几种常见的有色金属及合金钢

常用金属材料金属材料来源丰富，并具有优良的使用性能和加工性能，是机械工程中应用最普遍的材料，常用以制造机械设备、工具、模具，并广泛应用于工程结构中。

金属材料大致可分为黑色金属两大类。

黑色金属通常指钢和铸铁；有色金属是指黑色以外的金属及其合金，如铜合金、铝及铝合金等。

1.2.1 钢钢分为碳素钢（简称碳钢）和合金两大类。

碳钢是指含碳量小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、磷杂质的铁碳合金。

工业用碳钢的含碳量一般为0.05%～1.35%。

为了提高钢的力学性能、工艺性能或某些特殊性能（如耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等），冶炼中有目的地加入一些合金元素（如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等），这种钢称为合金钢。

（一）碳钢1．碳钢的分类碳钢的分类方法有多种，常见的有以下三种。

（1）按钢的含碳量多少分类分为三类：低碳钢，含碳量<0.25%；中碳钢，含碳量为0.25%～0.60%；高碳钢，含碳量>0.60%。

（2）按钢的质量（即按钢含有害元素S、P的多少）分类分为三类：普通碳素钢，钢中S、P含量分别≤0.055%和0.045%；优质碳素钢，钢中S、P含量均≤0.040%；高级碳素钢，钢中S、P含量分别≤0.030%和0.035%。

（3）按钢的用途分类分为两类：碳素结构钢，主要用于制造各种工程构件和机械零件；碳素工具钢，主要用于制造各种工具、量具和模具等。

2．碳钢牌号的表示方法（1）碳素结构钢碳素结构钢的牌号由屈服点“屈”字汉语拼音第一个字母Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z）等四部分按顺序组成。

其中质量等级按A、B、C、D顺序依次增高，F代表沸腾钢，b代表镇静钢，Z代表镇静钢等。

如Q235-A·F表示屈服强度为235Mpa的A 级沸腾碳素结构钢。

（2）优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。

这两位数字代表钢中的平均含碳量的万分之几。

例如45钢，表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。

91常见的金属材料
一、常见金属材料
1、钢材：钢是由铁和碳组成的合金材料，具有较强的延展性，可以
根据需要改变形状，是机械制造中最常用的材料，常见的金属材料有碳钢、合金钢、不锈钢、特殊钢等。

2、铝合金：铝合金是由铝和其他金属（锰、镁、锌、铜等）混合而
成的金属材料，具有较强的延展性和耐腐蚀性。

3、黄铜：黄铜是由铜和锡混合而成的金属材料，它具有良好的导电
性和耐腐蚀性，是电子电路等装置中常用的材料。

4、镍：镍是一种白色的金属，具有良好的导热性和较强的耐腐蚀性，能抵抗恶劣的环境，常被用于冶炼、化学、军事和工业等领域。

5、钛合金：钛合金是一种金属结构材料，它以活性钛为主要成分，
添加其他金属元素而成，具有优异的耐腐蚀性、优异的强度、优异的机械
性能和良好的可塑性，在航空航天、化学装备、船舶等行业中有广泛的应用。

6、锌：锌是一种灰黑色的金属，耐腐蚀性强，可以用于防止金属表
面的腐蚀，是空调、冰箱、汽车、电子产品等产品中常用的材料。

7、硅钢：硅钢是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨性强的金属材料，由铬
钢和含硅金属元素混合而成。

