第一节 常见的金属材料

第一节金属的性质和利用一、常见金属的物理性质1. 一起回想，你知道哪些金属？你见过哪些金属？2. 翻看元素周期表，看看已知的都有哪些金属？3. 想一想生活中哪些地方用到了金属？分别利用了金属的哪些性质？（1）铁、铝常用来做锅、铲等炊具，表现出金属的哪种物理性质？（2）铁、铝、铜等可以加工成导线、薄片，表现出金属的哪些物理性质？（3）金、银、箔等做成各种首饰，表现出金属的哪种物理性质？4. 金属的物理性质（1）相似性：大多数金属都有金属光泽，密度、硬度较大，熔、沸点较高、具有良好的导电、导热、延展性。

（2）汞常温下为液态，铜为紫红色，银的导电能力最强，熔点最高的金属是钨，钠、钾很软且密度比水小等。

注意：金属光泽只有在金属成块时才能表现出来，金属粉末一般呈暗灰色或黑色，但铝粉呈银白色，常用于防锈。

思考：（1）为什么铁制锅铲上要加木柄或塑料柄？（2）银的导电性最好，为什么不用银作导线？（3）联合国卫生组织为什么提倡使用铁锅炊具？（4）选择铸造硬币的金属时要考虑到哪些因素？（5）为什么制造菜刀、镰刀、锤子时用铁不用铅？（6）为什么用钨丝做白炽灯的灯丝？二、金属的化学性质根据你已有的知识，推测金属有哪些化学性质1. 金属与氧气反应许多金属都能和氧气反应，但是反应的难易程度和剧烈程度是不同的，如镁、铝等在常温下就能与氧气发生反应；铁、铜在常温下很难与氧气发生反应，但在点燃或加热时能与氧气反应；金在高温下也不和氧气发生反应。

根据上述实验说明铁、铝、镁、铜、金的活泼性。

“真金不怕火炼”说明了金的什么性质？2. 金属与酸的反应许多金属还能和盐酸或稀硫酸反应，生成氢气和金属化合物。

常见的金属与（稀）酸反应的现象及反应的化学方程式如下：（1）铜与稀盐酸、稀硫酸不反应；镁、铝、锌、铁都能与盐酸、稀硫酸反应，生成氢气和相应的化合物。

（2）镁、铝、锌、铁和稀盐酸、稀硫酸反应的剧烈程度不同，说明金属的活动性有差异。

（3）金属的活动性顺序：人们经过长期的实践，总结出常见金属在溶液中的活动性顺序如下：在金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；排在氢之前的金属能与酸反应放出氢气，而排在氢后面的金属不能与酸反应放出氢气。

3 导热性 质所具有 好， 的共性。 熔点高
4
导电 性好
硬度 5
大
6
密度 大
金属的物理性质（熔点的比较）
大部分固态金属熔点都比较高，同学们 仔细观察，水银的熔点是？这是大部分
金属的共性？这是汞的--个---性？
倾
倒
铝片
水
银 铁片
金属的物理性质（硬度的比较）
大部分的金属硬度都比较大，同学们观察用
小金刀属切的割共金性属？钠 这，是钠钠的的硬-个-度--是-性？？这是大部分
A 铝合金
密度小、强度大、抗腐蚀
B 不锈钢
抗腐蚀好
D 黄铜
强度高、耐磨、耐腐蚀
我是设计师
C 锰钢
韧性好、硬度大
E 铅锑合金
电阻率大、熔点较低
E
1、列车电路保险丝
B
3、列车餐具
4、列车铁轨
C
A 2、列车车厢 D
5、列车轴承
（知识梳理）思维导图 通过本节的学
习探究，你有那些收获啊?
课外拓展
家庭实验：将长铁钉和长钢钉同时一半浸没 水中一个周，比较二者的不同部位生锈情况
鼎
锡 11.64%
铅 2.79%
合金
青铜是人类最早使用的合金， 在工农业生产生活中，我们很少 使用纯金属，而主要使用合金。 同学们谈一谈你所知道的合金材料 有哪些？
生活中常见的合金
铝镁合金 钛铝钒合金
铁铬镍合金 铁锰碳合金
合金—认识合金
【探究活动一】 1、实验目的：金属与合金的性质比较 2、试剂：铜片、黄铜片、铁片、锡粒、焊锡丝
械化主战兵器，坦克、大炮、飞机、 军舰都不能造，差距非常大。
侵华日军机枪 侵华日军坦克

