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N N NCC CH H HHH HY Y Y 常见金属材料基础知识 （简要读本仅供内部使用） 华阳恩赛有限公司（中美合资） NCH HUAYANG LTD. 二零零四年十二月 2004 ○C Copyright By NCH Huayang LTD. All rights reserved 常见金属材料基础知识（简要读本仅供内部使用） （2004 VER.） - 1 - 目 录 前 言..........................................................................................................................................4 第一章 概述.................................................................................................................................5 第二章 金属材料..........................................................................................................................7 第一讲 黑色金属...................................................................................................................7 第一节 铁及其分类........................................................................................................7 1.生铁.....................................................................................................................8 2.铸铁.....................................................................................................................9 第二节 钢及其分类......................................................................................................13 1.按品质分类.........................................................................................................13 2.按化学成份分类..................................................................................................14 3.按成形方法分类..................................................................................................14 4.按用途分类.........................................................................................................14 5.按金相组织分类..................................................................................................15 6.综合分类............................................................................................................17 7.按冶炼方法分类..................................................................................................17 8.按钢材外形分类..................................................................................................17 第三节 中国钢号表示方法............................................................................................18 1.中国钢号表示方法概述.......................................................................................18 2.中国钢号表示方法的分类说明.............................................................................18 第四节 板材知识..........................................................................................................26 1.钢板（包括带钢）的分类....................................................................................26 2.硅钢片牌号表示方法...........................................................................................27 3.电镀锡板和热镀锌板...........................................................................................27 4.沸腾钢板与镇静钢板...........................................................................................29 5.优质碳素结构钢板..............................................................................................30 6.专用结构钢板.....................................................................................................30 7.彩色涂层钢板.....................................................................................................31 8.船体用结构钢.....................................................................................................31 9.宝钢 1550 冷轧产品牌号命名方法.......................................................................31 第五节 型材知识..........................................................................................................32 1.型材的分类.........................................................................................................32 2.型钢中大、中、小型的划分................................................................................33 3.热轧带肋钢筋.....................................................................................................34 常见金属材料基础知识（简要读本仅供内部使用） （2004 VER.） - 2 - 4.热轧 H型钢........................................................................................................35 5.冷弯型钢............................................................................................................35 第六节 管材知识..........................................................................................................36 1.管材的分类.........................................................................................................36 2.无缝钢管............................................................................................................36 3.焊接钢管............................................................................................................37 第七节 不锈钢知识......................................................................................................37 1.不锈钢热轧钢.....................................................................................................37 2.不锈钢冷轧钢板..................................................................................................38 3.各种不锈钢的特性和用途....................................................................................39 4.世界各国不锈钢标准钢号对照表.........................................................................39 第二讲 有色金属材料（非黑色金属）.................................................................................42 第一节 有色金属概述...................................................................................................42 1.有色金属分类.....................................................................................................42 2.有色金属产品牌号表示方法................................................................................43 第二节 铜及铜合金......................................................................................................46 1.纯铜...................................................................................................................46 2.铜合金................................................................................................................46 3.铜材...................................................................................................................49 第三节 铝及铝合金......................................................................................................52 1.纯铝产品............................................................................................................52 2.压力加工铝合金..................................................................................................53 3.铝材...................................................................................................................54 4.