初三化学教学教案：几种常见的金属 知识目标 1.常识性介绍我国钢铁工业的发展。

2.常识性介绍几种常见的金属及合金的应用。

3.了解生铁和钢的成分和机械性能的主要差别。

4.掌握含杂质物质的化学方程式的计算。

能力目标 在生铁的种类及特性的教学中，可以启发学生用辩证的观点来认识生铁的共性，不同种类生铁的个性及它们之间的区别。

培养学生科学的思维方法;通过我国古代的成就，使学生增强民族自信心和自豪感，增强学生的爱国主义激情。

通过几种金属的介绍和实物展示，使学生认识到金属单质色彩丰富。

由于金属具有良好的延展性，所以金属材料的造型众多，应用广泛，从而向学生渗透物质美，物质用途美。

情感目标 培养学生的自学能力和化学计算技能。

教学建议 关于生铁和钢的教材分析 生铁和钢的一些物理性质有很大差异，但是它们的化学成分又极为相近，所以二者关系密切。

本节教材指出，生铁和钢都是铁合金。

由于初中学生所学的金属知识较少，目前很难理解合金的概念。

教材只简介了几种具体的铁合金(白口铁、灰口铁、球墨铸铁、碳素钢、合金钢)的成分和性质上的差异，以及它们的用途。

因此教学中对合金概念不必做过高要求。

教材中生铁的概念是从合金的角度来定义的：生铁是含碳量在2%～4.3%之间的铁合金。

这样的定义，事实是讲生铁是含碳量的幅度较宽的一组铁合金。

含碳量在定义范围之内的所有铁合金，都具有相类似的特性，例如硬度高、机械性能差、性脆、不易机械加工等等，这类铁合金统称之为生铁。

为了使学生了解各种不同种类生铁的差异性，除了应该使学生了解铁合金的共性之外，还应引导学生了解影响合金性质的其他因素。

例如，铁合金中含碳量的多少、含其他杂质元素的不同以及碳元素在合金中存在的形态的不同等，都会对生铁的性质造成很大的影响。

教材把生铁分为白口铁。

灰口铁和球墨铸铁的分法，就是以铁合金中碳元素存在形态不同为依据来加以区分的。

启发学生用辩证的观点来认识生铁的共性和不同种类生铁的个性及它们之间的区别，对培养学生科学的思维方法是必要的。

金属的分类黑色金属：通常指铁，锰、铬及它们的合金（主要指钢铁）。

锰和铬主要应用于制合金钢，而钢铁表面常覆盖着一层黑色的四氧化三铁，所以把铁、锰、铬及它们的合金叫做黑色金属。

这样分类，主要是从钢铁在国民经济中占有极重要的地位出发的。

有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。

有色金属可分为四类：（1）重金属，如铜、锌、铅、镍等；（2）轻金属，如钠、钙、镁、铝等；（3）贵金属，如金、银、铂、铱等；（4）稀有金属，如锗、铍、镧、铀等。

轻金属：密度在4.5 g·cm-3以下的金属叫轻金属。

例如钠、钾、镁、钙、铝等。

周期系中第ⅠA、ⅡA族均为轻金属。

重金属：一般是指密度在4.5 g·cm-3以上的金属叫重金属。

例如铜、锌、钻、镍、钨、钼、锑、铋、铅、锡、镉、汞等，过渡元素大都属于重金属。

贵金属：贵金属通常是指金、银和铂族元素。

这些金属在地壳中含量较少，不易开采，价格较贵，以是叫贵金属。

这些金属对氧和其他试剂较稳定，金、银经常使用来制造装饰品和硬币。

罕见金属：罕见金属通常指在天然界中含量较少或分布稀散的金属。

它们难于从原估中提取，在工业上制备及使用较晚。

罕见金属跟通俗金属没有严厉的边界，若有的罕见金属在地壳中的含量比铜、汞、镉等金属还要多。

有色金属的分类：1）有色纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和罕见金属五类。

2）有色合金按合金系统分：重有色金属合金、轻有色金属合金、贵金属合金、稀有金属合金等；按合金用途则可分：变形（压力加工用合金）、铸造合金、轴承合金、印刷合金、硬质合金、焊料、中间合金、金属粉未等。

3）有色材按化学成分分类：铜和铜合金材、铝和铝合金材、铅和铅合金材、镍和镍合金材、钛和钛合金材。

按外形分类时，可分为：板、条、带、箔、管、棒、线、型等种类。

玄色金属分类：一、钢的分类1、按品质分类1)普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）2)优质钢（P、S均≤0.035%）3)高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）2.按化学成分分类1)碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）；c.高碳钢（C≤0.60%）。

