，实际金属材料中也包含诸如空位、间隙原子、置换原子等面缺陷以及位错等线缺陷。 6.3合金的结构 6.3.1合金及相关概念 纯金属材料的制备困难，价格高，而且性能往往有一定的局限性，实际使用的工业金属材料多为合金。 合金：是由两种或两种以上的金属元素，或者由金属元素和非金属元素组成的具有金属特性的物质； 组元：组成合金的最基本的独立的物质，可以是金属元素、非金属元素或稳定的化合物； 相：成分、结构相同，性能均宜，并有界面与其它部分隔开的独立均匀的组成部分，合金中的基本相有固溶体和中间相两种； 组织：合金结构的微观形貌，可以是单相的，也可以是多相的 632固溶体 合金中的基本相包括固溶体和中间相（intermediate phase也称化合物）两大类。固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型。
第二章金属的组织结构 为什么不同材料具有不同性能，而且同一金属也有可能具有不同性能呢？大量研究证明：金属的性能除与金属的原子结构以及原子间的结合键有关外，还与金属原子的排列方式即组织结构有关。为此，本章将阐述金属组织结构的相关知识。 第一节金属的结晶 一、金属结晶的有关概念 金属能够以气态、液态和固态形式存在，并且在一定条件下这三种状态能够互相转变。金属由液态转变变为固态的过程叫凝固，又由于固态金属都是晶体，所以这一过程也称为结晶。 (一)晶体的概念 晶体是指原子（离子﹑分子）在三维空间呈有规则的周期性重复排列的物质。在自然界中，除了少数物质（如普通玻璃、松香等）以外，包括金属在内的绝大多数固体都是晶体。晶体的各项性能指标在不同方向上具有不同的数值，即各向异性，而非晶体则是各向同性的。自然界有些晶体的还具有规则的外形。晶体都具有固定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点，凝固总是在某一温度范围逐渐完成。 (二)金属结晶时的过冷现象 1. 理论结晶温度 从热力学角度来看，物质状态的稳定性是由该状态的自由能高低来决定的，总是自发地从自由能较高的不稳定状态向自由能较低的稳定状态转变。那么，物质中能够自动向外界释放出其多余的或能够对外界做功的这一部分能量就叫做“自由能（F）”。 图2-1所示的是同一金属在液态和固态时自由能随温度变化的曲线。由图可见，液态自由能F L和固态自由能F S都随温度升高而降低，但是结构不同，自由能随温度的变化是不同的，液态自由能降低得更快些，因此两条曲线交于T0温度。在T0温度，液态和固态的自由能恰好相等，两种状态具有同样的稳定性，固相和液相处于动态平衡，既不熔化，也不结晶。液态和固态自由能相等时所对应的温度T0，就是理论结晶温度或理论熔点。 2. 过冷现象 如果将液态纯金属缓慢冷却，每隔一定时间测量一次温度，最后把实验数据绘在“温度－时间”坐标中，便可得到图2-2所示的冷却曲线，图中T0表示理论结晶温度。由图可见，在结晶之前，冷却曲线连续下降。当液态金属冷却到结晶温度T0时，并不开始结晶。一直冷却到T0以下的某个温度T n时，液态金属才开始结晶，这种实际结晶过程只有在理论结晶温度以下才能进行的现象叫过冷现象。这是因为，要使液态金属进行结晶，就要使温度低于理论结晶温度，造成液相与固相间的自由能差（△F=F L-F S），即具有一定的结晶驱动力才可以。结晶发生时，由于“结晶潜热”（结晶时释放的能量）释放，补偿了冷却散失的热量，所以冷却曲线上出现“平台”，对应的温度T n称为实际结晶温度，平
常用模具材料牌号对照表类别中国钢号通用钢号钢材特性 塑胶模具钢 3Cr2Mo P20（美国） 618(瑞典) 预硬塑胶模具钢3Cr2NiMo 718（瑞典） P20+Ni(美国) 超预硬塑胶模具钢 钢 钢 冷作模具钢 CrWMn/SKS31/105W/Cr6高硬度，中等淬透性，价格低廉。 207-255 820-840 下料模、冲头、成型模、搓丝板顶出杆及小型塑料压模等。 9Mn2V/O2/DF-2 具有良好冲载能力，热处理变形小。≤229 780-800 厚度小于6mm 以下的小型冲压模具及切纸机、刀具等。
