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常見金屬材料解析

2025-08-13 16:33:28 作者：熱處理生態圈來源：熱處理生態圈分享至：

非合金鋼（碳素鋼）

非合金鋼（碳素鋼）是指主要以碳元素為合金成分，幾乎不含有其他合金元素的鋼。根據碳的含量，碳素鋼可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼三類。低碳鋼（含碳量小于0.25%）具有較好的塑性和韌性，易于加工和焊接，廣泛應用于汽車、建筑、管道等領域。中碳鋼（含碳量在0.25%-0.60%之間）具有較好的綜合性能，強度較高，適用于制造機械零件，如齒輪、軸承和結構件。高碳鋼（含碳量在0.60%-1.0%之間）硬度較高，耐磨性強，主要用于制造刀具、彈簧和其他高強度耐磨零件。高碳鋼的脆性較大，難以焊接，但通過熱處理可以進一步提高其性能。

Q235-A.F（A3）

名稱及含義：表示屈服點為235MPa的A級沸騰鋼，屬于普通碳素結構鋼。

成分:Wc=0.14%～0.22%.

性能:既有較高的塑性又有適中的強度。

熱處理：這類鋼常在熱軋狀態下使用。

用途：普通碳素結構鋼主要用于一般建筑、工程結構及普通機械零件。

名稱及含義：表示碳的平均質量分數Wc=0.2%的優質碳素結構鋼。

成分:Wc=0.2%。

性能：強硬度低，塑韌性及焊接性能良好。

熱處理：滲碳+淬火+低溫回火。

用途：制作沖壓件、焊接件、滲碳件及受力不大的機械零件。

名稱及含義：表示碳的平均質量分數Wc=0.45%的優質碳素結構鋼。

成分:Wc=0.45%.

性能：具有較高的強、硬度,切削性能良好。

熱處理：淬火+高溫回火。

用途：制作受力較大的機械零件，如齒輪、連桿、曲軸、聯軸器等。

65Mn

名稱及含義：表示含錳量較高的優質碳素結構鋼，其碳的平均質量分數Wc=0.65%的。

成分:Wc=0.65%.

性能：具有較高的強、硬度及彈性，焊接性能不好，切削性能差。

熱處理：淬火+中溫回火。

用途：主要用于制造尺寸較小的彈簧、彈性零件及耐磨零件。如：氣門彈簧、彈簧墊圈等。

T12

名稱及含義：表示碳的平均質量分數Wc=1.2%的高級優質碳素工具鋼。

成分:Wc=1.2%.

性能：具有高的硬度和耐磨性，韌性差。

熱處理：淬火+低溫回火。

用途：碳素工具鋼主要用于制造刃部受熱程度較低的、尺寸小、精度低、形狀簡單的低速用工具和、小進給量的機用工具。

由于碳素鋼的淬透性差、熱硬性低的特點，是無法滿足一些特殊性能的要求的，這時候我們就需要采用性能好的合金鋼來進行制造。

合金鋼

合金鋼是指在鋼的基礎上加入一種或多種合金元素（如鉻、鎳、鉬、錳等），以改善其機械性能、耐腐蝕性或其他特殊性能的鋼。根據合金元素的種類和含量，合金鋼可以分為低合金鋼和高合金鋼。

低合金鋼通常指合金元素總含量不超過5%的鋼，它在原有的碳素鋼基礎上通過加入適量的合金元素，如錳、鉻、鎳、鉬等，來提高其強度、硬度、耐磨性和抗腐蝕性，常用于制造中高強度的結構件，如橋梁、車輛、壓力容器等。

高合金鋼的合金元素含量通常超過5%，通過加入大量合金元素（如鉻、鎳、鎢等）來顯著提高其耐熱性、耐腐蝕性、抗氧化性等特殊性能，廣泛應用于化工、航空、石油、冶金等領域，尤其是在高溫、高壓和腐蝕環境下工作的重要部件。

合金鋼的主要特點是其優越的機械性能和特殊的抗腐蝕、耐熱等性能，使其在許多要求嚴格的應用中不可或缺。

20Cr、20CrMnTi

名稱：合金滲碳鋼。

成分:20Cr：Wc=0.2%,WCr<1.5%；

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

性能：外硬內韌，良好的淬透性。

熱處理：滲碳+淬火+低溫回火。

用途：主要用來制造有優良的耐磨性耐疲勞性，又能承受沖擊載荷有作用的零件。

40Cr、38CrMoAl

名稱：合金調質鋼。

成分:40Cr：Wc=0.4%,WCr<1.5% ；

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

性能：具有高的強度和良好的塑性、韌性，有很好的淬透性。

熱處理：40Cr 淬火+高溫回火。

38CrMoAl鋼：調質后氮化。

用途：主要用來制造受力復雜的重要零件，如齒輪、連桿等。

60Si2Mn

名稱：合金彈簧鋼。

成分:Wc ≈ 0.60%,WSi ≈ 2%,WMn ≤ 1.5%.

