返回内容 ↓
首页›钢号文库›正文
钢号文库 · STEEL PLATE NEWS

常用金属材料小结 - 金属分类|机械性能|钢铁|有色金属详解

发布:2026-07-08栏目:钢号文库来源:行业资料整理

Q345R 容器板侧喷标识:49×2550×10220mm
Q345R 侧喷标识:49×2550×10220mm,炉批号清晰可查

头部

常用金属材料小结

系统梳理金属材料分类、性能及应用,助力工业实践与专业学习

导航

主体内容

一、金属材料的分类

一、金属材料的分类

金属材料通常按组成成分和色泽两大维度分类,具体如下:

1. 按组成成分分类

类型 组成特点 工业应用情况
纯金属 由单一金属元素组成,目前已知纯金属有80多种(如纯金、纯银、纯铁等) 在工业结构件中应用极少
合金 以一种金属元素为主体,与另外一种或几种金属元素(或非金属元素)组成,综合性能优于纯金属(如钢等) 工程结构件的主要原材料,应用广泛

2. 按色泽分类

类型 主要品种
黑色金属 生铁、铁合金、铸铁和钢,是工业生产的主导性材料
有色金属 除黑色金属以外的金属及其合金,如铜、铝、锌、铅、锡、镁、钛等及其合金

二、金属材料的机械性能

二、金属材料的机械性能

金属材料的机械性能是衡量其力学表现的核心指标,主要包括强度、弹性、屈服极限、延伸率、断面收缩率、硬度及冲击韧度等。

1. 强度极限

种类和代号 意义 单位
抗拉强度σb 金属材料抵抗拉伸破坏作用时的最大能力,其值按国家标准提供 MPa(N/mm²)
抗压强度σbc 金属材料抵抗压缩破坏作用时的最大能力
抗弯强度σbb 金属材料抵抗弯曲变形破坏作用时的最大能力
抗剪强度τb 金属材料抵抗剪切变形破坏作用时的最大能力

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

2. 弹性极限

代号 意义 单位
σe 金属材料受外力(如拉力)作用产生变形,外力去除后变形消失、恢复原形状(此性质为弹性);材料维持弹性变形范围的最大能力,称为弹性极限 MPa(N/mm²)

3. 屈服极限

类型 意义 单位
屈服极限 材料受力时,塑性变形不断加大,表明材料失去抵抗变形能力(处于屈服状态),此时的应力称为屈服极限 MPa(N/mm²)
条件屈服极限 对于无明显屈服点的材料,规定其产生0.2%塑性变形时对应的应力,称为条件屈服极限

4. 延伸率和断面收缩率

种类和代号 意义 表达式
延伸率δ 金属材料标准试样在拉伸试验中被拉断后,标定长度的伸长量与原长度的比值 δ = (l - l0)/l0 × 100% = Δl/l0 × 100%
断面收缩率φ 标准试样拉断后,横截面积的减少量与原横截面积的比值 φ = (A0 - A)/A0 × 100%

注:延伸率δ、断面收缩率φ均为塑性指标。一般将δ≥5%的材料称为塑性材料;δ<5%的材料称为脆性材料。

5. 硬度

种类和代号 意义
布氏硬度HB(淬硬钢球用HBS;硬质合金球用HBW) 以一定负荷将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入材料表面,保持规定时间后卸除负荷,测量材料表面压痕,按公式计算所得的硬度
洛氏硬度HR(HRC:负荷1471.1N) 以一定的负荷把淬硬钢球或顶角120°的圆锥形金刚石压入器压入材料表面,然后以材料表面凹坑的深度计算的硬度

6. 冲击韧度

代号 意义 单位
ak 将带有规定缺口的试样在冲击机上冲断,材料所吸收的冲击力与试样缺口底部横截面积之比,称为材料冲击韧度 J/cm²

三、钢、铁和钢材

三、钢、铁和钢材

1. 工业用铁

种类 来源/加工方式 主要成分 用途
生铁 将铁矿石放入高炉冶炼成液态后,浇铸成的块状产品 含碳量超过0.2%的铁碳合金,另含硅、硫、磷、锰等元素 用于冶炼钢材或制成灰铸铁
铁合金 含钨、铬等元素的合金 以铁为基,含特定合金元素 工业特种用料
铸造生铁 放入熔铁炉中熔炼而成,液态铸铁浇铸成元件(称铸件) 同生铁成分 用作灰铸铁件浇铸、可锻铸铁原料、球墨铸铁原料