2FeCl3
2．与水反应
在高温条件下，铁能与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程
式为
高温
3Fe 4H2O(g)
图1-2 铝
二、铝
（二）铝的化学性质 1．与氧气反应 常温下，铝能够与空气中的氧气反应，表面生成一层致密而坚固的氧化
物薄膜，从而失去光泽，这层氧化物薄膜能阻止铝继续与氧气反应。 在点燃的条件下，铝能够与氧气发生剧烈反应，生成氧化铝（Al2O3），
放出大量的热，并发出耀眼的白光，反应的化学方程式为:
点燃
4Al 3O2
2Al2O3
二、铝
2．与酸反应
铝可以与稀盐酸、稀硫酸等反应，生成铝盐，并放出氢气，其实
质是铝与酸溶液中的氢离子反应，反应的离子方程式为:
2Al 6H
3．与碱反应
2Al3 3H2
铝可以与碱反应，生成偏铝酸盐和氢气。例如，铝和氢氧化钠溶
液反应，生成偏铝酸钠（ NaAlO2）和氢气，反应的化学方程式为:
（一）金属的物理性质 纯金属在常温下一般都是固体（汞除外），具有金属光泽，大多呈银白
色或灰色（铜、金等少数金属除外），具有良好的导电性、导热性和延展性， 密度较大，熔点较高。 （二）金属的化学性质
金属在化学反应中，易失去最外层的电子而被氧化，变成阳离子。因此， 金属具有还原性，且活泼性越强的金属还原性越强：
图1-1 储存在煤油中的钠
一、钠
（二）钠的化学性质 钠原子的最外电子层上只有一个电子，其在化学反应中易失去最外层电子，
所以钠的化学性质非常活泼。 1．与氧气反应 在常温下，钠与氧气反应生成白色固体氧化钠（ Na2O）；在受热的情况下，
钠与氧气会发生剧烈反应，发出黄色火焰，并生成淡黄色固体过氧化钠 （ Na2O2 ）。这两个反应的化学方程式分别为

常见的六种金属材料有色金属，狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。

广义的有色金属还包括有色合金。

有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。

1、锌锌闪着银光又略带蓝灰色，它是继铝和铜之后第三种应用最广泛的有色金属。

美国矿产局的一项统计显示——一个普通人在其一生要消耗总共要消耗掉331千克的锌。

锌的熔点很低，所以它也是一种非常理想的浇注材料。

锌质铸件在我们日常生活中十分常见：门把手表层表层下面的材料、水龙头、电子元件等，锌具有极高的防腐蚀性，这一特性使它具备了另外最基本的一项功能，即作为钢的表面镀层材料。

除此之外，锌还是与铜一起合成青铜的合金材料。

材料特性：卫生保健、防腐蚀、优良的可铸性、出色的防腐蚀性、高强度、高硬度、原材料廉价、低熔点、抗蠕变、易与其他金属形成合金、具有保健性、常温下易碎、100摄氏度左右具有延展性。

