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{dy}章 概述

在机械、工程等工业领域中，采用的材料种类及品种繁多、涉及范围及其广泛。其分类如下：

铁

黑色金属

碳钢

合金钢

金属材料1

轻有色金属

有色金属

重有色金属

稀土金属

合成塑料

有机非金属材料

合成橡胶

合成纤维

树脂基复合材料

非金属材料

复合材料

金属基复合材料

非金属基复合材料

陶瓷材料

玻璃材料

无机非金属材料

石磨及碳

工程材料

（基本材料）

木材、水泥、混凝土等

1 金属组织

??金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内

部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。

??合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。

??相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。

??固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固

溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。

??固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。

??化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。

??机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。

随着生产的迅速发展，特别是电子产业、航空航天技术的突飞猛进，不断地对材料的性能2提出了愈来愈高的要求。而传统单一材料往往不能全面满意强度、韧性、重量和稳定性等方面的要求，为使各种材料之间的长处互补，获得性能更加优越的材料，人们研制出各种新型复合材料。就是由两种或两种以上不同材料的组合材料，其性能通常兼有组成材料的各种长处，有着非常广阔的发展前景。

中国经过几十年的努力，钢铁工业已同过去的仅能生产100 多个钢种、400 多个品种的钢材发展到现在能生产1000 多个钢种、4 万多个品种的钢材，特别是国防工业和高精尖技术，包括原子弹、氢弹、导弹、核潜艇、通讯卫星、火箭等需要的关键金属3材料。都已由海内自行研制开发成功，{zd0}限度满意了其需要。

2 金属材料性能

为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在

冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。

材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性

能（机械性能）。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。

1）机械性能（力学性能）：机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。

??强度：材料在外力（载荷）作用下，抵挡变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。

??屈服点（бs）：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继承增加或产生0.2%L。

时应力值，单位用牛顿/毫米2（N/mm2）表示。

??抗拉强度（бb）也叫强度极限指材料在拉断前承受{zd0}应力值。单位用牛顿/毫米2（N/mm2）表示。

??延伸率（δ）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。

??断面收缩率（Ψ）材料在拉伸断裂后、断面{zd0}缩小面积与原断面积百分比。

??硬度：指材料抵挡其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度（HBS、HBW）和洛氏硬度（HKA、HKB、HRC）

??冲击韧性（Ak）：材料抵挡冲击载荷的能力，单位为焦耳/厘米2（J/cm2）.

2）工艺性能：指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。

??铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。

??焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满意使用目的的特性。

??顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。

??冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度α（外角）或弯心直径d 对材料厚度a 的比值表示，a 愈大或d/a 愈小，则材料的冷弯性愈好。

??冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。

??锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。

3）化学性能：指金属材料与周围介质扫触时抵挡发生化学或电化学反应的性能。

??耐腐蚀性：指金属材料抵挡各种介质侵蚀的能力。

??抗氧化性：指金属材料在高温下，抵挡产生氧化皮能力。

3 本简要读本中未涉及胶泥、涂料、化学品、核材料等。

第二章 金属材料

金属材料是应用最广泛的材料，目前仍占据材料工业的主导地位。从常用材料标准数据中，我们可以发现包括九大类约1200 余种常用材料，它们包括黑色金属的型钢、钢板及钢带、钢管、钢丝、钢丝绳，有色金属的棒材、线材、板材、带材及箔材、管材等9 大类。

{dy}讲 黑色金属

在介绍钢的分类之前先简朴介绍一下黑色金属的基本概念。

黑色金属：如生铁、铁合金、铸铁、钢、合金钢等。钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。

习惯上把碳含量＞2.11%的归类于铁，碳含量＜2.11%的归类于钢。

当铁中含C 在0.03%~1.2%范围时则为钢，含C1.2%~2.5%的铁缺乏实用性，一般不进行工业生产。

{dy}节 铁及其分类

生铁是指把铁矿石4放到高炉中冶炼5而成的产品，也叫“铣铁”。

生铁是高炉产品，可分为6普通生铁和合金生铁，前者包括炼钢生铁和铸造生铁，后者主要是锰铁和硅铁。合金生铁作为炼钢的辅助材料，在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。

