| §5.1 金属材料的基础知识 |
| §5.1.2 金属材料的分类 |
| 一.碳钢 |
| 一般指含碳量＜2.06%的铁碳合金，按照含碳量的多少，可以分类为： |
| 低碳钢-含碳量在0.08~0.25%，例如20钢（含碳量中值0.2%）、10钢（含碳量中值0.1%）、Q235钢（含碳量中值0.15%）等。低碳钢的塑性好，易于焊接、冲压、渗碳等处理。 |
| 中碳钢-含碳量在0.25~0.70%，其中含碳量在0.25~0.45%左右的中碳钢多用作调质处理的结构零件，例如35钢（含碳量中值0.35%）、45钢（含碳量中值0.45%）等。含碳量在0.5~0.7%左右的中碳钢多用作高强度结构零件或弹性零件。 |
| 高碳钢-含碳量大于0.55%，或者指含碳量在0.7~1.4%左右，用于不同要求的工模具、量具以及刃具等，例如T7和T7A（含碳量中值0.7%）、T8和T8A（含碳量中值0.8%）、T13和T13A（含碳量中值1.3%）等（称为碳素工具钢） |
| 按照碳钢的质量，可以分类为： |
| 普通碳素钢-含碳量控制不严格，含杂质要求S（硫）≤0.055%，P（磷）≤0.045%。普通碳素钢还分为甲（A）类钢，只保证机械性能而不标明化学成分，例如A3钢，在其后还可以加字母表示其所应用的冶炼方法，例如F表示沸腾钢，J表示碱性转炉钢，S表示酸性转炉钢，等等；乙（B）类钢，只保证化学成分；还有特（C）类钢，机械性能和化学成分都保证。 |
| 优质碳素钢-含碳量范围控制比较严格，要求含硫量≤0.045%，含磷量≤0.040%，例如45钢就属于优质碳素钢。 |
| 高级优质碳素钢-含碳量控制准确，要求含硫量＜0.030%，含磷量＜0.035%，但冶炼成本较高。 |
| 按照钢在冶炼时的脱氧方法，可以分类为： |
| 沸腾钢（代号F）-钢水浇注时，由于碳和一氧化铁（FeO）发生反应析出一氧化碳（CO）气体，使得钢水液面上呈沸腾状态而得名。沸腾钢的组织不致密，性能不均匀，冲击韧性差，质量较低，多用于普通型材（普通角钢、钢筋等），例如A3F钢。 |
| 镇静钢-冶炼时脱氧比较完全，因此钢水浇注时无沸腾现象，组织结构比较致密，质量较高，多用于优质和高级优质钢，例如A3R。 |
| 半镇静钢-介于沸腾钢与镇静钢之间。 |
| 按照钢的用途分类有： |
| 碳素结构钢（含碳量＜0.7%）-包括建筑结构钢（普通碳素结构钢）和机械结构钢（多为优质和高级优质碳素结构钢），例如焊条用钢（代号H）、压力容器用钢（代号R）、锅炉用钢（代号g），多层高压容器用钢（代号gC）等。碳素结构钢的牌号表示方法是：数字表示含碳量（以万分之一为单位，例如45钢，表示含碳量在0.45%）；数字后面加字母“A”表示高级优质的意思，如果加字母“Mn”则表示为含锰的优质钢，例如20Mn。 |
| 碳素工具钢（含碳量＞0.7%）-优质和高级优质钢，表示方法为字母“T”后加数字表示含碳量（以千分之一为单位），例如T8（含碳量0.8%），T13（含碳量1.3%），T7（含碳量0.7%），如果在数字后面再加字母“A”则表示为高级优质钢，例如T7A，T8A等。 |
| 二.合金钢 |
| 按照所含合金元素量分类： |
| 低合金钢-合金元素总含量＜2.5%，例如16Mn。 |
| 中合金钢-合金元素总含量为2.5~10%，例如5CrNiMo、40CrNiMo等。 |
| 高合金钢-合金元素总含量＞10%，例如Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、1Cr11Ni2W2MoV等。 |