典型用途：电子产品元件。

锌是形成青铜的合金材料之一。

锌也有着清洁卫生以及抗腐蚀的特性。

另外，锌也被应用在屋顶材料，照片雕刻盘、移动电话天线以及照相机中的快门装置。

2、铝相对于已经有9000年使用历史的黄金而言，铝，这种略带蓝光的白色金属，实在只能算是金属材料中的婴儿。

铝于18世纪初问世并被命名。

与其他金属元素不同，铝并不是以直接的金属元素的形式存在于自然界中，而是从含50%氧化铝(亦称矾土)的铝土矿中提炼出来的。

以这种形态存在于矿物中的铝也是我们地球上产量量最丰富的金属元素之一。

当铝这种金属最早出现的时候，它并没有被立刻应用到人们的生活当中。

后来，针对其独特功能和特性的一批新产品逐渐问世，这种高科技材料也逐渐拥有越来越宽阔的市场。

虽然铝的应用历史相对较短，但现在市面上铝产品的产量已经远远超过了其他有色金属产品的总和。

材料特性：柔韧可塑、易于制成合金、高强度-重量比、出色的防腐蚀性、易导电导热、可回收。

典型用途：交通工具骨架、飞行器零部件、厨房用具、包装以及家具。

在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。
钾、钙、钠不符合这一条。它们会先和水反应生成碱和氢气，然后碱和盐反应。
金属与盐溶液的反应：金属＋盐→另一金属＋另一盐（条件：
“前换后，盐可溶” ）
在活动性顺序中，金属的距离大的，反应先发生。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚
判断溶液是否饱和的方法：继续加入该种溶质，如果该物质的质量减少，那么溶液是不饱和溶液；如果该物质的 质量不变，那么溶液是饱和溶液。 由于水可以和酒精以任意比例互溶，所以水和酒精不可以形成饱和溶液。
不饱和溶液与饱和溶液的转化
不饱和溶液
降温、恒温蒸发溶剂、加溶质 升温、加溶剂
饱和溶液
① 氢氧化钙和气体的溶解度随着温度升高而降低。所以若把氢氧化钙和气体的不饱和溶液变成饱和溶液，在改
黄铜
青铜
焊锡
钛和钛合金
含碳量 成分
2%～ 4.3%
含碳量 铜锌合金
0.03%～ 2%
铜锡合金
铅锡合金
备注
不锈钢是含铬、镍的钢， 具有抗锈蚀性能。 生铁较脆， 钢铁具有韧性。
紫铜是纯铜
熔点低
见下
形状记忆合金
钛镍合金
具有形状记忆 效应
1
生铁常制成暖气片。 钛和钛合金：被认为是 21 世纪的重要金属材料，钛合金与人体具有良好的“相容性” 钛和钛合金的优点：① 熔点高、密度小； ② 可塑性好、易于加工、机械性能好； 生铁和钢性能不同的原因：含碳量不同。
溶液的命名： “ [ 溶质 ] 的 [ 溶剂 ] 溶液”。如果没有指明溶剂，我们就认为水是溶剂。
水和酒精能以任意体积互溶。
探究水与乙醇能否互溶时，要先滴入红墨水（目的：为了显色，利于观察）

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。

C：0.33~0.38、Si ：0.15~0.35、Mn ：0.60~0.90、Mo：0.15~0.3（P≤0.030、S≤0.030、Cr：0.90~1.20、Ni≤0.25、Cu≤0.30）SCM435SWRMPTFE（聚四氟乙烯）FEP（全氟乙烯丙烯共聚物）PFA（全氟烷氧基树脂）PE（聚乙烯）一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。

这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。

聚四氟乙烯本身对人无毒性。

有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异（能在+250℃至-180℃的温度下长期工作）一种软性塑料，是聚四氟乙烯的改性材料。

其拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性低于许多工程塑料。

化学惰性，不引燃，可阻止火焰的扩散。

具有优良的耐候性，摩擦系数较低。

几乎对所有的化学试试剂和溶剂惰性，但和其他全氟碳聚合物一样，会与熔融碱金属和元素氟反应。

常温下PFA材料物理机械性能与PTFE十分相似，高温时强度比FEP好，耐力开裂性显著优于FEP。

在日本JIS-G3505标准中，SWRM代表成分不同分为 SWRM6、SWRM8、SSWRM15、SWRM17、SWRM乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。

聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸）。

常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良。

性能铬钼钢中文商品名“特氟龙”、“特氟隆”（teflon)，被称“塑料王”，被广泛地应用作为密封材料和填充材料。

用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等，一般用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。

有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限。

用作在高负荷下工作的重要结构件，如车辆和发动机的传动件；汽车发电价的转子、主轴、重载荷的传动轴，大断面零件。

黑色金属20，45，65Mn，1Cr18Ni9Ti，60SI2Mn，2Cr13，CrWMn，40CrNiMo精密合金1J79（Ni含量高，不太适于直读光谱检测）,4J36铝合金LF2,LF6,LF21,LC4,LY12,ZL101A，LD5铜合金TU2，HPb59-1,H62,H96,QBe2,锡青铜,铝青铜一、黑色金属45:化学成分(%)0.42-0.50C, 0.17-0.37Si, 0.50-0.80Mn, ≤0.035P, ≤0.035S, 0.25Ni, 0.25Cr, 0.25Cu65Mn碳 C ：0.62～0.70硅 Si：0.17～0.37锰 Mn：0.90～1.20硫 S ：≤0.035磷 P ：≤0.035铬 Cr：≤0.25镍 Ni：≤0.30铜 Cu：≤0.2560SI2Mn:碳 C ：0.56～0.6硅 Si：1.50～2.00 锰 Mn：0.60～0.90 硫 S ：≤0.035磷 P ：≤0.035铬 Cr：≤0.35 镍 Ni：≤0.35 铜 Cu：≤0.251Cr18Ni9Ti碳 C ：≤0.12%。