生铁是含碳量2.11%~6.67%并含有非铁杂质较多的铁碳合金。生铁的杂质元素主要是硅、硫、锰、磷等。

生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形。但含硅高的生铁（灰口铁）的铸造及切削性能良好。

4 铁的主要矿石有：赤铁矿Fe2O3，含铁量在50%~60%之间；磁铁矿Fe3O4，含铁量60%以上有磁性，还有褐铁矿2Fe2O3-·3H2O、菱铁

矿FeCO3和黄铁矿FeS2，它们的含铁量低一些，但比较容易冶炼。中国的铁矿资源非常丰富，xx的产地有湖北大冶、东北鞍山等。

5 单质铁的制备一般采用冶炼法。以赤铁矿Fe2O3和磁铁矿Fe3O4为原料，与焦炭和助溶剂在熔矿炉内反应，焦炭燃烧产生CO2气，CO2气与过量的焦炭接触就生成CO 气，CO 气和氧化铁作用就生成金属铁。

C+O2=CO2 CO2+C=2CO

Fe3O4+CO=3Fe+CO2 Fe2O3+CO=2Fe+CO2 FeO+CO=FeO+CO2

6 另一种理解是：生铁、铁合金属于炉料，即治炼用原料。铸铁是用生铁（主要是铸造生铁）治炼后的产品。

1.生铁

生铁是含碳量大于2％（2.11%）的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在2.5%~4.0%，并含Si、Mn、S、P 等元素，是用铁矿石经高炉冶炼的产品。

生铁生铁按含硅（Si）量划分铁号，按含锰（Mn）量分组，按含磷（P）量分级，按含硫（S）量分类。

1）炼钢生铁

炼钢生铁含硅量不大于1.7%，碳以Fe3C 状存在。故硬而脆，断口呈白色。主要用作炼钢原料和可锻铸铁原料，炼钢生铁见下表所示。

炼钢用生铁（根据GB717-82）

铁号 代号 L04 L08 L10

2）铸造用生铁

铸造生铁硅含量为1.25~3.6%。碳多以石墨状态存在。断口呈灰色。软、易切削加工。主要用来生产各种铸铁件原料如床身、箱体等。铸造生铁见下表所示：

铸造用生铁（根据YB/T14–91）

牌号 铸34 铸30 铸26 铸22 铸18 铸14

铁号

代号 Z34 Z30 Z26 Z22 Z18 Z14

3）球墨铸造用生铁

球墨铸造用生铁也是一种铸造生铁，只是低硫低磷。低硫使碳充分在铁中石墨化。低磷提高生铁的机械性能；主要用于生产性能（机械性能）较好的球墨铸铁件。球墨生铁见下表所示：

球墨铸铁用生铁（根据GB1412-85）

牌号 Q10 Q12 Q16

此外现在应用的还有含钒生铁、铸造用磷铜钛低合金耐磨生铁，见下面两个表：

含钒生铁（根据GB5025-85）

牌号 钒02 钒03 钒04 钒05

铁号

代号 F02 F03 F04 F05

铸造用磷铜钛低合金耐磨生铁（根据GB9949-88）

铁号 NMZ34 NMZ30 NMZ26 NMZ22 NMZ18 NMZ14

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2.铸铁7

铸铁是含碳大于2.11%的铁碳合金，它是将铸造生铁（部分炼钢生铁）在炉中重新熔化，并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得到。与生铁区别是铸铁是二次加工，大都加工成铸铁件。铸铁件具有优良的铸造性可制成复杂零件，一般有良好的切削加工性。另外具有耐磨性和消震性良好，价格低等特点。

