一、鋼材機械性能

　　1.屈服點(σs)

　　鋼材或試樣在拉伸時，當應力超過彈性極限，即使應力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產生屈服現(xiàn)象時的最小應力值即為屈服點。設Ps為屈服點s處的外力，F(xiàn)o為試樣斷面積，則屈服點σs =Ps/Fo(MPa)

　　2.屈服強度(σ0.2)

　　有的金屬材料的屈服點極不明顯，在測量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產生永久殘余塑性變形等于一定值(一般為原長度的0.2%)時的應力，稱為條件屈服強度或簡稱屈服強度σ0.2。

　　3.抗拉強度(σb)

　　材料在拉伸過程中，從開始到發(fā)生斷裂時所達到的最大應力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強度相應的還有抗壓強度、抗彎強度等。設Pb為材料被拉斷前達到的最大拉力，F(xiàn)o為試樣截面面積，則抗拉強度σb= Pb/Fo(MPa)。

　　4.伸長率(δs)

　　材料在拉斷后，其塑性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。

　　5.屈強比(σs/σb)

　　鋼材的屈服點(屈服強度)與抗拉強度的比值，稱為屈強比。屈強比越大，結構零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強比為0.6-0.65，低合金結構鋼為0.65-0.75合金結構鋼為0.84-0.86。

　　6.硬度

　　硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。

　　布氏硬度(HB)

　　以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB)。

　　洛氏硬度(HR)

　　當HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗材料硬度的不同，分三種不同的標度來表示：

　　HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料(如硬質合金等)。

　　HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。

　　HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。

　　維氏硬度(HV)

　　以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值(HV)

　　二、黑色金屬和有色金屬

　　1、黑色金屬

　　是指鐵和鐵的合金。如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。鋼和生鐵都是以鐵為基礎，以碳為主要添加元素的合金，統(tǒng)稱為鐵碳合金。

　　生鐵是指把鐵礦石放到高爐中冶煉而成的產品，主要用來煉鋼和制造鑄件。

　　把鑄造生鐵放在熔鐵爐中熔煉，即得到鑄鐵(液狀,含碳量大于2.11%的鐵碳合金)，把液狀鑄鐵澆鑄成鑄件，這種鑄鐵叫鑄鐵件。

　　鐵合金是由鐵與硅、錳、鉻、鈦等元素組成的合金，鐵合金是煉鋼的原料之一，在煉鋼時做鋼的脫氧劑和合金元素添加劑用。

　　含碳量低于2.11%的鐵碳合金稱為鋼，把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內按一定工藝熔煉，即得到鋼。鋼的產品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼，一般是指軋制成各種鋼材的鋼。

　　2、有色金屬

　　又稱非鐵金屬，指除黑色金屬外的金屬和合金，如銅、錫、鉛、鋅、鋁以及黃銅、青銅、鋁合金和軸承合金等。另外在工業(yè)上還采用鉻、鎳、錳、鉬、鈷、釩、鎢、鈦等，這些金屬主要用作合金附加物，以改善金屬的性能，其中鎢、鈦、鉬等多用以生產刀具用的硬質合金。以上這些有色金屬都稱為工業(yè)用金屬，此外還有貴重金屬：鉑、金、銀等和稀有金屬，包括放射性的鈾、鐳等。

　　三、鋼的分類

　　鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。

　　鋼的分類方法多種多樣，其主要方法有如下七種：

　　1、按品質分類

　　(1)普通鋼(P≤0.045%，S≤0.050%)

　　(2)優(yōu)質鋼(P、S均≤0.035%)

　　(3)高級優(yōu)質鋼(P≤0.035%，S≤0.030%)

　　2、按化學成分分類

　　(1)碳素鋼：a.低碳鋼(C≤0.25%);b.中碳鋼(C≤0.25～0.60%);c.高碳鋼(C≤0.60%)。

　　(2)合金鋼：a.低合金鋼(合金元素總含量≤5%);b.中合金鋼(合金元素總含量>5～10%);c.高合金鋼(合金元素總含量>10%)。

　　3、按成形方法分類：

　　(1)鍛鋼;(2)鑄鋼;(3)熱軋鋼;(4)冷拉鋼。

　　4、按金相組織分類

　　(1)退火狀態(tài)的：a.亞共析鋼(鐵素體+珠光體);b.共析鋼(珠光體);c.過共析鋼(珠光體+滲碳體);d.萊氏體鋼(珠光體+滲碳體)。

　　(2)正火狀態(tài)的：a.珠光體鋼;b.貝氏體鋼;c.馬氏體鋼;d.奧氏體鋼。

　　(3)無相變或部分發(fā)生相變的

　　5、按用途分類

　　(1)建筑及工程用鋼：a.普通碳素結構鋼;b.低合金結構鋼;c.鋼筋鋼。

　　(2)結構鋼：

　　a.機械制造用鋼：(a)調質結構鋼;(b)表面硬化結構鋼：包括滲碳鋼、滲氨鋼、表面淬火用鋼;(c)易切結構鋼;(d)冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。