9CrWMn/O1/SKS3/DF-3/100Mn/CrW4 淬火变形小，具有良好的刃口保持能力，热处理变形小。197-241 820-840 薄片冲压模、手饰压花模等。 9SiCr/X100Cr/MoV51具有高硬度良好的韧性和较好的抗回火稳定性。197-241 860-880 下料模、冲头、搓丝板、压印模、顶出杆等 Cr5Mo1V/A2/SKD12/XW-10/210/Cr12空冷淬硬性铬钢，韧性极佳，高耐磨损性和抗腐蚀能力。≤255 950-1000 拉伸模、压花模、下料模、冲压模、及耐磨塑料模等。 并具有良好堆焊性217-241 880-910 应用于要求热处理变形小而施以火焰加热局部淬火的大型镶块模具及冲压厚度、≤7mm钢板大冲压模具和剪切下料模、切纸刀、 陶土模及轧辊等。 热作模具钢
5CrMnMo淬透性一般，价格较低，淬火后硬度和5CrNiMo相近，而塑性韧性相对低一些。197-241 820-850 用于制造形状简单，厚度小于250毫米的小型热锤锻 模。 5CrNiMo/L6/56Cr/NiMoV7淬火后综合力学性能较好，热强性和淬透性一般 197-241 830-860 用于制造形状简单，工作温度一般，厚度在250~350毫米之间的 中型热锤锻模块。 ≤240 抗 镁锌等金属长寿命压铸模具，部分高寿命耐磨塑料模具。 3Cr2W8V/H21/SKD5较5CrNiMo及H13在高温下有较高强度、硬度及抗回火稳定性，但韧性及抗热疲劳性能，抗熔融金属冲蚀性能不及H13 207-255 1100-1150 用于制造工作温度≥550℃并承受较高的静载荷，而冲击载荷较低的锻造 压力机模或热挤压模具。 塑料模具钢
常用模具材料牌号对照表 类别中国钢号通用钢号钢材特性 塑胶模具钢3Cr2Mo P20（美国）618(瑞典) 预硬塑胶模具钢 3Cr2NiMo 718（瑞典）P20+Ni(美国) 超预硬塑胶模具钢 4Cr13 S136（瑞典）抗腐蚀塑胶模具钢 1CrNi3 NAK80（日本）镜面塑胶模具钢 3Cr17Mo M300（奥地利）耐腐蚀塑胶模具钢 五金模具钢CrWMn SKS3（日本）不变形油钢 Cr12 Cr12MoV SKD11（日本）D3(美国) 耐磨韧性铬钢 Cr12Mo1V1 D2(美国) 热作模具钢4Cr5MoSiV1 SKD61（日本）通用热作模具钢 H13（美国） 8407（瑞典） 冷作模具钢 CrWMn/SKS31/105W/Cr6高硬度，中等淬透性，价格低廉。 207-255 820-840 下料模、冲头、成型模、搓丝板顶出杆及小型塑料压模等。 9Mn2V/O2/DF-2 具有良好冲载能力，热处理变形小。≤229 780-800 厚度小于6mm以下 的小型冲压模具及切纸机、刀具等。 9CrWMn/O1/SKS3/DF-3/100Mn/CrW4 淬火变形小，具有良好的刃口保持能力，热处理变形小。197-241 820-840 薄片冲压模、手饰压花模等。 9SiCr/X100Cr/MoV51具有高硬度良好的韧性和较好的抗回火稳定性。197-241 860-880 下料模、冲头、搓丝板、压印模、顶出杆等 Cr5Mo1V/A2/SKD12/XW-10/210/Cr12空冷淬硬性铬钢，韧性极佳，高耐磨损性和抗腐蚀能力。≤255 950-1000 拉伸模、压花模、下料模、冲压模、及耐磨塑料模等。 Cr12/D3/SKD1/X165Cr/MoV12高碳铬钢，具有高耐磨性和抗腐蚀能力。217-269 950-980 应用于小动载条件下要求高耐磨形状简单的拉伸模及冲载模。 Cr12MoV/X155Cr/VMo121具有良好的淬透性，高耐磨性，韧性高。 207-255 1000-1020 下料模、冲头、滚丝轮、剪刀片、冷镦模、陶土模及热固塑料成型模等。 Cr12Mo1V1/D2/SKD11/W-42具有良好的淬透性，高韧性，高耐磨损性，强韧性极佳，并具有良好的抗回火稳定性，热处理变形小。≤255 1000-1020 重型落料模、冷挤压模、深拉伸模、滚丝模、剪刀片、冷镦模、陶土模等。 7Cr7Mo2V2Si具有高韧性，高耐磨损性，热处理变形小。 241-269 1100-1150 适用于要求强韧性及高冲击载荷下工作的冷镦、冷冲等作业模具，特别适用于标准件和钢球