性能：高的屈服點、彈性極限、疲勞強度，一定的塑性、韌性和淬透性。

熱處理：淬火+中溫回火。

用途：主要用于制造各種彈簧和彈性元件，如汽車、拖拉機上的減震板簧和螺旋彈簧。

GCr15

名稱：滾動軸承鋼。

成分:Wc=0.95～1.1%,WCr=1.5%

性能：高的接觸疲勞強度、高的硬度和耐磨性、足夠的韌性和淬透性。

熱處理：球化退火+淬火+低溫回火。

用途：主要用來制造滾動軸承的滾動體（滾珠、滾柱、滾針）、內外套圈等。

9SiCr

名稱：合金刃具鋼。

成分:Wc=0.9%,WCr<1.5%. WSi<1.5%

性能：高的硬度和耐磨性、足夠的強度和一定的韌性。

熱處理：淬火+低溫回火。

用途:主要用來制造刀刃細薄的低速切削刀具。

W18Cr4V

名稱：高速工具鋼。

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

性能：高的硬度和耐磨性、足夠的強度和一定的韌性,很高的熱硬性(600℃)。

熱處理：高溫淬火+多次高溫回火。

用途：主要用于制造切削速度較高的刀具和形狀復雜載荷較大的成型刀具。

3Cr13

名稱：馬氏體不銹鋼。

成分:Wc=0.3%, WCr=13%。

性能：具有較高的強度和硬度，有抗大氣、蒸氣等介質腐蝕的能力。

熱處理：淬火+低溫回火。

用途：主要用于制造力學性能要求較高而在弱腐蝕介質中工作、耐蝕性要求較低的機械零件和工具。

0Cr18Ni9(304) 、1Cr18Ni9Ti(321)

名稱：奧氏體不銹鋼。

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：具有較高的耐蝕性，塑性和低溫韌性，以及高的加工硬化能力，無磁性，而且具有良好的焊接性能，是工業上應用最廣泛的不銹鋼。

熱處理：固溶處理。

用途：主要用于制造強腐蝕介質中工作的設備及冷變形的低負荷零件，如吸收塔、酸槽、管道等。

中美不銹鋼牌號對照表

鑄鐵

鑄鐵是一種含有較高碳含量（通常在2%以上）的鐵碳合金，具有良好的鑄造性能和較高的流動性，因此常用于鑄造各種復雜形狀的零件。根據其碳的形態和合金成分的不同，鑄鐵可以分為幾種主要類型：

灰口鑄鐵：灰口鑄鐵是最常見的鑄鐵類型，具有良好的鑄造性能和耐磨性，其碳以石墨的形式存在，因此表面呈灰色。灰口鑄鐵的強度較高，耐磨性好，適用于制造發動機缸體、管道、機床底座等。
白口鑄鐵：白口鑄鐵的碳主要以化合物的形式存在，因此具有較高的硬度和強度，但脆性較大，耐磨性優良，常用于制造高耐磨零件，如磨礦設備、軋鋼機輥等。
球墨鑄鐵：球墨鑄鐵是通過加入少量球狀石墨的元素（如鎂）來改進灰口鑄鐵的性能，具有良好的強度、韌性和耐腐蝕性。它通常用于制造汽車零件（如汽車發動機缸體、車輪）和管道配件。
可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵是在鑄造后經過熱處理，使其獲得較好的韌性和延展性，適用于制造需要承受沖擊和振動的零件，如齒輪、軸承等。

鑄鐵的主要優點包括良好的鑄造性、較低的成本、良好的耐磨性和耐腐蝕性，但其脆性較大，通常不適合承受強烈的沖擊載荷。

HT150

名稱及含義：最低抗拉強度為150MPa灰鑄鐵。

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：良好的鑄造性能、切削性能，較高的耐磨性、減震性及低的缺口敏感性。

用途：用于承受中載荷的鑄件，如底座、床身、工作臺等。

QT400-18

名稱及含義：最低抗拉強度為400MPa最小斷后伸長率為18%的球墨鑄鐵。

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：具有很高的強度，又有良好的塑性和韌性。綜合力學性能接近于鋼，鑄造性能好.

用途：用以制造受力復雜、負荷較大和要求耐磨的鑄件。

有色金屬（非鐵金屬）

有色金屬（非鐵金屬）是指除了鐵以外的所有金屬，通常分為輕金屬和重金屬兩大類。這些金屬具有較高的抗腐蝕性、良好的導電性和導熱性，因此在電子、航空、汽車、建筑等領域廣泛應用。常見的有色金屬包括鋁、銅、鉛、鋅、鎳、錫、鋁合金、銅合金等。以下是一些常見有色金屬的簡單說明：