| 按照用途分类： |
| 合金结构钢-包括建筑用钢（多为普通低合金钢）和机械制造用钢（例如合金渗碳钢-20CrMnTi、12CrNi3A、18Cr2Ni4WA等；合金调质钢-40Cr、40CrNiMoA、38CrMoAlA、30CrMnSi等；合金弹簧钢-65Mn、50CrVA等；滚动轴承钢-GCr15等）。合金结构钢牌号前面两位数字表示含碳量（以万分之一为单位），后面的字母符号以及随后紧跟的数字表示元素及其含量（以百分之一为单位，如果仅有元素字母没有数字，则表示该元素的含量在1%或1%以下）。 |
| 合金工具钢-含碳量小于1%时，在牌号前面用数字表示（以千分之一为单位），例如3Cr2W8V、9Mn2V、5CrMnMo、5CrNiMo、4Cr5W2VSi等；含碳量大于等于1%时，牌号前面不标明数字，例如CrWMn、Cr12MoV、W18Cr4V等，字母符号以及随后紧跟的数字表示元素及其含量（以百分之一为单位，如果仅有元素字母没有数字，则表示该元素的含量在1%或1%以下）。合金工具钢又可进一步细分为刃具钢（低合金与高合金刃具钢）、模具钢（用于冷冲压、冷轧、冷挤压等的称为冷变形模具钢；用于锻造、热轧、热挤压等的称为热变形模具钢或热作模具钢；用于铸造模具的称为铸模钢）以及用于制作量具的量具钢等等。 |
| 特殊用途钢-按照具体用途不同，可以分为许多种类，其牌号标志方法与合金工具钢相同，或者自有规定的专用代号。 |
| 不锈钢-具有耐蚀不锈的性能。一般把在大气环境下能抵抗腐蚀的统称为不锈钢；在某些浸蚀性强烈的介质（例如硫酸）中能抵御腐蚀作用的称为耐酸不锈钢；在高温环境下能抵御腐蚀的称为耐热不锈钢等。按照不锈钢的显微组织形态，又可以分为马氏体不锈钢（以马氏体为基体，例如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、Cr17Ni2、1Cr11Ni2W2MoV等）、奥氏体不锈钢（以奥氏体为基体，例如1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9等）、铁素体不锈钢（以铁素体为基体，例如Cr17）以及半马氏体不锈钢等。不同的不锈钢各自具有不同的承受腐蚀的性能。 |
| 抗磨钢-耐磨性好，例如ZGMn13（高锰铸钢，ZG表示铸造钢，例如可用于铁路路轨岔辙）。 |
| 超高强度钢-具有很高的机械强度，例如30CrMnSiNi2A等。超高强度钢也分为低合金、中合金与高合金三类。 |
| 高温合金-在高温环境中仍能保持较高的强度性能，按照其显微组织形态和化学成分，可分为镍基高温合金与铁基高温合金、铁镍基高温合金三类。例如GH33A、GH30、GH16、GH36、GH901、GH220、GH44，以及铸造用高温合金K3等等。 |
| 此外，根据钢的用途还可划分有易切削钢、电工硅钢、焊条用钢、磁钢、硬质合金、桥梁用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、铸造用钢……等等。 |
| 三.铸铁 |
| 常见的铸铁主要有以下几种： |
| 灰口铸铁-其中的碳全部或大部以自由碳（石墨）的形式存在，代号HT，后面以数字表示其抗拉强度和抗弯强度。例如HT38-60，“38”表示抗拉强度不小于38公斤力/平方毫米，“60”表示抗弯强度不小于60公斤力/平方毫米。根据灰口铸铁的显微组织形态，还可以进一步划分为铁素体灰铸铁、珠光体/铁素体灰铸铁、珠光体灰铸铁以及变质灰铸铁。 |
