金属材料的分类及主要特性

1.2 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。

高中化学《金属材料》知识点总结一、金属材料：金属材料可分为纯金属和合金。

新型金属材料是具有特殊性能的金属结构材料。

1、合金(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。

①熔点：合金的熔点比各成分金属低②硬度和强度：合金的硬度比各成分金属大(3)易错点：①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素②合金的性质不是各成分金属的性质之和。

合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质③并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金④合金一定是混合物⑤常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体2、常见的金属材料(1)金属材料分类①黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金②有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金(2) 黑色金属材料——钢铁①生铁：含碳量在2%～4.3%的铁的合金。

生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等，它可铸不可煅。

根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种②钢：含碳量在0.03%～2%的铁的合金。

钢坚硬有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。

钢的分类方法很多，如果按化学成分分类，钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。

碳素钢就是普通的钢，碳素钢又可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢，低碳钢韧性、焊接性好，强度低；中碳钢强度高，韧性及加工性好；高碳钢硬而脆，热处理后弹性好。

合金钢也叫特种钢，是在碳素钢是适当地加入一种或几种，如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的。

合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能，用于制不锈钢及各种特种钢③钢是用量最大，用途最广的合金(3) 有色金属材料——铜和铝①铝及铝合金：Al 是地壳中含量最多的金属元素，纯铝的硬度和强度较小，有良好的延展性和导电性，通常用作制导线。

金属材料和其特性金属是指具有金属性质的元素、化合物和合金等的总称，具有良好的导电、导热、延展性、塑性和强度等优异的物理性质。

金属材料作为一种重要的工程材料，广泛应用于各个领域。

本文将从金属材料的特性、分类以及应用领域等方面进行探讨。

一、金属材料的特性1.导电性和导热性：金属材料具有良好的导电性和导热性，是传递电能和热能的理想材料。

2.机械性能：金属材料的机械性能表现在塑性、延展性和强度等方面。

其中塑性和延展性是金属材料的重要特点，可以使金属材料形成各种形状、大小和结构；强度是指金属材料抗拉、抗压、抗剪的能力，强度越高，材料的使用寿命就越长。

3.耐腐蚀性：金属材料的耐腐蚀性表现在不易氧化、不受酸碱腐蚀等方面，是金属材料能够长期保存和应用的重要保证。

4.可塑性：金属材料具有强大的可塑性，可以通过锻造、拉拔、挤压等加工工艺制备出各种形式的零件。

二、金属材料的分类从元素化学性质上看，金属材料可以分为铁类金属和非铁类金属。

1.铁类金属：铁类金属包括纯铁、钢、铸铁等。

其中，纯铁是指纯度高于99.5%的铁，一般用于电磁材料、热交换器等领域；钢是指含碳量小于2%的铁合金，在建筑、机械、船舶等领域被广泛应用；铸铁是指含碳量大于2%的铁合金，常用于汽车制造、机床制造等领域。

2.非铁类金属：非铁类金属包括黄铜、铝、铬、镍、锡等。

其中，黄铜是一种铜合金，具有良好的机械性能和加工性能，广泛应用于管道、水表等领域；铝是一种轻质强度高、可再生的金属，广泛应用于飞机、汽车、建筑等领域；铬主要用于制造不锈钢等领域；镍是一种强度高的合金材料，被广泛应用于航空航天等领域；锡主要用于焊接、电子器件等领域。

三、金属材料的应用领域1.建筑领域：金属材料在建筑领域应用广泛，例如用于制造结构件、铁门窗、屋面大棚等。

2.机械制造领域：金属材料在机械制造领域中起着重要的作用，包括制造机床、汽车、船舶、飞机等各类机械设备。

3.电子器件领域：金属材料作为电子器件中的重要材料，广泛应用于集成电路、电容器、变压器等电子器件的制造中。

8种常见⾦属材料1铸铁——流动性下⽔道盖⼦作为我们⽇常⽣活环境中不起眼的⼀部分，很少会有⼈留意它们。

铸铁之所以会有如此⼤量⽽⼴泛的⽤途，主要是因为其出⾊的流动性，以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。