金属板材的选用及牌号 我们通常所说的板材，是指薄钢板（带）；而所谓的薄钢板，是指板材厚度小于4mm的钢板，它分为热轧板和冷轧板。众所周知，在家电制造领域里，冷轧板以及以冷轧板为原板的镀锌板的用途十分广泛，冰箱、空调、洗衣机、微波炉、燃气热水器等等的零件材料的选用都与它紧密相连。近年来，国外牌号钢材的大量涌入，丰富了国内钢材市场，使板材选用范围逐步扩大了，这对提高家电产品的制造质量，提供更丰富的款式和外观，起到了显而易见的作用；然而，由于国外的板材型号与我国板材牌号及标记不一致，再加上目前市面上很少有这方面专门介绍的资料和技术书籍，这给如何选用比较恰当的钢板带来了一定的困惑。 本文针对上述情况，介绍了在我国经常用到和使用最多的几个国家（日本、德国、俄罗斯）的冷轧薄钢板以及以冷轧板为原板的镀锌板的基本资料，并归纳出与我们国家钢板牌号的相互对应关系，借此提高我们对国外板材的识别和认知度，并能熟练选用之。 1 板材牌号及标记的识别 1.1 冷轧普通薄钢板 冷轧薄钢板是普通碳素结构钢冷轧板的简称，俗称冷板。它是由普通碳素结构钢热轧钢带，经过进一步冷轧制成厚度小于4mm的钢板。由于在常温下轧制，不产生氧化铁皮，因此，冷板表面质量好，尺寸精度高，再加之退火处理，其机械性能和工艺性能都优于热轧薄钢板，在许多领域里，特别是家电制造领域，已逐渐用它取代热轧薄钢板。 适用牌号：Q195、Q215、Q235、Q275； 符号：Q—普通碳素结构钢屈服点（极限）的代号，它是“屈”的第一个汉语拼音字母的大小写；1 95、215、235、255、275—分别表示它们屈服点（极限）的数值，单位：兆帕MPa（N/mm2）；由于Q235钢的强度、塑性、韧性和焊接性等综合机械性能在普通碳素结构钢中属最了，能较好地满足一般的使用要求，所以应用范围十分广泛。 标记：尺寸精度—尺寸—钢板品种标准 冷轧钢板：钢号—技术条件标准 标记示例：B-0.5×750×1500-GB708-88 冷轧钢板：Q225-GB912-89 产地：鞍钢、武钢、宝钢等 1.2 冷轧优质薄钢板 同冷轧普通薄钢析一样，冷轧优质碳素结构钢薄钢板也是冷板中使用最广泛的薄钢板。冷轧优质碳素薄钢板是以优质碳素结构钢为材质，经冷轧制成厚度小于4mm的薄板。
看我国， 中、美、日常用金属材料牌号对照 公、英制螺纹对照 公、英制表面粗糙度、光洁度对应表 （内部参考） 上海一冷开利空调设备有限公司 技术部 2003年8月
前言 本资料所列的金属材料牌号对照，是以中国标准（GB）的牌号为基础，对照国际标准（ISO）和美国、日本的材料牌号，凡化学成分及主要机械性能相同或相似的材料，分类予以考虑，由于各国对材料成分的规定和牌号的命名与方法不尽相同，而且各国生产和冶炼条件和方法也有差异，很多材料相似但不完全相同，因此在材料选用时应根据产品实际需要，作出选择。 英制螺纹转换为公制（米制）螺纹时，依据最接近的公称直径来确定。另外还应考虑到螺距，根据实际需要，在转换时可以向上或向下一档转换。 各栏中括号内系旧牌号，现一并录入以供参考。 资料中出现的标准代号说明如下： AA ---- 美国铝学会标准 AISI ---- 美国钢铁学会标准 ASTM ---- 美国材料和试验协会标准 AWS ---- 美国焊接学会标准 GB ---- 中国国家标准 JIS ---- 日本工业标准 ISO ---- 国际标准