7 根据碳在铸铁中存在的形态不同，通常可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁及麻口铸铁。见下表：

石墨化进行程度 铸铁名称

{dy}阶段 第二阶段 第三阶段

特性及应用

xx石墨化

灰口铸铁 xx石墨化 xx石墨化 部分石墨化

未石墨化

灰铸铁通常是指具有片状石墨的灰口铸铁，这中铸铁具有一定的机械性能、良好的铸造性能以及其它多方面的优良性能，因而在机械制造中业获得最广泛的应用。灰铸铁分级：HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350。

而灰铸铁中又可根据石墨的形态不同而分为普通灰铸铁、蠕虫状石黑铸铁、球黑铸铁以及可锻铸铁。

球墨铸铁和蠕墨铸铁一般是用稀土镁合金对铁液进行处理，以改善石墨形态，从而得到比灰铸铁有更高机械性能的铸铁。

球墨铸铁依照其基体和性能特点而分为六种：即铁素体（高韧性）球墨铸铁，珠光体（高强度）球墨铸铁，贝氏体（耐磨）球墨铸铁，奥氏体一贝氏体（耐磨）球墨铸铁，马氏体一奥氏体（抗磨）球墨铸铁及奥氏体（耐热、耐蚀）球墨铸铁。

蠕墨铸铁具有不同比例的珠光体—铁素体基体组织。铸铁性能与其石墨的蠕化程度（蠕化率）及基体有关。在石墨蠕化良好条件下，珠光体蠕墨铸铁的强度和硬度较高，耐磨性强。适于制造耐磨零件，如汽车的刹车鼓等。而铁素体蠕墨铸铁的导热性较好，在高温作用下，不存在珠光体分解问题，组织较稳定，适用于制造在高温下工作、需要有良好的抗热疲劳能力、导热性的零件，如内燃机汽缸盖、进排气岐管等。

麻口铸铁 部分石墨化 未石墨化 未石墨化

白口铸铁 未石墨化 未石墨化 未石墨化

可锻铸铁是将白口铸铁通过固态石墨化热处理（包括有或无脱碳过程）得到的具有团絮状石墨的铁碳合金。采用不同的热处理方法，可以得到具有不同组织和性能的可锻铸铁，即黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。

当将白口铸铁毛坯件在密封的退火炉中进行热处理，即在中性炉气条件下退火时，得到的铸铁组织中有呈团絮状的石墨（退火碳）存在。这种石墨虽不很圆整和紧密，但它对基体的割裂作用则比灰铸铁中的片状石墨要小得多，因此它能使铸铁得到较高的强度及良好的韧性。铸铁的基体可以通过热处理来加以控制。使之成为铁素体或珠光体。用这种方法得到的铁素体基体可锻铸铁因组织中有石墨存在，因而铸铁的断面呈暗灰色，而在表层常常有薄的脱碳层呈浅灰色，故通称为黑心可锻铸铁。而珠光体可锻铸铁则是以其基体命名的。

当将白口铸铁毛坯件在氧化性质的炉气条件下进行退火时，铸件断面上从外层到心部，发生强烈的氧化和脱碳。在xx脱碳层中无石墨存在，铸铁的组织为铸素体。实际上，在小断面尺寸条件下，铸铁的组织基本上为单一的铁素体和退火碳。而在大断面尺寸条件下，表层为铁素体，中间区域为珠光体和铁素体及退火碳，而心部区域则为珠光体及退火碳（间或有少量铁素体）。