鋁及鋁合金：
- 特點：鋁是一種輕金屬，具有良好的抗腐蝕性、可塑性和較低的密度。鋁合金通過加入其他元素（如銅、鋅、鎂）來提高其強度和耐磨性。
- 應用：廣泛用于航空、交通運輸、建筑、包裝等領域，尤其是汽車、飛機的制造。
銅及銅合金：
- 特點：銅具有良好的導電性、導熱性和耐腐蝕性，廣泛用于電氣設備和建筑材料。銅合金如黃銅（銅+鋅）和青銅（銅+錫）具有更高的強度和耐磨性。
- 應用：主要用于電線電纜、電氣設備、管道系統以及藝術和裝飾品。
鉛：
- 特點：鉛是一個重金屬，具有良好的抗腐蝕性和可加工性，但密度大、毒性較強。
- 應用：主要用于蓄電池、屏蔽輻射、建筑材料以及一些焊接材料。
鋅：
- 特點：鋅是一種相對較輕的金屬，具有良好的抗腐蝕性，尤其在防銹領域有重要應用。
- 應用：廣泛用于鍍鋅（防銹）和合金材料（如黃銅）中，還用于制造電池、涂料等。
鎳：
- 特點：鎳具有良好的耐腐蝕性、耐高溫性和強度，因此在惡劣環境中表現出色。
- 應用：鎳常用于不銹鋼和其他耐腐蝕合金的生產中，也用于制造電池、電氣設備等。
錫：
- 特點：錫具有較好的抗腐蝕性、低熔點和良好的可加工性。
- 應用：主要用于生產焊料、涂層、合金（如青銅）以及食品包裝材料（錫箔）。

有色金屬的優點包括重量輕、耐腐蝕、導電性好等，這使得它們在現代工業中有著不可替代的作用。

H62

名稱：普通黃銅。

成分: WCu=62%， WZn=38%。

性能：強度較高，有一定的耐蝕性。

用途：廣泛用來制作電器上要求導電、耐蝕及適當強度的結構件，如螺栓、螺母、墊圈、彈簧及機器中的軸套等。

QSn4-3

名稱：錫青銅。

成分: WCu=93%，WSn=4%，WZn=3% 。

性能：錫青銅具有良好的減磨性、抗磁性、低溫韌性、耐大氣腐蝕性和鑄造性能。

用途：主要制造軸承、軸套等耐磨零件和彈簧等彈性元件，以及抗蝕、抗磁零件等

LY12（2A12）

名稱：硬鋁。

成分:合金元素含量較多，銅為主加元素。

性能：強度和硬度較高，塑性及變形加工性能較差。

熱處理：淬火+時效硬化。

用途：用于制作航空模鍛件和重要的銷、軸等零件。

鋁合金的熱處理：

時效：鋁合金固溶處理后得到的組織是不穩定的，不穩定組織在室溫下放置，或低溫下加熱時有分解出強化相過渡到穩定組織的傾向，使強、硬度明顯升高，這種現象稱為時效或時效硬化。

人工時效—在加熱條件下進行的時效。

自然時效—在室溫下進行的時效。

鋁合金經熱處理后其強度硬度與淬火前沒有多大變化，其強化效果是通過隨后的時效處理而獲得的。

ZL102（Al-Si）

名稱：鑄造鋁合金。

成分:以硅為主要加入的合金元素。

性能：優良的鑄造性能。

熱處理：淬火+時效硬化。

用途：廣泛應用于制造各種形狀復雜的鋁鑄件，如儀表、泵的殼體、汽缸，它是制造活塞的理想材料。

各國常用鈦及鈦合金牌號對照表

硬質合金

硬質合金是一類具有極高硬度和耐磨性的合金材料，通常由硬質金屬化合物（如碳化鎢）和金屬粘結劑（如鈷、鎳）通過粉末冶金方法制成。硬質合金具有優異的耐磨性、耐高溫性和抗壓強度，因此廣泛應用于機械加工、切削工具、礦山開采等領域。硬質合金的主要特點和應用如下：

主要成分：
- 硬質金屬化合物：通常為碳化物，如碳化鎢（WC），它賦予硬質合金高硬度和耐磨性。
- 金屬粘結劑：常用的粘結劑是鈷（Co）或鎳（Ni），它們提供合金的韌性和加工性，同時增強合金的抗斷裂性。
主要特點：
- 極高硬度：硬質合金的硬度非常高，可以達到HRA 90以上，僅次于鉆石和立方氮化硼（CBN）。
- 耐磨性強：由于其高硬度，硬質合金具有優異的耐磨損能力，適合用于高速切削和重載磨損的應用。
- 耐高溫性好：硬質合金在高溫下也能保持較高的硬度，適用于高溫環境下的工作。
- 高強度：硬質合金具有較高的抗壓強度，適用于高負荷的機械工作。
應用領域：
- 切削工具：如車刀、銑刀、鉆頭、鉸刀等，用于金屬加工、木材加工、塑料加工等領域。
- 礦山開采：硬質合金在礦山機械中廣泛用于鉆探、破碎和切割工具，如鉆頭、采礦工具和地質勘探工具。
- 模具制造：由于其高耐磨性和良好的加工性能，硬質合金廣泛應用于注塑模具、壓鑄模具等領域。
- 汽車和航空航天：用于制造高強度的零部件和耐磨件，如發動機部件、剎車片等。