铸铁实际上是由多种元素组合的混合物的名称，它们包括碳、硅和铁。

其中碳的含量越⾼，在浇注过程中其流动特性就越好。

碳在这⾥以⽯墨和碳化铁两种形式出现。

铸铁中⽯墨的存在使得下⽔道盖⼦具有了优良的耐磨性能。

铁锈⼀般只出现在最表层，所以通常都会被磨光。

虽然如此，在浇注过程中也还是有专门防⽌⽣锈的措施，即在铸件表⾯加覆⼀层沥青涂层，沥青渗⼊铸铁表⾯的细孔中，从⽽起到防锈作⽤。

⽣产砂模浇注材料的传统⼯艺如今被很多设计师运⽤到了其他更新更有趣的领域。

材料特性：优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很脆、⾼压缩强度、良好的机械加⼯性。

典型⽤途：铸铁已经具有⼏百年的应⽤历史，涉及建筑、桥梁、⼯程部件、家居、以及厨房⽤具等领域。

2不锈钢——不锈的爱不锈钢是在钢⾥融⼊铬、镍以及其他⼀些⾦属元素⽽制成的合⾦。

其不⽣锈的特性就是来源于合⾦中铬的成分，铬在合⾦的表⾯形成了⼀层坚牢的、具有⾃我修复能⼒的氧化铬薄膜，这层薄膜是我们⾁眼所看不见的。

我们通常所提及的不锈钢和镍的⽐例⼀般是18：10。

“不锈钢”⼀词不仅仅是单纯指⼀种不锈钢，⽽是表⽰⼀百多种⼯业不锈钢，所开发的每种不锈钢都在其特定的应⽤领域具有良好的性能。

20世纪初，不锈钢被引⼊到产品设计领域中，设计师们围绕着它的坚韧和抗腐蚀特性开发出许多新产品，涉及到了很多以前从未涉⾜过的领域。

这⼀系列设计尝试都是⾮常具有⾰命性的：⽐如，消毒后可再次使⽤的设备⾸次出现在医学产业中。

不锈钢分为四⼤主要类型：奥⽒体、铁素体、铁素体-奥⽒体(复合式)、马⽒体。

家居⽤品中使⽤的不锈钢基本上都是奥⽒体。

材料特性：卫⽣保健、防腐蚀、可进⾏精细表⾯处理、刚性⾼、可通过各种加⼯⼯艺成型、较难进⾏冷加⼯。

4、铁生铁、熟铁和钢的主要区别在于含碳量上，一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁，含量在0.2-1.7%的叫钢，含量在1.7%以上的叫生铁。

1）生铁：一般指含碳量在2~6.69%的铁的合金。

又称铸铁。

生铁里除含碳外，还含有硅、锰及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。

1.1）生铁性能：生铁含碳很多，生铁坚硬、耐磨、铸造性好，但生铁硬而脆，几乎没有塑性，不能锻压。

1.2）分类：又可分为炼钢生铁、铸造生铁、球墨铸铁、合金生铁等几种。

1.2.1）炼钢生铁（白口铁）：习惯上把炼钢生铁叫做生铁。

炼钢生铁里的碳主要以碳化铁的形态存在，其断面呈白色，通常又叫白口铁。

这种生铁性能坚硬而脆，一般都用做炼钢的原料。

1.2.2）铸造生铁（灰口铁）：简称为铸铁。

铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。

由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。

但它的抗位强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。

1.2.3）球墨铸铁：球墨铸铁里的碳以球形石墨的形态存在，其机械性能远胜于灰口铁而接近于钢，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。

1.2.4）合金生铁：合金生铁含硅、锰、镍或其它元素量特别高，如硅铁、锰铁等，常用做炼钢的原料。

在炼钢时加入某些合金生铁，可以改善钢的性能。

2）熟铁：是用生铁精炼而成的比较纯的铁。

含碳量在0.02%以下，又叫锻铁、纯铁。

纯铁要求碳、磷、硫等杂质元素含量很低，其冶炼难度较大，制造成本远大于生铁和钢。

2.1）熟铁性能：熟铁质地很软，塑性好，延展性好，容易变形，可以拉成丝，强度和硬度均较低，容易锻造和焊接，用途不广。

2.2）熟铁的用途：主要是作为电工材料，具有高的磁导率，可用于各种铁芯。

还用作高级合金钢的原料，纯铁很少用作结构材料，这是由于它质地柔软，强度不高。

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。