合金钢材1. 简介合金钢是一种由铁和其他元素（如碳、铬、镍、钼等）合金化制成的钢材。

相比普通钢材，合金钢具有更高的强度、硬度和耐磨性。

由于其出色的性能，合金钢广泛用于制造工程机械、汽车零部件、航空航天器材和船舶等领域。

2. 合金钢的种类合金钢可以根据其成分和性能分为多种不同的类型，下面介绍几种常见的合金钢。

2.1. 碳钢碳钢中主要合金元素是碳，通常含碳量在0.2%至2.11%之间。

碳可以提高钢的硬度和强度，但会降低其韧性。

碳钢广泛应用于建筑和桥梁等领域。

2.2. 铬钢铬钢中添加了铬元素，通常含铬量在12%至30%之间。

铬能提高钢的耐腐蚀性和抗氧化性能。

铬钢常用于制造不锈钢、汽车零部件和压力容器等。

2.3. 镍钢镍钢中加入了镍元素，通常含镍量在3%至25%之间。

镍能提高钢的韧性和耐腐蚀性。

镍钢广泛应用于船舶和航空航天器材等领域。

2.4. 钼钢钼钢中添加了钼元素，通常含钼量在0.25%至5%之间。

钼能提高钢的强度和韧性，同时还具有耐磨性和耐高温性能。

钼钢常用于制造高速切削工具和先进的合金材料。

3. 合金钢的制造合金钢的制造过程可以分为以下几个步骤：3.1. 配料首先，根据合金钢的配方要求，将铁矿石、废钢、回炉料等原料按照一定比例混合。

同时，根据不同的合金元素要求，加入适量的合金元素粉末。

3.2. 炼钢配料完成后，原料进入炼钢炉进行冶炼。

在冶炼过程中，高温下的还原剂将氧化铁还原为金属铁，并与合金元素结合，形成合金钢。

3.3. 出钢冶炼完成后，将熔融的合金钢浇铸成坯料。

根据需要，坯料可以进一步加工成不同形状的钢材，如板材、型材、圆钢等。

3.4. 热处理为了提高合金钢的性能，常常需要进行热处理。

常见的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火等。

通过热处理，可以改善合金钢的硬度、强度和韧性。

4. 合金钢的应用合金钢由于其优异的性能，被广泛应用于各个领域。

•在工程机械制造中，合金钢可用于制造挖掘机斗齿、履带链轮以及高强度的传动轴等零部件。

钢材的一般知识一、黑色金属、钢和有色金属在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢与有色金属的基本概念。

1、黑色金属是指铁和铁的合金。

如钢、生铁合金、铸铁等。

钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。

生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。

把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。

铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金，铁合金是炼钢的原料之一，在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。

2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。

钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。

通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。

钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。

3、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、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。

另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。

以上这些有色金属都称为工业用金属，此外还有贵重金属：铂、金、银等和稀有金属，包括放射性的铀、镭等。

二、钢的分类钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。

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。

钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下八种：1、按品质分类(1) 普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）(2) 优质钢（P、S均≤0.035%）(3) 高级优质钢（P＜0.035%，S≤0.030%）2.、按化学成份分类1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（0.25＜C≤0.60%）；c.高碳钢（C＞0.60%）。

2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）b.中合金钢（合金元素总含量为5~10%）c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。

铜铝铅锌锡镍钴钨钼锑镁金银铂钯铟铋镉钛硅锗锂不锈钢铁合金金属知识金属分为黑色金属和有色金属两大类。

黑色金属包括铁、铬、锰；有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外的所有金属，大致按其密度、价格、在地壳中的储量及分布情况和被人们发现与使用情况的早晚等可将有色金属分为以下五类。