2. 钢按化学成分分类(GB/T 13304-1991)

钢按化学成分可分为三大类:非合金钢、低合金钢和合金钢,核心差异在于合金元素含量:

钢的类别 合金元素含量(%)
非合金钢 合金元素含量较低(具体按标准规定,如C≤0.25%等)
低合金钢 合金元素含量在0.10%~0.50%(部分元素如Mn为0.50%~0.90%)
合金钢 合金元素含量≥0.50%(部分元素如Cr≥0.90%、Ni≥0.50%等)

3. 非合金钢按质量等级分类

类型 主要质量要求 主要品种
普通质量非合金钢 1. 符合GB/T 13304-1991对非合金元素含量要求;2. 不规定热处理(退火、正火等不作为热处理);3. 特性值需满足:C≥0.10%、S/P≥0.045%、N≥0.007%;抗拉强度≤690MPa、屈服强度≤360MPa、延伸率≤33%;弯心直径≥0.5×试样厚度、冲击功≤27J(20℃,V形)、HRB≥60;4. 未规定其他质量要求 1. 一般用途碳素结构钢(GB700中A、B级钢);2. 碳素钢筋钢(如Q235,GB/T13031);3. 铁道用一般碳素钢(如轻轨、垫板用钢,GB/T11264)
优质非合金钢 生产过程需控制质量(如控晶粒度、降S/P、改善表面),满足特殊要求(抗脆断、冷成型),但控制严格度低于特殊质量非合金钢 1. 工程结构用碳素钢(GB700中C、D级钢);2. 冲压薄钣低碳结构钢(GB/T5213、GB/T3276);3. 镀层板带用碳钢(GB/T2518、GB/T2520等);4. 锅炉和压力容器用碳素钢(GB/T713、GB/T3087);5. 船用碳素钢(GB/T712);6. 铁道用优质碳素钢(GB2585重轨用钢)等
特殊质量非合金钢 需严格控制质量和性能:1. 热处理钢材限制非金属杂质、要求淬后硬度/韧性;2. 非热处理钢材S≤0.025%、P≤0.025%;3. 规定导电/磁性 1. 保证淬透性非合金钢(GB/T5216);2. 铁道用特殊非合金钢(车轮用钢);3. 兵器用非合金钢;4. 核设备用非合金钢;5. 碳素弹簧钢;6. 电磁纯铁、原料纯铁等

4. 合金钢按性能和用途分类

种类 范围
工程结构用合金钢 一般工程结构用合金钢、合金钢筋钢、压力容器用合金钢、地质/石油钻探用钢、高锰耐磨钢
机械结构用合金钢 调质处理合金结构钢、表面硬化合金结构钢、冷塑性成型合金结构钢、合金弹簧钢
不锈钢、耐蚀钢和耐热钢 不锈钢、耐酸钢、抗氧化钢和热强钢
工具钢 合金工具钢、高速工具钢
轴承钢 高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢和无磁轴承钢
特殊物理性能钢 软磁钢、无磁钢和高电阻钢

5. 钢的其他习惯分类

分类标志 类型
按含碳量百分比 低碳钢(C≤0.25%)、中碳钢(0.25%<C<0.60%)、高碳钢(C≥0.60%)
按冶炼时脱氧程度 沸腾钢、镇静钢、半镇静钢
按炼钢炉 平炉钢、转炉钢、电炉钢
按用途 结构钢、工具钢、特殊用钢

6. 钢的牌号表示法(按国家标准)

  • 碳素结构钢:按GB/T 700标准表示
  • 优质碳素结构钢:按GB/T 699-1999标准表示
  • 低合金高强度结构钢:按GB/T 1591-1994标准表示
  • 合金结构钢:按GB/T 3077-1999标准表示
  • 不锈钢和耐热钢:按GB/T 1220.21-1992标准表示