这种铸铁断面由于其心部区域有发亮的光泽，而表层色泽较暗，故通称为白心可锻铸铁。

特种铸铁是指具有特别使用性能的铸铁材料，主要包括抗磨铸铁、耐热铸铁和耐腐蚀铸铁。为使铸铁具有这些特别使用性能，需要使铸铁有一定的组织。

特种铸铁中既有非合金铸铁（如普通白口抗磨铸铁），也有低合金铸铁、中合金铸铁和高合金铸铁（如中锰抗磨用球墨铸铁及高铬抗磨用白口铸铁等）。

由于特种铸铁中含有大量合金元素，使得其在熔炼和铸造性能方面，与非合金化的铸铁有显著的差别。大多数合金元素降低铸铁的铸造性能，而含有大量合金元素的特种铸铁的铸造性能通常是很差的，在铸造过程中容易产生多种铸造缺陷，因此需要针对各种铸铁在熔炼和铸造方面的特性，采取适当的工艺措施，防止缺陷的发生，以保证铸件的质量。

对任何一种特种铸铁而言，首先是要求具备一定的使用性能，如抗磨、耐热等。但由于是用来制造机器零件，就需要保证有一定的机械性能，主要是强度和塑性，为此需要在铸铁的化学成分设计上，考虑同时满意特定的使用性能和一定的机械性能这两方面的要求。

1）铸铁牌号的表示方法

各种铸铁代号，由表示该铸铁特征的汉语拼音字母的{dy}个大写正体字母组成。当两种铸铁名称的代号字母相同时，可在该大写正体字母后加小写正体字母来区别。同一名称铸铁，需要细分时，取其细分特点的汉语拼音{dy}个大写正体字母，排列在后面。见下表：

铸铁名称、代号及牌号表示方法（根据GB5612-85）

铸铁名称 代号 牌号表示方法实例

灰铸铁 HT HT100

蠕墨铸铁 RuT RuT400

球墨铸铁 QT QT400-17

黑心可锻铸铁

白心可锻铸铁

珠光体可锻铸铁

KHT

KBT

KZT

KHT300-06

KBT350-04

KZT450-06

耐磨铸铁 MT MT Cu1PTi-150

抗磨白口铸铁

抗磨球墨铸铁

KmBT

KmQT

KmBTMn5Mo2Cu

KmQTMn6

冷硬铸铁 LT LTCrMoR

耐蚀铸铁

耐蚀球墨铸铁

ST

SQT

STSi15R

SQTAl15Si5

耐热铸铁

耐热球墨铸铁

RT

RQT

RTCr2

RQTA16

奥氏体铸铁 AT -

牌号中代号后面的一组数字，表示抗拉强度值；有两组数字时，{dy}组表示抗拉强度值，第二组表示延伸率值。两组数字中间用“一”隔开。

合金元素用国际元素符号表示，含量大于或等于1%时，用整数表示：小于1 %时一般不标注。

常规元素（C、Si、Mn、S、p）一般不标注，有特别作用时，才标注其元素符号及含量。

2）白口铸铁

白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3C）形式存在，因断口呈亮白色。故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3C，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料。

3）灰口铸铁

铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。断口呈灰色。它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简朴，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。

灰口铸铁按基体组织不同，分为铁素体基灰口铸铁、珠光体-铁素体基灰口铸铁和珠光体基灰口铸铁三类。

由于灰口铸铁内存在片状石墨，而石墨是一种密度小，强度低、硬度低、塑性和韧性趋于零的组分。它的存在犹如在钢的基体上存在大量小缺口，即减少承载面积，又增加裂纹源，所以灰口铸铁强度低、韧性差，不能进行压力加工。为改善其性能，在浇注前在铁水中加入一下量的硅铁，硅钙等孕育剂，使珠光体基体细化，石墨变细小而均匀分布，经过这种孕育处理的铸铁。称为孕育铸铁。灰口铸铁的牌号、性能组织及用途见下表：