硅 Si：≤1.00%。

锰 Mn：≤2.00%。

硫 S ：≤0.030%。

磷 P ：≤0.035%。

铬 Cr：17.00～19.00%。

镍 Ni：8.00～11.00%。

钛 Ti：0.50～0.80%。

2Cr13碳 C ：0.16～0.25硅 Si：≤1.00锰 Mn：≤1.00硫 S ：≤0.030 磷 P ：≤0.035铬Cr：12.00～14.00镍 Ni：允许含有≤0.60CrWMn碳 C ：0.85～0.95 硅 Si：≤0.40 锰 Mn：0.90～1.20 硫 S ：≤0.030 磷 P ：≤0.030铬 Cr：0.50～0.80 镍 Ni：允许残余含量≤0.25 铜 Cu：允许残余含量≤0.30钨 W ：0.70～1.240CrNiMo:碳C 0.37~0.44 硅Si 0.17~0.37 锰Mn 0.50～0.80, 硫S允许残余含量≤0.025,磷P允许残余含量≤0.025, 铬Cr 0.60～0.90,镍Ni 1.25～1.65,铜Cu允许残余含量≤0.025, 钼Mo 0.15～0.25精密合金4J364J36 镍Ni 铬Cr 铁Fe 碳C 锰Mn 硅Si 钴Co 磷P 硫S最大值35-37 0.2 余量0.03 0.35 0.2 0.5 0.02 0.01其他：易切削钢，比常规碳钢S、Pb（0.3）高一点二、铝合金LF6铝Al ：余量硅Si ：≤0.40铜Cu ：≤0.10镁Mg：5.8～6.8锌Zn：≤0.20锰Mn：0.50～0.8 钛Ti ：0.02～0.10铍Be ：0.0001～0.005铁Fe：0.000～0.400LF21硅Si：0.60 铁Fe: 0.70 铜Cu：0.20 锰Mn：1.0-1.6 镁Mg：0.05锌Zn：0..15 钛Ti：0.10-0.20 铝Al：余量LY12硅 Si: 0.50 铁 Fe:0.50 铜 Cu:3.8～4.9 锰 Mn:0.3～0.9 镁 Mg:1.2～1.8 铬Cr:0.10 镍 Ni: -- 锌 Zn:0.25 钛 Ti :0.15 其它: 0.15 铝 Al:余量LC4硅Si：0.50 铁Fe: 0.50 铜Cu：1.4-2.0 锰Mn：0.20-0.6 镁Mg：1.8-2.8 铬Cr：0.10-0.25 锌Zn：5.0-7.0 钛Ti：0.10 铝Al：余量LD5硅Si：0.7-1.2铁Fe: 0.7铜Cu：1.8-2.6锰Mn:0.40-0.8镁Mg：0.40-0.8锌Zn：0.30 钛Ti：0.15镍Ni：0.10铝Al：余量ZL101A硅 Si ：6.5～7.5 镁 Mg：0.25～0.45 钛 Ti:0.08-0.20 铝 Al ：余量铁(砂型铸造)： 0.000～ 0.200 铜 Cu ：≤0.1(杂质) 锰 Mn：≤0.10(杂质) 锌 Zn：≤0.1(杂质) 稀 Zr：≤0.20(杂质) 锡 Sn ：≤0.01(杂质) 铅 Pb：≤0.03(杂质) ZL114A硅 Si ：6.5～7.5 镁 Mg：0.45-0.60 钛 Ti：0.10-0.20 铍 Be ：0.04～0.07(保证力学时,可不加) 铝 Al ：余量铁(砂型铸造)： 0.000～ 0.200锰 Mn：≤0.1(杂质) 镁 Mg：≤0.1（杂质）钛 Ti：≤0.1（杂质）钛+稀土 Ti+Sb：≤0.20(杂质) 锡 Sn ：≤0.01(杂质) 铅 Pb：≤0.03(杂质) 注：杂质总和:(砂型铸造)≤0.75三、铜合金TU2紫铜Cu+Ag:99.5，P:0.002 ，Bi：0.001，Sb:0.002，As:0.002 ，Fe:0.004 ，Ni:0.002 Pb:0.004，Sn:0.002，S:0.004 ，Zn:0.003，O:0.03HPb59-1Cu:57.0-60.0 Ni:1.0 Fe:0.5 Pb:0.8-1.9 Zn:余量杂质：1.0H62铜（Cu）：60.5~63.5% 铁（Fe）：≤ 0.15%铅（Pb)：≤ 0.08% 锑（Sb）：≤0.005% 铋（Bi）：≤0.002%磷（P）：≤0.01%锌（Zn)：余量杂质总和：≤0.5%H96铜 Cu ：95.0～97.0 锌 Zn：余量铅 Pb：≤0.03 磷 P：≤0.01铁 Fe：≤0.10 锑 Sb ：≤0.005 铋 Bi：≤0.002 注：≤0.2(杂质)QBe2铝(Al)≤0.15,硅(Si)≤0.15,铅(Pb)≤0.005,(Cu)余量,铁(Fe)≤0.15,铍(Be)1.8～2.1,镍(Ni)0.2～0.4,杂质总各%≤0.5(QSn1-1)QSn4-3化学成分：锡(Sn)3.5～4.5,锌(Zn)2.7～3.3,铝(Al)≤0.002,硅(Si)≤0.002,磷(P)≤0.03,铁(Fe)≤0.05,铅(Pb)≤0.02,铜(Cu)余量,锑(Sb)≤0.002,铋(Bi)≤0.002,杂质总和％≤0.2QSi3.5-3-1.5化学成分：锑(Sb)≤0.002,铁(Fe)1.2～1.8,镍(Ni)≤0.2,硅(Si)3.0～4.0,锡(Sn)≤0.25,铅(Pb)≤0.03,铜(Cu)余量,锌(Zn)2.5～3.5,锰(Mn)0.5～0.9,磷(P)≤0.03,砷(As)≤0.002,杂质总和％≤1.1铝青铜9-4-4-2铜 Cu ：其余铅 Pb：≤0.02(杂质) 镍 Ni：4.0～5.0 铝 Al：8.5～10.0铁 Fe：4.0～5.0 锰 Mn：0.8～2.5 硅 Si ：≤0.15(杂质) 碳 C：≤0.10(杂质) 注：杂质总和≤1.0。