（1）轻有色金属：指密度小于4.5的有色金属。

包括铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡。

（2）重有色金属：指密度大于4.5的有色金属。

包括铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋等。

（3）贵金属：指在地壳中含量少，开采和提取都比较困难，对氧和其它试剂稳定，价格比一般金属贵的有色金属。

包括金、银、铂、钯、锇、铱、钌、铑。

（4）半金属：一般指硅、硒、碲、砷和硼五种元素。

其物理化学性质介于金属和非金属之间。

如砷是非金属，但它能传热和导电。

（5）稀有金属：稀有金属并不是说稀少，只是指在地壳中分布不广，开采冶炼较难，在工业应用较晚，故称为稀有金属。

包括锂、铍、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、铼、镓、铟、锗、鉈等。

黑色金属和有色金属共同构成现代材料体系，是国民经济和人民日常生活以及国防工业、科学技术发展必不可少的基础材料和重要的战略物资。

农业、工业、国防和科学技术现代化都离不开黑色金属和有色金属。

例如飞机、导弹、火箭、卫星、核潜艇等尖端武器以及原子能、电视、通讯、雷达、电子计算机等尖端技术所需的构件或部件大都是由有色金属中的轻金属和稀有金属制成的；此外，没有镍、钴、钨、钼、钒、铌等有色金属也就没有合金钢的生产。

有色金属在某些用途（如电力工业等）上的用量也是相当可观的。

现在世界上许多国家，尤其是工业发达国家，竞相发展有色金属工业，增加有色金属的战略储备。

中国有色金属资源丰富，品种比较齐全。

钨和稀土等金属的储量居世界第一位，铅、镍、汞、铝、铌等金属的储量也相当丰富。

在矿产资源中，有色金属是中国的一大优势。

中国有色金属工业发展很快，已经形成了从常用有色金属到稀有金属，品种比较齐全，工艺比较完善的生产体系。

合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察与分析实验目的实验说明实验内容及方法指导实验报告要求思考题一：实验目的(1)观察各种常用合金钢、有色金属和铸铁的显微组织。

(2)分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用。

二：实验说明1．几种常用合金钢的显微组织一般合金结构钢、低合金工具钢都是低合金钢。

即合金元素总量小于5％的钢，由于加入了合金元素，使相图发生了一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢没有质的区别。

热处理后的显微组织仍然可借助C曲线来分析，除了Co元素之外，合金元素都使C曲线右移，所以低合金钢用较低的冷却速度即可获得马氏体组织。

例如，除作滚动轴承外，还广泛用作切削工具、冷冲模具、冷轧辊及柴油机喷嘴的GCrl5钢，经过球化退火、840~C油淬和低温回火，得到的组织为隐针或细针回火马氏体和细颗粒状均匀分布的碳化物以及少量残余奥氏体。

高速钢是一种常用的高合金工具钢。

如W18Cr4V高速钢，因为含有大量合金元素，使Fe—Fe3C相图中点E大大向左移动，所以它虽然只含有w(C)=0．7％~0．8％碳，但已经含有莱氏体组织。

在高速钢的铸态组织中可看到鱼骨状共晶碳化物，如图1所示。

这些粗大的碳化物，不能用热处理方法去除，只能用锻造的方法将其打碎。

锻造退火后高速钢的显微组织是由索氏体和分布均匀的碳化物组成(图2)。

大颗粒碳化物是打碎了的共晶碳化物。

高速钢淬火加热时，有一部分碳化物未溶解，淬火后得到的组织是马氏体、碳化物和残余奥氏体(图3)。

碳化物呈颗粒状，马氏体和残余奥氏体都是过饱和的固溶体，腐蚀后都呈白色，无法分辨，但可看到明显的奥氏体晶界。

为了消除残余奥氏体，需要进行三次回火，回火后的显微组织为暗灰色回火马氏体、白亮小颗粒状碳化物和少量残余奥氏体，如图4所示。

图1 W18Cr4V钢铸态组织图2 W18Cr4V钢锻后退火组织图3 W18Cr4V钢的淬火组织图4 W18CNV钢的淬火回火组织2．铸铁的显微组织依铸铁在结晶过程中石墨化程度不同，可分为白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁。