表4-21 灰口铸铁的牌号、组织及用途

显微组织

铸铁类别 牌号

基体 石墨

用途举例

铁素体灰口铸铁 HT100-260 F+P(少量) 粗片

低负荷和不重要的零件，如盖、外罩、

手轮、支架、和重锤等

铁素体-珠光体灰口铸铁 HT150-330 F+P 较片粗

中等应力的零件，如支柱、底座、齿

轮箱、工作台、刀架、端盖、阀体、

管路、附件等

HT200-400 P 中等片状

珠光体灰口铸铁

HT250-470 细P 较细片状

承受较大应力、用作重要的零件，如

汽缸、齿轮、机座、飞轮、床身、刹

车轮、联轴器、齿轮箱和轴承座等

HT300-540

孕育铸铁 HT350-610

HT400-680

S 或T 细小片状

用作承受高弯曲应力及高抗压强度的重要零件，如齿轮、凸轮、车床卡盘、剪床及压力机机身和润滑阀壳体等

4）可锻铸铁

可锻铸铁是用碳、硅含量较低的铁碳合金铸成白口铸铁坯件，再经过长时间高温退火处理，使渗碳体分解出团絮状石墨而成，即可锻铁是一种经过石墨化处理的白口铸铁。

可锻铸铁按热处理后显微组织不同分两类；一类是黑心可锻铸铁和珠光可锻铸铁。黑心可锻铸铁组织主要是铁素体（F）基本+团絮状石墨；珠光体可锻铸铁组织主要是珠光体（P）基体+团絮状石墨。另一类是白心可锻铸铁，白心可锻铸铁组织决定于断面尺寸，小断面的以铁素体为基体，大断面的表面区域为铁素体、心部为珠光体和退火碳。可锻铸铁牌号、性能（根据GB9440-88）见下两表：

黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁

类别 A B

牌号 KTH300-06 -

KTH330-08

KTH350-10 -

KTH370-12

KTZ450-06 -

KTZ550-04 -

KTZ650-02 -

KTZ700-02 -

注：①试样直径12mm只适于铸铁主要壁厚小于10mm的铸铁。②牌号KTH30006适于气密性零件。③牌号B系列为过渡牌号。

白心可锻铸铁

牌号

KTB350-04 KTB380-12 KTB400-05 KTB450-07

黑心可锻铸铁主要用于制造汽车、拖拉机零件及机床附件、如轮壳、弹簧支座、阀门等。珠光体可锻铸铁则用于制造曲轴、连杆、轮轴、活塞环等。

5）球墨铸铁

在铁水（球墨生铁）浇注前加一定量的球化剂（常用的有硅铁、镁等）使铸铁中石墨球化。由于碳（石墨）以球状存在于铸铁基体中，改善其对基体的割裂作用，球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性大大提高。并具有耐磨、减震、工艺性能好、成本低等长处，现已广泛替代可锻铸铁及部分铸钢、锻钢件、如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。根据GB1348-88 球墨铸铁牌号分为单铸和附铸试块两类；单铸试块分八个牌号见下表：

单铸试块

牌号 QT400-18 QT400-15 QT450-10 QT500-7

主要金相组织 铁素体 铁素体 铁素体 铁素体+珠光体

牌号 QT600-3 QT700-2 QT800-2 QT900-2

主要金相组织 珠光体+铁素体 珠光体 珠光体或回火组织 贝氏体或回火马氏体

附铸试块分为五个牌号见下表：

附铸试块

牌号 QT400-18A QT400-15A QT500-7A QT600-3A QT700-2A

主要金相组织 铁素体 铁素体 铁素体+珠光体 珠光体+铁素体 珠光体

注： 牌号后面的字母A 系表示该牌号在附铸试块上测定的机械性能，以区别上表的单试块测定的性能。

除上述介绍几种常用铸铁外，还有抗磨白口铸铁、冷硬铸铁，耐热铸铁等。

铸造生铁通过锻化、变质、球化等方法可以改变其内部结构，改善并提高其机械性能，因此，铸造生铁又可分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和特种铸铁等品种。

第二节 钢及其分类

钢铁制品的使用到处可见，从家里的冰箱、厨具、洗衣机，交通的汽机车、铁道、电车、铁桥、船只，输电铁塔、住家大楼、工厂场房、机械类都是；钢铁制品是由铁矿砂提炼，经由加工过程作成各种用途的制品，其加工切削品或使用过的旧品变成废钢，是一种可以无限次回收循环使用的一种物资。