　　b.彈簧鋼

　　c.軸承鋼

　　(3)工具鋼：a.碳素工具鋼;b.合金工具鋼;c.高速工具鋼。

　　(4)特殊性能鋼：a.不銹耐酸鋼;b.耐熱鋼：包括抗氧化鋼、熱強鋼、氣閥鋼;c.電熱合金鋼;d.耐磨鋼;e.低溫用鋼;f.電工用鋼。

　　(5)專業(yè)用鋼——如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農機用鋼等。

　　6、綜合分類

　　(1)普通鋼

　　a.碳素結構鋼：(a) Q195;(b) Q215(A、B);(c)Q235(A、B、C);(d) Q255(A、B);(e)Q275。

　　b.低合金結構鋼

　　c.特定用途的普通結構鋼

　　(2)優(yōu)質鋼(包括高級優(yōu)質鋼)

　　a.結構鋼：(a)優(yōu)質碳素結構鋼;(b)合金結構鋼;(c)彈簧鋼;(d)易切鋼;(e)軸承鋼;(f)特定用途優(yōu)質結構鋼。

　　b.工具鋼：(a)碳素工具鋼;(b)合金工具鋼;(c)高速工具鋼。

　　c.特殊性能鋼：(a)不銹耐酸鋼;(b)耐熱鋼;(c)電熱合金鋼;(d)電工用鋼;(e)高錳耐磨鋼。

　　7、按冶煉方法分類

　　(1)按爐種分

　　a.轉爐鋼：(a)酸性轉爐鋼;(b)堿性轉爐鋼。或 (a)底吹轉爐鋼;(b)側吹轉爐鋼;(c)頂吹轉爐鋼。

　　b.電爐鋼：(a)電弧爐鋼;(b)電渣爐鋼;(c)感應爐鋼;(d)真空自耗爐鋼;(e)電子束爐鋼。

　　(2)按脫氧程度和澆注制度分

　　a.沸騰鋼;b.半鎮(zhèn)靜鋼;c.鎮(zhèn)靜鋼;d.特殊鎮(zhèn)靜鋼。

　　四、我國鋼號表示方法概述

　　產品牌號的表示，一般采用采用漢語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數(shù)字相結合的方法表示。即：

　　①鋼號中化學元素采用國際化學符號表示，例如Si,Mn,Cr……等。混合稀土元素用“RE”(或“Xt”)表示。

　　②產品名稱、用途、冶煉和澆注方法等，一般采用漢語拼音的縮寫字母表示，

　　③鋼中主要化學元素含量(%)采用阿拉伯數(shù)字表示。

　　采用漢語拼音字母表示產品名稱、用途、特性和工藝方法時，一般從代表產品名稱的漢語拼音中選取第一個字母。當和另一個產品所選用的字母重復時，可改用第二個字母或第三個字母，或同時選取兩個漢字中的第一個拼音字母。

　　暫時沒有可采用的漢字及漢語拼音的，采用符號為英文字母。

　　五、我國鋼號表示方法的細分說明

　　1、碳素結構鋼和低合金高強度結構牌號表示方法

　　以上用鋼通常分為通用鋼和專用鋼兩大類。牌號表示方法，由鋼的屈服點或屈服強度的漢語拼音字母、屈服點或屈服強度數(shù)值，鋼的質量等級等部分組成，還有的鋼加脫氧程度，實際是4個部分組成。

　　①通用結構鋼采用代表屈服點的拼音字母“Q”。屈服點數(shù)值(單位為MPa)和表1中規(guī)定的質量等級(A、B、C、D、E)、脫氧方法(F、b、Z、TZ)等符號，按順序組成牌號。例如：碳素結構鋼牌號表示為：Q235AF，Q235BZ;低合金高強度結構鋼牌號表示為：Q345C，Q345D。

　　Q235BZ表示屈服點值≥235MPa、質量等級為B級的鎮(zhèn)靜碳素結構鋼。

　　Q235和Q345這兩個牌號是工程用鋼最典型,生產和使用量最大,用途最廣泛的牌號。這兩牌號幾乎世界各國都有。

　　碳素結構鋼的牌號組成中，鎮(zhèn)靜鋼符號“Z”和特殊鎮(zhèn)靜鋼符號“TZ”可以省略，例如：質量等級分別為C級和D級的Q235鋼，其牌號表示應為Q235CZ和Q235DTZ，但可以省略為Q235C和Q235D。