建筑、公路护栏、高栏、车辆、家具、家 电制品、装饰品 电线、
机械、汽车组件
6262
耐蚀性快削合金，耐蚀性及表面处理性比2011更佳， 其强度与6061相同。
相机本体、氧化器组件、制动器组件、瓦 斯器具组件
设备中心专业知识系列教材（一）
（7）铝锌镁合金 (7000 系列)
7072
7072
电极电位低，主要用于防蚀性覆盖皮材，亦适用于 热交换器之散热片。 铝合金中具有最高强度的合金之一，但耐蚀性不佳 ，与7072之覆盖皮材可改善其耐蚀性，但成本提高 。 改善7075淬火性之合金，耐应力腐蚀裂痕性良好， 适用于厚板、锻造品 溶接构造用合金，强度高而且溶接部之强度于常温 放置，可回后到接近母材的强度。耐蚀性也非常良 好。
设备中心专业知识系列教材（一）
常用金属材料及特性
3L设备中心
20101010
设备中心专业知识系列教材（一）
一.什么是金属材料？
金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称 。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
音量轴、光学组件、螺丝头
航空器、齿轮、油;压组件、轮轴
铰钉 汽缸头、活塞、 VTR汽缸 活塞、橡胶成形用模具、一般耐热用途组 件 低温用容器、航天机器 螺旋桨、磁气桶
2N01
－
锻造用合金。具耐热性，强度也高，但耐蚀性不佳 。
航空器引擎、油压组件
设备中心专业知识系列教材（二）
（4）铝锰合金 (3000 系列)、铝硅合金（4000系列）
铝合金合板材之皮材，散热片
7075
7075
航空器、滑雪杖
7 0 0 0 系 列

常用金属材料分类热浸镀锌钢板(GI)电镀锌钢板(EG)电镀锡钢板-马口铁(SPTE)不锈钢带材冷轧碳素钢板(CRS)铝及铝合金板材一．热浸镀锌钢板(GI)1.概况:热浸镀锌钢板即是将板材浸入熔化锌池中,在板材两面浸镀厚度均匀的锌层.锌池中锌的重量百分比≧97% .2.分类:冷轧热浸镀锌钢材,依供货商习惯.共使用C1,C2,D1三种材质.标注示范:HGCC1-ZSFX 其中:HG---热浸镀锌制程C---冷轧底材C1---商用品质 ; (C2---改良商用质量 ; D1---引申品质 )Z---无锌花 (M---细小锌花 )S---调质处理 (B---亮面调质处理 )F---耐指纹涂复 (C---铬酸盐处理 )X---不涂油二．电镀锌钢板(EG)1.概况:与GI料基体材料相同,均为商用性能SPCC (冷轧碳素钢板中一款)材质.不同的是采用电镀方式附着表面锌层.（又称为电解片：SECC）2.镀锌层重量:是材料使用性能的一个重要参数,如果锌层较厚且致密,可有效防止SPCC材质与空气或其它物质接触产生氧化.3. 区别与用途：用途：GI料与EG料目前在NOTE-BOOK行业应用越来越广,因为: SPCC质地较软,易冲压成形,并且易保证产品结构尺寸要求,另外价格便宜.常用于支架,外壳,连结片等.区别：EG料相对于GI来讲价格稍贵,但表面状况相对显得较光亮.表面状况:无锌花或很细小锌花.防腐性能相对较好.三．电镀锡钢板-马口铁(SPTE)1.概况：基材为低碳钢表面电镀锡,常称马口铁(SPTE).2.镀锡用原钢板可划分为以下三种钢类型:D类—铝脱氧钢,适用于深引伸要求,减小表面折痕和拉伸变形等危害.L类---残留元素（Cu,Ni,Cr,Mo)特别少,对某种食品耐蚀性极好,适用于食品类容器.MR类---残留元素含量低,但无L类限制严格,其用途更广,如包装容器等.3.镀锡重量等厚度电镀锡钢板，其公称镀层重量和最小平均镀层重量应符合下表：4.材料性能及用途产品表面镀锡, 质量相对稳定,但基材为低碳钢,故断切面易生锈(氧化),因表面镀锡可直接焊接,产品表面光亮美观.常用于隔离罩,连结片等内装件。