高炉熔出的铣铁碳含量高（C 含量3%以上），硅（Si）、磷（P）、硫（S）等不纯物多，产品既硬且脆。

钢是用生铁（炼钢生铁）或生铁加一部分废钢炼成的钢中含碳量低于2.11%，并使其杂质（主要指S、P）含量降低到规定标准。

炼钢原料除铣铁、废钢外，还有去除不纯物用的熔剂，生石灰、萤石，脱氧剂合金铁等，使钢的品质提高。炼钢方法主要有转炉、电炉、平炉三种，随炼钢炉种类不同使用的原料各异，转炉用以熔铣，电炉以废钢为主原料，平炉使用铣铁和废钢。

钢铁经溶解后铸成模型，可轧延成棒状、板状、管状各种用途制品，容易加工又可大量生产，加入极少量其它物质经热处理可改变材料性质增加硬度，或提高铁纯度使物性软化，也可用温度控制高温急冷或缓冷达到使物性变硬或软；它的{wy}缺点是会生锈，为避免钢铁制品与空气中的氧接触氧化生锈，一般都采用涂装物、镀锌等，或熔炼时添加镍、铬制成不锈钢。

钢是含碳量在0.04%~2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。

钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种：

1.按品质分类

按照钢中硫（S）和磷（P）的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。

(1)普通钢（P≤0.045%，S≤0.055%）

(2)优质钢（P、S 均≤0.035%）

(3)高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）

2.按化学成份分类

(1)碳素钢：

a.低碳钢（C≤0.25%）；

b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）；

c.高碳钢（C≤0.60%）。

(2)合金钢：

a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）

b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）

c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。

3.按成形方法分类

(1)锻钢；

(2)铸钢；

(3)热轧钢；

(4)冷拉钢。

4.按用途分类

(1)建筑及工程用钢

a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。

(2)结构钢

a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。

b.弹簧钢

c.轴承钢

(3)工具钢

a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。

(4)特别性能钢

a.不锈耐酸钢；b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。

(5)专业用钢? ? 如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。

5.按金相组织8分类

(1)正火状态

a.珠光体钢；

8 金相组织就是指材料的显微组织。有关金相组织与特性：

金相组织种类 组织特点

铁索体（F）

1.组织：碳在a 铁中的固溶体

2.特性：呈体心立方晶格。

溶碳能力最小，{zd0}为0.02%；硬度和强度很低，HB=80~120、sb=250N/mm2；而塑性和韧性很好，d=50%、?=70~80%。

因此，含铁素体多的钢材（软钢）中用来做可压、挤、冲板与耐冲击震惊的机件。这类钢有超低碳钢，如：0Cr13、1Cr13、

硅钢片等。

奥氏体

1.组织：碳在? 铁中的固溶体

2.特性：呈面心立方晶格。

{zg}溶碳量为2.06%，在一般情况下，具有高的塑性，但强度和硬度低（HB=170~220），奥氏体组织除了在高温转变时

产生以外，在常温时亦存在于不锈钢、高铬钢和高锰钢中，如奥氏体不锈钢等

渗碳体（C）

1.组织：铁和碳的化合物（Fe3C）

2.特性：呈复杂的八面体晶格。