铸造铝合金.........................................................................................................54 5.高强度铝合金.....................................................................................................55 第三章 金属腐蚀基础.................................................................................................................56 第一讲 金属腐蚀概述..........................................................................................................56 第一节 金属腐蚀的分类...............................................................................................56 第二节 金属腐蚀的形态...............................................................................................56 1.全面（均匀）腐蚀..............................................................................................57 2.孔蚀...................................................................................................................57 3.缝隙腐蚀............................................................................................................58 4.脱层腐蚀............................................................................................................59 5.晶间腐蚀............................................................................................................59 6.选择性腐蚀.........................................................................................................60 7.磨损腐蚀............................................................................................................60 常见金属材料基础知识（简要读本仅供内部使用） （2004 VER.） - 3 - 8.应力腐蚀破裂.....................................................................................................61 9.氢腐蚀................................................................................................................62 10.腐蚀疲劳..........................................................................................................63 第二讲 黑色金属及其合金耐蚀性........................................................................................64 第一节 碳钢和普通铸铁的耐蚀性.................................................................................64 1.耐蚀性能............................................................................................................64 2.影响耐蚀性的因素..............................................................................................64 第二节 耐蚀合金铸铁...................................................................................................64 第三节 耐蚀低合金钢...................................................................................................65 第四节 不锈钢的耐蚀性...............................................................................................65 1.铬 13 不锈钢......................................................................................................65 2.铬 17 不锈钢......................................................................................................66 3.铬 18 镍 9 不锈钢...............................................................................................66 4.铬 18 镍 12钼（钛）不锈钢...............................................................................67 5.铬 20 镍 2230不锈钢20 号合金.....................................................................67 第三讲 有色金属及其合金耐蚀性........................................................................................68 第一节 铜及其合金......................................................................................................68 1.纯铜...................................................................................................................68 2.铜合金................................................................................................................68 第二节 铝及其合金......................................................................................................69 1.铝.......................................................................................................................69 2.铝合金................................................................................................................69 第三节 钛及其合金......................................................................................................69 1.纯钛...................................................................................................................69 2.钛合金................................................................................................................70 第四节 镍及其合金......................................................................................................70 1.镍.......................................................................................................................70 2.镍合金................................................................................................................70 常见金属材料基础知识（简要读本仅供内部使用） （2004 VER.） - 4 - 前 言 随着时间的进步，华阳恩赛有限公司的销售员工对“未来战略”和“两手都要硬的经营策略” 有了全面地认知、深刻地理解和积极地行动这种喜人形势已被总公司每月的情况通报所诠释 华阳恩赛有限公司的决策者面对这种“全面繁荣”的局面，根据诸多项目的销售过程、销售细 节、以及销售员工反映的情况，及时洞察出销售活动中出现的问题、存在的不足，理性地向广大销 售员工发出了“学习、学习、再学习”的读书倡导，要求大家做一个学习型的销售员、做一个专业 型的销售员。 为此，总经理吴铁军先生特别要求工程师推荐了一些相关的专业书籍，并编辑了常见金属材 料基础知识（简要读本）供广大销售员工业余时间学习清洗、防锈方面的基础知识，以便更好地推 动、提升每个销售员工的销售业绩，实现华阳恩赛有限公司的战略目标 本次技术专业读书活动在华阳恩赛有限公司的历史上尚属首次，工程师推荐的书目、编辑的简 要读本尚存在欠缺或不足，敬请赐教 华阳恩赛有限公司 工程师 2004 年 12 月 31 日 常见金属材料基础知识（简要读本仅供内部使用） （2004 VER.） - 5 - 常见金属材料基础知识 （简要读本） 第一章 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。 常见金属材料基础知识（简要读本仅供内部使用） （2004 VER.） - 6 - 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足强度、韧性、重量和稳定性等方面的要求， 为使各种材料之间的优点互补，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优点，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。都已由国内自行研制开发成功，最 大限度满足了其需要。 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，抵抗变形和断裂的能力。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续增加或产生0.2L。 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最大应力值。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、断面最大缩小面积与原断面积百分比。 硬度指材料抵抗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）材料抵抗冲击载荷的能力，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，接口处能满足使用目的的特性。 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抗发生化学或电化学反应的性能。 耐腐蚀性指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。 抗氧化性指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。 3 本简要读本中未涉及胶泥、涂料、化学品、核材料等。 常见金属材料基础知识（简要读本仅供内部使用） （2004 VER.） - 7 - 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。 第一讲 黑色金属 在介绍钢的分类之前先简单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 0.031.2范围时则为钢，含 C1.22.5的铁缺乏实用性，一般不进行工业 生产。 第一节 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 2.116.67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 5060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，著名的产地有湖北