Fb σb= S0
四、塑性的衡量（塑性指标）：伸长率 δ和断面收缩率 Ψ 塑性的衡量（塑性指标）：伸长率 和断面收缩率 ）：
1）伸长率（ δ ） ）伸长率（ 伸长率是指试样拉断 后标距增长量与原始 标距的百分比，即： 标距的百分比，
lk-l0 δ=
×100%
l0
lk——试样拉断后的标距 试样拉断后的标距,mm; 试样拉断后的标距 l0——试样的原始标距 。 试样的原始标距,mm。 试样的原始标距
第一章 金属材料及热处理基础知识
应用于各种工程领域中的材料，如在机械工业中，建筑及桥 应用于各种工程领域中的材料，如在机械工业中，建筑及桥 于各种工程领域中的材料 等等， 统称为工程材料。 梁中，等等，——统称为工程材料。 统称为工程材料 其中用来制造各种机电产品的材料 用来制造各种机电产品的材料， 称为机械工程材料 其中用来制造各种机电产品的材料，——称为机械工程材料 称为机械工程材料. 主要包括： 主要包括： 1）金属材料：钢，铸铁，铜及铜合金，等等。 铸铁，铜及铜合金，等等。 ）金属材料： 2）非金属材料：塑料，橡胶，工业陶瓷，等等。 ）非金属材料：塑料，橡胶，工业陶瓷，等等。 3）复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的 ）复合材料： 多相材料。 多相材料。 金属材料是制造机器的最主要材料。 金属材料是制造机器的最主要材料。 是制造机器的最主要材料 1、金属材料按含金属元素数量的多少分为： 、金属材料按含金属元素数量的多少分为： 1）纯金属 一种金属 一种金属). ）纯金属(一种金属 2）合金（以一种金属为基 其他金属或非金属） 其他金属或非金属） ）合金（以一种金属为基+其他金属或非金属
刚度、强度、 第一节 刚度、强度、塑性
刚度、强度、弹性和塑性是根据拉伸试验测定出 塑性是根据拉伸试验 刚度、强度、弹性和塑性是根据拉伸试验测定出 来的。 来的。 一、拉伸试验与拉伸曲线 1、拉伸试样 试验前在试棒上打出标距 试验前在试棒上打出标距 按国标规定标准拉伸试样可分为： 按国标规定标准拉伸试样可分为： 板形试样： １) 板形试样：原材料为板材或带材 圆形试样：长试样L 短试样L ２) 圆形试样：长试样L0＝10d0，短试样L0=5d0 其中： 为试样标距， 其中：L0为试样标距，d0为试样直径

常用金属材料及其特性1、45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢主要特征: 最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。

小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。

应用举例: 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。

轴、齿轮、齿条、蜗杆等。

焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。

2、Q235A（A3钢）——最常用的碳素结构钢主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。

应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。

如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。

3、40Cr——使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢主要特征: 经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。

应用举例:调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。

4、HT150——灰铸铁应用举例:齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等。

5、35——各种标准件、紧固件的常用材料主要特征: 强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。

冷态下可局部镦粗和拉丝。

淬透性低，正火或调质后使用应用举例: 适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件：如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固件。

常用金属材料基础知识教材第1章：金属材料名称常用基础术语1.基础术语：黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属。

如钢、生铁、铁合金、铸铁等。

纯铁：纯度很高的铁，化学纯铁含碳量几乎为零，T业纯铁含碳量<0.05%。

纯铁是很软的，一般不应用到实际中。

铁碳合金：以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。

如钢和生铁。

生铁：把铁矿石放到高炉屮冶炼而成的，含碳最2%〜4.3% （也有资料称3.5%—5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为生铁。

生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有槊•性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形，主要用来炼钢和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。

