常用金属材料有哪些如何合理选择（金属材料基础知识）

一、碳素钢及元素特性

碳素钢——简称碳钢，是最基本的铁碳合金。它是指在冶炼时没有特意加入合金元素，且含碳量大于0.0218%而小于2.11%的铁碳合金。

锰——有益元素，有很好的脱氧能力，还可与硫形成MnS，从而消除了硫的有害作用。

硅——有益元素，脱氧能力比锰强，还能提高钢的强度及质量，硅作为杂质一般应不超过0.4%。

硫——有害元素，常以FeS形式存在，易使钢材变脆（热脆性）。

磷——有害元素，它使钢在低温时变脆（冷脆性）。

氢——有害元素，能造成氢脆、白点等缺陷。

二、碳素钢的分类

1．按钢的含碳量分

低碳钢：C≤0.25％

中碳钢：0.25％<C <0.60％

高碳钢：C ≥0.60％

2．按钢的质量分

普通钢：S ≤0.050％，P≤ 0.045％

优质钢：S ≤0.035％，P≤ 0.035％

高级优质钢：S≤ 0.025％，P≤ 0.025％

3．按钢的用途分

结构钢：含碳量一般均小于0.70%

工具钢：含碳量一般均大于0.70%

4．按冶炼时脱氧程度的不同分

沸腾钢：脱氧程度不完全的钢

镇静钢：脱氧程度完全的钢

特殊镇静钢：比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢

三、碳素钢牌号及用途

学元素符号＋汉语拼音字母＋阿拉伯数字

1．（普通）碳素结构钢

1．（普通）碳素结构钢

1）前缀符号：Q（钢屈服强度“屈”，汉语拼音字首） 屈服强度值（单位MPa）。

2）质量等级符号：A、B、C、D级，从A到D依次提高。

3）（必要时）脱氧方法符号：F－沸腾钢、Z－镇静钢、TZ－特殊镇静钢，Z与TZ符号在钢号组成表示方法中予以省略。

4）（必要时）在牌号尾加产品用途、特性和工艺方法表示符号。如压力容器用钢—R、锅炉用钢—G、桥梁用钢——Q 等。

2．优质碳素结构钢

牌号用两位数字表示，这两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数。

45表示平均含碳量为0.45％的优质碳素结构钢

08表示平均含碳量为0.08％的优质碳素结构钢

若为高级优质钢、特级优质钢时，分别在牌号尾加A、E表示

3．碳素工具钢

牌号以汉字“碳”的汉语拼音字母字头“T”及后面的阿拉伯数字表示，其数字表示钢中平均含碳量的千分数。

例如：T8表示平均含碳量为0.80％的优质碳素工具钢。若为高级优质碳素工具钢，则在牌号后面标以字母A。

4．铸造碳钢

牌号由“铸钢”两汉字的汉语拼音字母字头“ZG”后面加两组数字组成：第一组数字代表屈服强度，第二组数字代表抗拉强度值。

例如：ZG270—500表示屈服强度不小于270MPa，抗拉强度不小于500MPa的铸造碳钢。

四、有色金属的基本概念

合金——以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。即合金是由两种或两种以上的元素所组成的金属材料。

组元——组成合金最简单的、最基本的、能够独立存在的元物质，简称元。

相——合金中成分、结构及性能相同的组成部分。

组织——合金中不同相之间相互组合配置的状态。换言之，数量、大小和分布方式不同的相构成了合金不同的组织。

五、有色金属合金的组织分类

1．固溶体：一种组元的原子溶入另一组元的晶格中所形成的均匀固相。

间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格中而形成的固溶体。

置换固溶体：溶质原子置换了溶剂晶格结点上某些原子而形成的固溶体。

2．金属化合物：在合金中，当溶质含量超过固溶体的溶解度时，除可形成固溶体外，还将出现新的相，其晶体结构不同于任一组元，而是组元之间相互作用形成一种具有金属特性的物质。

3．混合物：两种或两种以上的相按一定的质量百分数组成的物质。

固溶强化——无论是间隙固溶体还是置换固溶体，在其形成过程中，都会使溶剂晶格发生畸变，从而使合金对变形的抗力增加。也即通过溶入溶质元素形成固溶体而使金属材料强度、硬度提高的现象。

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