一、黑色金属、钢和有色金属在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢与有色金属的基本概念。

1、黑色金属是指铁和铁的合金。

如钢、生铁合金、铸铁等。

钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。

生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。

把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。

铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金，铁合金是炼钢的原料之一，在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。

2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。

钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。

通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。

钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。

3、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、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。

另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。

以上这些有色金属都称为工业用金属，此外还有贵重金属：铂、金、银等和稀有金属，包括放射性的铀、镭等。

二、钢的分类钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。

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。

钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下八种：1、按品质分类(1) 普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）(2) 优质钢（P、S均≤0.035%）(3) 高级优质钢（P＜0.035%，S≤0.030%）2.、按化学成份分类1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（0.25＜C≤0.60%）；c.高碳钢（C＞0.60%）。

2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）b.中合金钢（合金元素总含量为5~10%）c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。

金属材料分类金属是指具有良好的导电性和导热性、有一定的强度和塑性、并具有特殊金属光泽的物质。

如铁、铝和铜等。

金属材料是由金属元素或以金属元素为主，其他金属或非金属元素为辅构成的，并具有金属特性的工程材料。

它包括纯金属和合金。

金属材料，尤其是钢铁材料在国民经济及其他方面都有再要作用，这是由于它具有比其他材料优越的性能，如物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能。

金属材料最常见的分类方法是按照其最高价氧化物的颜色分为有色金届和黑色金属两大类：1．黑色金属包括铁、铬、锰三种。

但后两种在实际生产中很少单独使用，故黑色金属就泛指铁或以铁为主而形成的物质，如钢和铁。

2．有色金属除黑色金属以外的其他金属称为有色会属，如铜、铝和镁等。

第一节碳素钢一、碳钢的分类碳素钢简称碳钢。

是碳的质量分数(ωc)大于0.0218％小于2.1l％，并含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。

在钢铁生产中，碳钢占有的比例相当大，碳钢具有良好的力学性能和工艺性能，且冶炼方便，价格便宜，在一般情况下都能满足使用要求，所以应用十分广泛。

1、碳钢的分类碳钢的分类方法很多，常用的方法有以下几种：(1)按钢的含碳量分类按钢的含碳量可分为：1) 低碳钢ωc<0.25%。

2) 中碳钢ωc=0.25%~0.60%。

3)高碳钢ωc>0.60%。

(2) 按钢的质量分类碳钢质最的高低，主要根据钢中含有杂质硫、磷的多少来划分，可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢三类。

1) 普通碳素钢ωs≤0.050%，ωp≤0.045%。

2) 优质碳素钢ωs≤0.035%，ωp≤0.035%。

3) 高级优质碳素钢ωs≤0.030%，ωp≤0.035%。

(3) 按用途分类1) 碳素结构钢用于制造机械零件盒工程结构件的碳钢，碳含量大都在0.70%以下。

2) 碳素工具钢用于制造各种工具用钢，如刃具、量具和磨具等，一般碳含量都在0.70%以上。

二、碳素结构钢碳素结构钢根据钢的质量，可分为碳素结构钢和优质碳素结构钢两种。

常用金属材料知识介绍
一、金属材料的分类
金属材料通常按组成成分和色泽分类。

二、金属材料的机械性能
金属材料的机械性能包括强度、弹性、屈服极限、延伸率和断面收缩率以及硬度等。

注：材料强度是指材料对外力破坏的抵抗能力，具体的表现形式由材料的性质（塑性或脆性）及其所处的应力状态共同决定。

注：延伸率δ、断面收缩率φ都是塑性指标。

一般将δ≥5％的材料称为塑性材料；δ<595％的为脆性材料。

三、钢、铁和钢材
1、工业用铁
3、钢按化学成分分类（GB／T 13304-1991）
钢按化学成分分成三大类：非合金钢、低合金钢和合金钢。

四、有色金属及其合金
3、有色金属及其合金牌号表示法（1）铝及铝合金牌号表示法
（2）铜及铜合金牌号表示法
（3）镍及镍合金牌号表示法
（4）铅、锌、锡、钛及其合金牌号表示法。