含碳量为6.67%、硬度很高、HRC70~75、耐磨，但脆性很大。因此，渗碳体不能单独应用，而总是与铁素体混合在一起。

碳在铁中溶解度很小，所以在常温下，钢铁组织内大部分的碳都是以渗碳体或其他碳化物形式出现。

珠光体（P）

1.组织：铁素体片和渗碳体片交替排列的层状显微组织，是铁素体与渗碳体机械混合物（共析体）。

2.特性：是过冷奥氏体进行共析反应的直接产物。

其片层组织的粗细随奥氏体过冷程度不同，过冷程度越大，片层组织越细性质也不同。

奥氏体在约600℃分解成的组织称为细珠光体（有的叫一次索氏体），在500~600℃分解转变成用光学显微镜不能分辨其片层状的组织称为极细珠光体（有的一次屈氏体），它们的硬度较铁素体和奥氏体高，而较渗碳体低，其塑性较铁素体和奥氏体低而较渗碳体高。正火后的珠光体比退火后的珠光体组织细密，弥散度大，故其力学性能较好，但其片状渗碳体在钢材承受负荷时会引起应力集中，故不如索氏体。

莱氏体（L）

1.组织：奥氏体与渗碳体的共晶混合物

2.特性：铁合金溶液含碳量在2.06%以上时，缓慢冷到1130℃便凝固出莱氏体。

当温度到达共析温度莱氏体中的奥氏转变为珠光体。因此，在723℃以下莱氏体是珠光体与渗碳体机械混合物（共晶混合）。

莱氏体硬而脆（＞HB700），是一种较粗的组织，不能进行压力加工，如白口铁。在铸态含有莱氏体组织的钢有高速工具

钢和Cr12 型高合金工具钢等。这类钢一般有较大有耐磨性和较好的切削性。

淬火与马氏体

1.组织：碳在a-Fe 中的过饱和固溶体，显微组织呈针叶状

2.特性：淬火后获得的不稳定组织。

具有很高的硬度，而且随含碳量增加而提高，但含碳量超过0.6%后的硬度值基本不变，如含C0.8%的马氏体，硬度约为HRC65，冲击韧性很低，脆性很大，延伸率和断面收缩率几乎等于零。奥氏体晶粒愈大，马氏体针叶愈粗大，则冲击韧性愈低；淬火温度愈低，奥氏体晶粒愈细，得到的马氏体针叶非常细小，即无针状马氏组织，其韧性{zg}。

回火马氏（S）

1.组织：与淬火马氏体硬度相近，而脆性略低的黑色针叶状组织

2.特性：淬火钢重新加热到150~250℃回火获得的组织。

硬度一般只比淬火马氏体低HRC1-3 格，但内应力比淬火马氏体小。

下贝氏体（B）

1.组织：显微组织呈黑色针状形态，其中的铁素体呈现针状，而碳化物呈现极小的质点以弥散状分布在针状铁素体内。

2.特性：过冷奥氏体在400~240℃等温度转变后的产物。

具有较高的硬度，约为HRC40-55，良好的塑性和很高的冲击韧性，其综合机械性能比索氏体更好。因此，在要求较大的韧性和高强度相配合时，常以含有适当合金元素的中碳结构钢等温淬火，获得贝氏体以改善钢的机械性能，并减小内应力和变形。

低碳马氏体

具有高强度与良好的塑性、韧性相结合的特点（ sb=1200~1600N/mm2、s0.2=1000~1300N/mm2、d5=10% 、

?=40%ak=60J/cm2）；同时还有低的冷脆转化温度（=-60℃）；在静载荷、疲劳及多次冲击载荷下，其缺口敏感度和过载

敏感性都较低。

低碳马氏体状态的20SiMn2MoVA 综合力学性能，比中碳合金钢等温淬火获得的下贝氏体更好。

保持了低碳钢的工艺性能，但切削加工较难。

b.贝氏体钢；

c.马氏体钢；

d.奥氏体钢。

(2)退火9状态：

a.亚共析钢（铁素体+珠光体）；

b.共析钢（珠光体）;

c.过共析钢（珠光体+渗碳体）;

d.莱氏体钢（珠光体+渗体）。

(3)无相变或部分发生相变的

9 有关钢的热处理的名词：

??退火：将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温

度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了xx组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的

力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了xx和改善前道工序遗留

的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。

??正火：正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能xx过共析钢的网状渗碳体