也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。

白口铁：碳以Fe3C形态分布的生铁称为白口铁，其断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料, 故又称炼钢生铁。

灰口铁：碳以片状石墨形态分布的生铁称为灰口铁，其断口呈银灰色，由于石墨质软并有润滑作用，因而这种生铁具有良好的易切削、耐磨和铸造性能等优点。

但是，由于有片状石墨的存在，降低了它的抗拉强度，使它不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造机床床屎、铁管等。

因此，通常把这种生铁叫做铸造生铁。

球墨铸铁：碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。

钢：含碳量在0.04%・2.3%Z间（也有资料称0.03%-1.2%）的铁碳合金称为钢。

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、镒、硫、磷等。

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、铝等。

第2章：金属材料的分类1.按品质进行分类%1普通钢：P<0.045% S<0.050% （如普通碳素结构钢Q195、Q235等）%1优质钢：P<0.035% S<0.035% （如优质碳素结构钢20号、45号钢等）%1高级优质钢：P<0.035% S<0.030% （比优质钢更优质，一般在钢号后加A以示区别，如08A等）2.按化学成份进行分类1）碳素钢：%1低碳钢：C<0.25%%1中碳钢:CW0.25〜0.60%%1高碳钢：C>0.60%2）合金钢：%1低合金钢（合金元素总含量<5%）；%1屮合金钢（合金元素总含量>5〜10%）；%1高合金钢（合金元索总含量>10%）。

铝合金及其切削加工性能
铝合金强度和硬度相对较低，导热性好，且铸造铝合金的塑性较低， 因此铝合金对刀具磨损较小，刀刃处温度不高，切削加工性能较好，切 削速度较高。 但铝合金熔点较低，温度升高后塑性增大，容易粘刀，容易影响工 件表面粗糙度。
如何将不同材料的切削加工性能进行比较？
以正火状态45号钢的T=60min时的切削速度为基准，写作（V60）j， 然后把其他各种材料的T=60min时的切削速度同它相比，这个比值称为 相对加工性，即：
碳钢中加入Mo元素对材料力学性能的影响： 可以是材料的晶粒细化，并提高热强性，进而提高材料的使用温度。 35号钢屈服强度315Mpa，35CrMo的屈服强度为835Mpa。
几种常用的低合金钢
20CrMnTi 多用于制造齿轮 化学成分如下表（与20钢对比）：
牌号 C 20
20CrMnTi
化学成分/% Si 0.17~0.37 0.17~0.37 Mn 0.35~0.65 0.80~1.10 Cr ≤0.25 1.00~1.30 Ti 0.04~0.10 Ni ≤0.30 ≤0.30 P ≤0.035 ≤0.035 S ≤0.035 ≤0.035 Cu ≤0.25 ≤0.30
灰口铸铁和球墨铸铁有什么区别？
灰口铸铁显微组织
球墨铸铁显微组织
在电子显微镜 下灰口铸铁中 石墨的形态
在电子显微镜 下球墨铸铁中 石墨的形态
灰口铸铁和球墨铸铁有什么区别？
特性 石墨存在 形式 材料 灰口铸铁 片状
强度
塑性
韧性
脆性
消振 性 好
主要用途
强度要求不高的零件， 如各类箱体、底座等强韧性要求高且形来自复 杂的零件，如曲轴、连 杆等。
铸铁
铸铁是指含碳量大于2.0%的铁碳合金，工业用铸铁一般含碳量为 2%～4%。铸铁中还含有较多的硅（0.6%~3%）、锰、硫、磷等元素。 铸铁按断口颜色可以分为灰口铸铁、白口铸铁。灰口铸铁经球化处理可 获得球墨铸铁，蠕化处理可获得蠕墨铸铁，白口铸铁经退火处理可获得 可锻铸铁。其中灰口铸铁和球墨铸铁使用最为广泛。