目录 1．中、美、日常用金属牌号对照 A．碳素结构钢（Carbon structural steel） B．锅炉和压力容器用钢（Carbon steel for boiler and pressure vessel）C．优质碳素钢（Quality carbon structural steel） D．合金结构钢杯（Alloy structural steel） E．碳素工具钢板（Carbon tool steel） F．不锈钢板（Stainless steel） G．耐热钢（Heat-resisting steel） H．铸铁（Cast iron） I．焊条（Welding rod） J．铜及铜合金（Copper and copper alloy） K．铝及铝合金（Aluminum and aluminum alloy） 2．公英制螺纹对照 A．公英制普通螺纹对照 B．用螺纹密封的管螺纹 C．非螺纹密封的管螺纹 3．公英制表面粗糙度和表面光洁度对应表
附录A常用金属材料钢号对照表 钢材种类中国GB 美国ASME 日本JIS 德国DIN/欧洲EN 俄罗斯ГОСТ捷克CSN 碳钢 Q235A 20G SA-106A/B/C SA-210A/ C SA-283A/B/C/D STB42 St45.8/III HⅡ 20 20К 12022 低合金钢 15MoG SA-209 T1，T1a， T1b(20MoG) SA-335P1(20MoG) STBA12 15Mo3 16М150020 15CrMoG SA-213T12，T11 SA-335P12，P11 SA-182F12，F11 SA-387Gr.11，Gr.12 STBA22，STPA22 STBA23，STPA23 13CrMo44 15ХМ15121 12Cr2MoG SA-213T22 SA-335P22 SA-182F22 SA-387Gr.22,22L STBA24 STPA24 10CrMo910 - 15313 12CrMoVG - - 14MoV63 12ХМФ 15123 15128 12Cr1MoVG - - 12Cr1MoV 12ХМФ- 12Cr2MoWVTiB（G102）- - - - - 07Cr2MoW2VNbB SA-213T23 SA-335P23 HCM2S 住友7Cr W VMoNb9-6 - -
- SA-213T24 SA-335P24 - 7CrMoVTiB10-10 - - 15Ni1MnMoNbCu SA-213T36 SA-335P36 15NiCuMoNb5 (WB36) 15NiCuMoNb-5-6-4 - - 马氏体钢 10Cr9Mo1VNbN SA-213T91 SA-335P91 SA-182F91 SA-387Gr.91 STPA28 NF616 X10CrMoVNb9-1 - - 10Cr9Mo1W1VNbBN SA-213T911 SA-335P911 - X11CrMoWVNb9-1-1 E911 - - 10Cr9MoW2VNbBN SA-213T92 SA-335P92 SA-182F92 SA-387Gr.92 - X10CrWMoVNb9-2 - - 10Cr11MoW2VNbCu1BN SA-213T122 SA-335P122 SA-182F122 SA-387Gr.122 HCM12A 住友 SUS410J3DTB 三菱 - - - - - - X20CrMoV12-1 X20CrMoWV12-1 1Х12B2МФ 2Х12B2МФ - 奥氏体不锈钢 07Cr19Ni10 SA-213TP304H SUS304TB SUS304TP X5CrNi18-10 - - 10Cr18Ni9NbCu3BN SA-213S30432 Super304H 住友- - - 07Cr25Ni21NbN SA-213TP310HCbN S31042 - - - （HR3C）SA-213S31042 06Cr17Ni12Mo2 SA-213TP316/ TP316L SUS316 - - - 07Cr19Ni11Ti SA-213TP321 / TP321H SUS 321HTB X7CrNiTi18-10 - - 07Cr18Ni11Nb SA-213TP347/ TP347H SUS 347HTB X7CrNiNb18-10 - - 07Cr18Ni11NbFG SA-213TP347HFG - - - -