| 可锻铸铁-其中的碳全部或大部以团絮状石墨形态存在，代号KT，后面用第一个数字表示抗拉强度（公斤力/平方毫米），第二个数字表示延伸率（%），例如KT30-6。 |
| 球墨铸铁-其中的碳全部或大部以球状石墨形态存在，代号QT，后面用第一个数字表示抗拉强度（公斤力/平方毫米），第二个数字表示延伸率（%），例如QT30-6。 |
| 合金铸铁-在铸铁中加入了合金元素以提高其机械性能，还可以进一步划分为高强度合金铸铁、耐磨铸铁、耐热铸铁等，例如稀土镁钼、铬钼铜、高硅球铁等。 |
| 四.有色金属与合金 |
| （1）铜与铜合金 |
| 可分为： |
| 纯铜-以Tx（x为数字）表示，例如T1、T2、T3等 |
| 黄铜-以Hxx（x为符号与数字）表示，主要为铜锌合金，可再划分为普通黄铜（例如H80，表示含有80%Cu和20%Zn），锡黄铜（例如HSn90-1，表示含有90%Cu和1%Sn），铅黄铜（例如HPb59-1），铝黄铜（例如HAl85-0.5），硅黄铜（例如Hsi80-3），锰黄铜（例如HMn59-3-2），铸造黄铜（例如ZHMn58-2-2，ZHAl66-6-3-2等）。除了普通黄铜，其余的可归为特殊黄铜。 |
| 青铜-以Qxx（x为符号与数字）表示，这是指除锌以外的元素与铜组成的合金。例如锡青铜（又称普通青铜，例如QSn4-3），铝青铜（例如Qal10-4-4），铍青铜（例如Qbe2），铅青铜（例如QPb30）等。 |
| 白铜-这是铜镍合金，以Bxx表示。有普通白铜（例如B19），铝白铜（例如Bal6-1.5），锌白铜（例如BZn17-18-1.8），铁白铜（例如Bfe5-6）等等。 |
| 滑动轴承合金-用于滑动轴承、轴瓦等，其种类有锡基合金（含有锑、铜等元素，又称锡基巴氏合金），铅基合金（含有锑、锡、铜等元素，又称铅基巴氏合金），锌基耐磨合金，铸造青铜等。 |
| （2）铝合金 |
| 主要分为铸造铝合金（以ZLxx表示，例如ZL101、ZL105等）和压力加工用铝合金。 |
| 压力加工用铝合金可分为： |
| 防锈铝：以LFxx表示，例如LF21，LF11，LF5，LF2等。 |
| 硬铝：以Lyxx表示，例如Ly11，Ly16，Ly12等。 |
| 超强度硬铝（简称超硬铝）：以LCxx表示，例如LC4，LC9等。 |
| 锻造铝合金（简称锻铝）：以LDxx表示，例如LD5，LD10，LD7等。 |
| 和钢相比之下，铝合金有一个明显的特点是淬火后仍能保持良好的塑性，强度没有明显增加，需要经过时效处理后才能使其强度和硬度提高（防锈铝不能通过热处理强化）。 |
| （3）镁合金 |
| 镁合金的塑性与耐蚀性都很差，但是其最大的特点是比重轻（约为1.7），能得到较高的比强度（强度与比重之比），而其表面则通过阳极化处理以及涂敷漆层等方法实现防腐。主要应用的镁合金有铸造镁合金（以ZMxx表示）和锻造镁合金（又称变形镁合金，以MBxx表示，例如MB15，MB2等）。 |
| （4）钛及钛合金 |
| 钛合金的比重也是比较轻（约4.5），能得到较高的比强度（强度与比重之比），但其很大的特点是耐蚀性强，因而已经得到越来越多的应用。 |
| 纯钛的牌号主要有TA1。 |
| 钛合金的分类主要依据其显微组织形态与类型，有： |
| α型钛合金-例如TA7。 |
| β型钛合金-例如TB1，TB2。 |
| α-β型钛合金-例如TC4，TC6，TC9，TC11等。 |
| 此外还有近α型和近β型钛合金。 |