3.利用覆铜板制作图案
实验原理 实验操作
利用FeCl3溶液作为“腐浊液”，将覆铜板上不需要的 铜腐蚀。
取一块覆铜板，用油性笔在覆铜板上画上设计好的 图案，然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。过一段 时间后，取出覆铜板并用水清洗干净，观察现象， 并展示图案。
现象 反应方程式
用油性笔画出的图案处不被腐蚀，洗净后板上留下 设计的图案
l 提示:我们可以从如何防止Fe(OH)2被氧化这点出发，围绕此点进 行设计，找到问题的突破口。
总结：
1、Fe2+极易被氧化，所以FeSO4溶液要现配 现用。 2、为了防止Fe2+被氧化，配制FeSO4溶液所 用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液 都要煮沸，尽可能除去O2。
3、为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可 将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的 液面下，再挤出NaOH溶液。
生铁和 钢 是含碳量不同的两种铁碳合金。生铁的含碳量为 2%~4.3% ， 钢的含碳 量为 0.03%~2% 。 由于含碳量不同，钢和生铁在性能上有很大差异。例如，生铁 硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料;钢有良好的 ，延展性 机械，性可能以好锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。
提示：“杓”的主要成分是 四氧化三铁。
LOGO
3.四氧化三铁
磁性氧 化铁
Fe3O4
黑色晶 体;不溶 于水
Fe3O4有固定的组成，属于纯净物，不是混合物。 Fe3O4可看成FeO•Fe2O3，与酸反应时，可看成FeO、 Fe2O3分别与酸反应，然后把两个反应相加。
第三章ꢀ铁ꢀꢀ金属材料
第一节ꢀꢀꢀ铁及其化合物ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下水井盖是由生铁铸造的

常用金属材料特性大全铁- 特点：铁是最常见的金属材料之一，具有良好的机械性能和热导性能。

它在常温下是固态的，但可以通过加热使其熔化。

铁具有很高的强度和耐腐蚀性。

- 应用：铁广泛应用于建筑、机械制造、汽车工业、航空航天等领域。

铜- 特点：铜是一种优良的导电和导热金属材料，具有良好的韧性和可塑性。

它的颜色呈现出红色或棕色。

铜具有良好的抗腐蚀性，可在多种环境中使用。

- 应用：铜广泛应用于电气、建筑、通信、制冷等领域。

铝- 特点：铝是一种轻巧、耐腐蚀的金属材料，具有良好的导热性和导电性。

它的颜色呈现出银白色。

铝具有良好的可塑性，可以通过冷加工、热加工等方式制成各种形状。

- 应用：铝广泛应用于航空航天、汽车工业、建筑领域。

不锈钢- 特点：不锈钢是一种具有高抗腐蚀性的金属材料。

它主要由铁、铬和一些其他合金元素组成。

不锈钢具有良好的机械性能和耐高温性能。

- 应用：不锈钢广泛应用于设备制造、食品加工、化工等领域。

钢- 特点：钢是一种含碳量较高的金属材料，具有高强度和良好的韧性。

它主要由铁和碳组成，其中还可以添加其他合金元素以改变其性能特点。

- 应用：钢广泛应用于建筑、机械制造、汽车工业等领域。

合金- 特点：合金是由两种或多种金属元素组成的材料。

通过合金化可以改变金属材料的性能特点，如提高强度、抗腐蚀性等。

- 应用：合金广泛应用于航空航天、军工、汽车工业等领域。

以上是常用金属材料的特性简介，不同的金属材料适用于不同的领域和应用需求。

根据具体的使用要求选择合适的金属材料可以提高产品的性能和寿命。

参考资料：1. 材料与金属工程导论，XXX，XXX出版社，2010年。

2. 材料科学与工程概论，XXX，XXX出版社，2015年。

3. 现代材料科学与工程，XXX，XXX出版社，2018年。

第一讲 黑色金属................................................................................................................... 7 第一节 铁及其分类........................................................................................................ 7 1.生铁..................................................................................................................... 8 2.铸铁..................................................................................................................... 9 第二节 钢及其分类...................................................................................................... 13 1.按品质分类......................................................................................................... 13 2.按化学成份分类.................................................................................................. 14 3.按成形方法分类.................................................................................................. 14 4.按用途分类......................................................................................................... 14 5.按金相组织分类.................................................................................................. 15 6.综合分类............................................................................................................ 17 7.按冶炼方法分类.................................................................................................. 17 8.按钢材外形分类.................................................................................................. 17 第三节 中国钢号表示方法............................................................................................ 18 1.中国钢号表示方法概述....................................................................................... 18 2.中国钢号表示方法的分类说明............................................................................. 18 第四节 板材知识.......................................................................................................... 26 1.钢板（包括带钢）的分类.................................................................................... 26 2.硅钢片牌号表示方法........................................................................................... 27 3.电镀锡板和热镀锌板........................................................................................... 27 4.沸腾钢板与镇静钢板........................................................................................... 29 5.优质碳素结构钢板.............................................................................................. 30 6.专用结构钢板..................................................................................................... 30 7.彩色涂层钢板..................................................................................................... 31 8.船体用结构钢..................................................................................................... 31 9.宝钢 1550 冷轧产品牌号命名方法....................................................................... 31 第五节 型材知识.......................................................................................................... 32 1.型材的分类......................................................................................................... 32 2.型钢中大、中、小型的划分................................................................................ 33 3.热轧带肋钢筋..................................................................................................... 34