四、有色金属及其合金

四、有色金属及其合金

有色金属及其合金因独特的物理化学性能,在航空航天、电子、化工等领域广泛应用,其分类方式主要基于密度/储量/分布和生产方式。

1. 按密度、储量与分布分类

种类 特点
轻有色金属及其合金 密度<4.5g/cm²,化学活性大,与氧、硫、碳等的化合物相当稳定(如铝、镁及其合金)
重有色金属及其合金 密度>4.5g/cm²,如铜、镍、铅、锌、钴、铋等及其合金
贵金属及其合金 地壳中储量少、开采提取困难、价格贵,对氧和其他试剂较稳定(如金、银、铂及其合金)
稀有金属 自然界含量稀少、难以提取,含五类:1. 稀有轻金属(钛、锂、铍等);2. 稀有高熔点金属(钨、钼、铌等);3. 稀有分散金属(镓、铟、锗等);4. 稀土金属(钪、钇、镧系金属);5. 稀有放射性元素(镭、锕)

2. 按生产方式分类

产品类型 主要品种
冶炼产品 各种有色金属的冶炼产品(分工业纯和高纯度两种)
加工产品(变形合金) 铜及铜合金、铝及铝合金、镁及镁合金、铅及铅合金、钛及钛合金,以压力加工生产棒、管、板、型、带、箔、条、线等半成品
铸造产品 铸造黄铜、铸造青铜、铸造铝合金、铸造镁合金

3. 有色金属及其合金牌号表示法

(1)铝及铝合金

组别 合金元素特点 系列 牌号示例
工业纯铝 纯铝 - L4(四号工业纯铝)
铝合金 以铜为主要合金元素 2xxx系列 -
铝合金 以锰为主要合金元素 3xxx系列 -
铝合金 以硅为主要合金元素 4xxx系列 -
铝合金 以镁、硅为主要合金元素 6xxx系列 -
铝合金 以其他元素为合金元素 8xxx系列 -

(2)铜及铜合金

组别 细分类型 代号示例
纯铜 普通纯铜 T2(二号铜)
无氧铜 无氧铜、磷脱氧铜 TU1(一号无氧铜)、TUP(磷脱氧铜)
黄铜 普通黄铜、铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜等 H68(68黄铜)、HPb59-1(59-1铅黄铜)、HSn90-1(90-1锡黄铜)等
青铜 锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜等 QSn6.5-0.1(6.5-0.1锡青铜)、QAl10-3-1.5(10-3-1.5铝青铜)等

(3)镍及镍合金

组别 代号示例
纯镍 N4(四号镍)
阳极镍 NY1(一号阳极镍)
镍合金 NSi0.19(0.19镍硅合金)、NMg0.1(0.1镍镁合金)、NCu28-2.5-1.5(28-2.5-1.5镍铜合金)等

(4)铅、锌、锡、钛及其合金

组别 细分类型 代号示例
铅及其合金 纯铅、铅锑合金 PL3(3号铅)、PLSb2(二号铅锑合金)
锌及其合金 纯锌、锌铜合金 Zn2(2号锌)、ZnCu1.5(1.5锌铜合金)
锡及其合金 纯锡、锡锑合金、锡铅合金 Sn2(二号锡)、SnSb2.5(2.5锡锑合金)、SnPb13.5-2.5(13.5-2.5锡铅合金)
钛及其合金 工业纯钛、α型钛合金、β型钛合金 TA1(一号α型钛)、TC4(四号钛合金)

核心关键词

核心关键词

常用金属材料

金属材料分类

纯金属

合金

黑色金属

有色金属

金属机械性能

强度极限

弹性极限

屈服极限

延伸率

断面收缩率

硬度

冲击韧度

生铁

钢

非合金钢

低合金钢

合金钢

轻有色金属

重有色金属

贵金属

稀有金属

铝及铝合金

铜及铜合金

镍及镍合金

钛及钛合金

分页按钮

延伸阅读

挑几篇相关的,接着看: