常见金属材料解析

2025-08-13 16:33:28 作者：热处理生态圈来源：热处理生态圈分享至：

非合金钢（碳素钢）

非合金钢（碳素钢）是指主要以碳元素为合金成分，几乎不含有其他合金元素的钢。根据碳的含量，碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢三类。低碳钢（含碳量小于0.25%）具有较好的塑性和韧性，易于加工和焊接，广泛应用于汽车、建筑、管道等领域。中碳钢（含碳量在0.25%-0.60%之间）具有较好的综合性能，强度较高，适用于制造机械零件，如齿轮、轴承和结构件。高碳钢（含碳量在0.60%-1.0%之间）硬度较高，耐磨性强，主要用于制造刀具、弹簧和其他高强度耐磨零件。高碳钢的脆性较大，难以焊接，但通过热处理可以进一步提高其性能。

Q235-A.F（A3）

名称及含义：表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，属于普通碳素结构钢。

成分:Wc=0.14%～0.22%.

性能:既有较高的塑性又有适中的强度。

热处理：这类钢常在热轧状态下使用。

用途：普通碳素结构钢主要用于一般建筑、工程结构及普通机械零件。

名称及含义：表示碳的平均质量分数Wc=0.2%的优质碳素结构钢。

成分:Wc=0.2%。

性能：强硬度低，塑韧性及焊接性能良好。

热处理：渗碳+淬火+低温回火。

用途：制作冲压件、焊接件、渗碳件及受力不大的机械零件。

名称及含义：表示碳的平均质量分数Wc=0.45%的优质碳素结构钢。

成分:Wc=0.45%.

性能：具有较高的强、硬度,切削性能良好。

热处理：淬火+高温回火。

用途：制作受力较大的机械零件，如齿轮、连杆、曲轴、联轴器等。

65Mn

名称及含义：表示含锰量较高的优质碳素结构钢，其碳的平均质量分数Wc=0.65%的。

成分:Wc=0.65%.

性能：具有较高的强、硬度及弹性，焊接性能不好，切削性能差。

热处理：淬火+中温回火。

用途：主要用于制造尺寸较小的弹簧、弹性零件及耐磨零件。如：气门弹簧、弹簧垫圈等。

T12

名称及含义：表示碳的平均质量分数Wc=1.2%的高级优质碳素工具钢。

成分:Wc=1.2%.

性能：具有高的硬度和耐磨性，韧性差。

热处理：淬火+低温回火。

用途：碳素工具钢主要用于制造刃部受热程度较低的、尺寸小、精度低、形状简单的低速用工具和、小进给量的机用工具。

由于碳素钢的淬透性差、热硬性低的特点，是无法满足一些特殊性能的要求的，这时候我们就需要采用性能好的合金钢来进行制造。

合金钢

合金钢是指在钢的基础上加入一种或多种合金元素（如铬、镍、钼、锰等），以改善其机械性能、耐腐蚀性或其他特殊性能的钢。根据合金元素的种类和含量，合金钢可以分为低合金钢和高合金钢。

低合金钢通常指合金元素总含量不超过5%的钢，它在原有的碳素钢基础上通过加入适量的合金元素，如锰、铬、镍、钼等，来提高其强度、硬度、耐磨性和抗腐蚀性，常用于制造中高强度的结构件，如桥梁、车辆、压力容器等。

高合金钢的合金元素含量通常超过5%，通过加入大量合金元素（如铬、镍、钨等）来显著提高其耐热性、耐腐蚀性、抗氧化性等特殊性能，广泛应用于化工、航空、石油、冶金等领域，尤其是在高温、高压和腐蚀环境下工作的重要部件。

合金钢的主要特点是其优越的机械性能和特殊的抗腐蚀、耐热等性能，使其在许多要求严格的应用中不可或缺。

20Cr、20CrMnTi

名称：合金渗碳钢。

成分:20Cr：Wc=0.2%,WCr<1.5%；

20CrMnTi：Wc=0.2%,WCr<1.5%，WMn≤1.5%，WTi≤1.5%。

性能：外硬内韧，良好的淬透性。

热处理：渗碳+淬火+低温回火。

用途：主要用来制造有优良的耐磨性耐疲劳性，又能承受冲击载荷有作用的零件。

40Cr、38CrMoAl

名称：合金调质钢。

成分:40Cr：Wc=0.4%,WCr<1.5% ；

38CrMoAl：Wc=0.4%,WCr<1.5%，WAl≤1.5%，WMo≤1.5%

性能：具有高的强度和良好的塑性、韧性，有很好的淬透性。

热处理：40Cr 淬火+高温回火。

38CrMoAl钢：调质后氮化。

用途：主要用来制造受力复杂的重要零件，如齿轮、连杆等。

60Si2Mn

名称：合金弹簧钢。

成分:Wc ≈ 0.60%,WSi ≈ 2%,WMn ≤ 1.5%.

性能：高的屈服点、弹性极限、疲劳强度，一定的塑性、韧性和淬透性。

热处理：淬火+中温回火。

用途：主要用于制造各种弹簧和弹性元件，如汽车、拖拉机上的减震板簧和螺旋弹簧。

GCr15

名称：滚动轴承钢。

成分:Wc=0.95～1.1%,WCr=1.5%

性能：高的接触疲劳强度、高的硬度和耐磨性、足够的韧性和淬透性。

热处理：球化退火+淬火+低温回火。

用途：主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等。

9SiCr

名称：合金刃具钢。

成分:Wc=0.9%,WCr<1.5%. WSi<1.5%

性能：高的硬度和耐磨性、足够的强度和一定的韧性。

热处理：淬火+低温回火。

用途:主要用来制造刀刃细薄的低速切削刀具。

W18Cr4V

名称：高速工具钢。

成分：Wc =0.7~0.8%，WW≈18%，WCr≈4%，WV≤1.5%。

性能：高的硬度和耐磨性、足够的强度和一定的韧性,很高的热硬性(600℃)。

热处理：高温淬火+多次高温回火。

用途：主要用于制造切削速度较高的刀具和形状复杂载荷较大的成型刀具。

3Cr13

名称：马氏体不锈钢。

成分:Wc=0.3%, WCr=13%。

性能：具有较高的强度和硬度，有抗大气、蒸气等介质腐蚀的能力。

热处理：淬火+低温回火。

用途：主要用于制造力学性能要求较高而在弱腐蚀介质中工作、耐蚀性要求较低的机械零件和工具。

0Cr18Ni9(304) 、1Cr18Ni9Ti(321)

名称：奥氏体不锈钢。

成分:0Cr18Ni9(304)：Wc<0.08%，WCr≈18%，WNi≈9%；

1Cr18Ni9Ti(321)：Wc≈0.1%，WCr≈18%，WNi≈9%，WTi≤1.5%。

性能：具有较高的耐蚀性，塑性和低温韧性，以及高的加工硬化能力，无磁性，而且具有良好的焊接性能，是工业上应用最广泛的不锈钢。

热处理：固溶处理。

用途：主要用于制造强腐蚀介质中工作的设备及冷变形的低负荷零件，如吸收塔、酸槽、管道等。

中美不锈钢牌号对照表

铸铁

铸铁是一种含有较高碳含量（通常在2%以上）的铁碳合金，具有良好的铸造性能和较高的流动性，因此常用于铸造各种复杂形状的零件。根据其碳的形态和合金成分的不同，铸铁可以分为几种主要类型：

灰口铸铁：灰口铸铁是最常见的铸铁类型，具有良好的铸造性能和耐磨性，其碳以石墨的形式存在，因此表面呈灰色。灰口铸铁的强度较高，耐磨性好，适用于制造发动机缸体、管道、机床底座等。
白口铸铁：白口铸铁的碳主要以化合物的形式存在，因此具有较高的硬度和强度，但脆性较大，耐磨性优良，常用于制造高耐磨零件，如磨矿设备、轧钢机辊等。
球墨铸铁：球墨铸铁是通过加入少量球状石墨的元素（如镁）来改进灰口铸铁的性能，具有良好的强度、韧性和耐腐蚀性。它通常用于制造汽车零件（如汽车发动机缸体、车轮）和管道配件。
可锻铸铁：可锻铸铁是在铸造后经过热处理，使其获得较好的韧性和延展性，适用于制造需要承受冲击和振动的零件，如齿轮、轴承等。

铸铁的主要优点包括良好的铸造性、较低的成本、良好的耐磨性和耐腐蚀性，但其脆性较大，通常不适合承受强烈的冲击载荷。

HT150

名称及含义：最低抗拉强度为150MPa灰铸铁。

成分:Wc=2.7%～3.6%,Wsi=1.0%～3.0%,WMn=0.4%～1.2%,Wp<0.3%,Ws<0.15%。

性能：良好的铸造性能、切削性能，较高的耐磨性、减震性及低的缺口敏感性。

用途：用于承受中载荷的铸件，如底座、床身、工作台等。

QT400-18

名称及含义：最低抗拉强度为400MPa最小断后伸长率为18%的球墨铸铁。

成分: Wc=3.6%～3.9%,Wsi=2.0%～2.8%,WMn=0.6%～0.8%,Ws<0.04%,Wp<0.1%,WMg=0.03%～0.05%。

性能：具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性。综合力学性能接近于钢，铸造性能好.

用途：用以制造受力复杂、负荷较大和要求耐磨的铸件。

有色金属（非铁金属）

有色金属（非铁金属）是指除了铁以外的所有金属，通常分为轻金属和重金属两大类。这些金属具有较高的抗腐蚀性、良好的导电性和导热性，因此在电子、航空、汽车、建筑等领域广泛应用。常见的有色金属包括铝、铜、铅、锌、镍、锡、铝合金、铜合金等。以下是一些常见有色金属的简单说明：

铝及铝合金：
- 特点：铝是一种轻金属，具有良好的抗腐蚀性、可塑性和较低的密度。铝合金通过加入其他元素（如铜、锌、镁）来提高其强度和耐磨性。
- 应用：广泛用于航空、交通运输、建筑、包装等领域，尤其是汽车、飞机的制造。
铜及铜合金：
- 特点：铜具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性，广泛用于电气设备和建筑材料。铜合金如黄铜（铜+锌）和青铜（铜+锡）具有更高的强度和耐磨性。
- 应用：主要用于电线电缆、电气设备、管道系统以及艺术和装饰品。
铅：
- 特点：铅是一个重金属，具有良好的抗腐蚀性和可加工性，但密度大、毒性较强。
- 应用：主要用于蓄电池、屏蔽辐射、建筑材料以及一些焊接材料。
锌：
- 特点：锌是一种相对较轻的金属，具有良好的抗腐蚀性，尤其在防锈领域有重要应用。
- 应用：广泛用于镀锌（防锈）和合金材料（如黄铜）中，还用于制造电池、涂料等。
镍：
- 特点：镍具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和强度，因此在恶劣环境中表现出色。
- 应用：镍常用于不锈钢和其他耐腐蚀合金的生产中，也用于制造电池、电气设备等。
锡：
- 特点：锡具有较好的抗腐蚀性、低熔点和良好的可加工性。
- 应用：主要用于生产焊料、涂层、合金（如青铜）以及食品包装材料（锡箔）。

有色金属的优点包括重量轻、耐腐蚀、导电性好等，这使得它们在现代工业中有着不可替代的作用。

H62

名称：普通黄铜。

成分: WCu=62%， WZn=38%。

性能：强度较高，有一定的耐蚀性。

用途：广泛用来制作电器上要求导电、耐蚀及适当强度的结构件，如螺栓、螺母、垫圈、弹簧及机器中的轴套等。

QSn4-3

名称：锡青铜。

成分: WCu=93%，WSn=4%，WZn=3% 。

性能：锡青铜具有良好的减磨性、抗磁性、低温韧性、耐大气腐蚀性和铸造性能。

用途：主要制造轴承、轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件，以及抗蚀、抗磁零件等

LY12（2A12）

名称：硬铝。

成分:合金元素含量较多，铜为主加元素。

性能：强度和硬度较高，塑性及变形加工性能较差。

热处理：淬火+时效硬化。

用途：用于制作航空模锻件和重要的销、轴等零件。

铝合金的热处理：

时效：铝合金固溶处理后得到的组织是不稳定的，不稳定组织在室温下放置，或低温下加热时有分解出强化相过渡到稳定组织的倾向，使强、硬度明显升高，这种现象称为时效或时效硬化。

人工时效—在加热条件下进行的时效。

自然时效—在室温下进行的时效。

铝合金经热处理后其强度硬度与淬火前没有多大变化，其强化效果是通过随后的时效处理而获得的。

ZL102（Al-Si）

名称：铸造铝合金。

成分:以硅为主要加入的合金元素。

性能：优良的铸造性能。

热处理：淬火+时效硬化。

用途：广泛应用于制造各种形状复杂的铝铸件，如仪表、泵的壳体、汽缸，它是制造活塞的理想材料。

各国常用钛及钛合金牌号对照表

硬质合金

硬质合金是一类具有极高硬度和耐磨性的合金材料，通常由硬质金属化合物（如碳化钨）和金属粘结剂（如钴、镍）通过粉末冶金方法制成。硬质合金具有优异的耐磨性、耐高温性和抗压强度，因此广泛应用于机械加工、切削工具、矿山开采等领域。硬质合金的主要特点和应用如下：

主要成分：
- 硬质金属化合物：通常为碳化物，如碳化钨（WC），它赋予硬质合金高硬度和耐磨性。
- 金属粘结剂：常用的粘结剂是钴（Co）或镍（Ni），它们提供合金的韧性和加工性，同时增强合金的抗断裂性。
主要特点：
- 极高硬度：硬质合金的硬度非常高，可以达到HRA 90以上，仅次于钻石和立方氮化硼（CBN）。
- 耐磨性强：由于其高硬度，硬质合金具有优异的耐磨损能力，适合用于高速切削和重载磨损的应用。
- 耐高温性好：硬质合金在高温下也能保持较高的硬度，适用于高温环境下的工作。
- 高强度：硬质合金具有较高的抗压强度，适用于高负荷的机械工作。
应用领域：
- 切削工具：如车刀、铣刀、钻头、铰刀等，用于金属加工、木材加工、塑料加工等领域。
- 矿山开采：硬质合金在矿山机械中广泛用于钻探、破碎和切割工具，如钻头、采矿工具和地质勘探工具。
- 模具制造：由于其高耐磨性和良好的加工性能，硬质合金广泛应用于注塑模具、压铸模具等领域。
- 汽车和航空航天：用于制造高强度的零部件和耐磨件，如发动机部件、刹车片等。