　　低合金高強度結構鋼有鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼，但牌號尾部不加寫表示脫氧方法的符號。

　　②專用結構鋼一般采用代表鋼屈服點的符號“Q”、屈服點數(shù)值和表1中規(guī)定的代表產品用途的符號等表示，例如：壓力容器用鋼牌號表示為“Q345R”;耐候鋼其牌號表示為Q340NH;Q295HP焊接氣瓶用鋼牌號;Q390g鍋爐用鋼牌號;Q420q橋梁用鋼牌號。

　　③根據(jù)需要，通用低合金高強度結構鋼的牌號也可以采用兩位阿拉伯數(shù)字(表示平均含碳量，以萬分之幾計)和化學元素符號，按順序表示;專用低合金高強度結構鋼的牌號，也可以采用兩位阿拉伯數(shù)字(表示平均含碳量，以萬分之幾計)和化學元素符號，以及一些規(guī)定的代表產品用途的符號，按順序表示。

　　2、優(yōu)質碳素結構鋼和優(yōu)質碳素彈簧鋼牌號表示方法

　　優(yōu)質碳素結構鋼采用兩位阿拉伯數(shù)字(以萬分之幾計表示平均含碳量)或阿拉伯數(shù)字和元素符號等組合成牌號。

　　①沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，在牌號尾部分別加符號“F”和“b”。例如：平均含碳量為0.08%的沸騰鋼，其牌號表示為“08F”;平均含碳量為0.10%的半鎮(zhèn)靜鋼，其牌號表示為“10b”。

　　②鎮(zhèn)靜鋼(S、P分別≤0.035%)一般不標符號。例如：平均含碳量為0.45%的鎮(zhèn)靜鋼，其牌號表示為“45”。

　　③較高含錳量的優(yōu)質碳素結構鋼，在表示平均含碳量的阿拉伯數(shù)字后加錳元素符號。例如：平均含碳量為0.50%，含錳量為0.70%～1.00%的鋼，其牌號表示為“50Mn”。

　　④高級優(yōu)質碳素結構鋼(S、P分別≤0.030%)，在牌號后加符號“A”。例如：平均含碳量為0.45%的高級優(yōu)質碳素結構鋼，其牌號表示為“45A”。

　　⑤特級優(yōu)質碳素結構鋼(S≤0.020%、P≤0.025%)，在牌號后加符號“E”。例如：平均含碳量為0.45%的特級優(yōu)質碳素結構鋼，其牌號表示為“45E”。

　　優(yōu)質碳素彈簧鋼牌號的表示方法與優(yōu)質碳素結構鋼牌號表示方法相同(65、70、85、65Mn鋼 在GB/T1222和GB/T699兩個標準中同時分別存在)。

　　3、合金結構鋼和合金彈簧鋼牌號表示方法

　　①合金結構鋼牌號采用阿拉伯數(shù)字和標準的化學元素符號表示。

　　用兩位阿拉伯數(shù)字表示平均含碳量(以萬分之幾計)，放在牌號頭部。

　　合金元素含量表示方法為：平均含量小于1.50%時，牌號中僅標明元素，一般不標明含量;平均合金含量為1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、4.50%～5.49%、……時，在合金元素后相應寫成2、3、4、5……。

　　例如：碳、鉻、錳、硅的平均含量分別為0.30%、0.95%、0.85%、1.05%的合金結構鋼，當S、P含量分別≤0.035%時，其牌號表示為“30CrMnSi”。

　　高級優(yōu)質合金結構鋼(S、P含量分別≤0.025%)，在牌號尾部加符號“A”表示。例如：“30CrMnSiA”。

　　特級優(yōu)質合金結構鋼(S≤0.015%、P≤0.025%)，在牌號尾部加符號“E”，例如：“30CrM nSiE”。

　　專用合金結構鋼牌號尚應在牌號頭部(或尾部)加表1中規(guī)定代表產品用途的符號。例如，鉚螺專用的30CrMnSi鋼，鋼號表示為ML30CrMnSi。

　　②合金彈簧鋼牌號的表示方法與合金結構鋼相同。

　　例如：碳、硅、錳的平均含量分別為0.60%、1.75%、0.75%的彈簧鋼，其牌號表示為“60Si2Mn”。高級優(yōu)質彈簧鋼，在牌號尾部加符號“A”，其牌號表示為“60Si2MnA”。

　　4、易切削鋼牌號表示方法

　　易切削鋼采用標準化學元素符號、表1規(guī)定的符號和阿拉伯數(shù)字表示。阿拉伯數(shù)字表示平均含碳量(以萬分之幾計)。

　　①加硫易切削鋼和加硫、磷易切削鋼，在符號“Y”和阿拉伯數(shù)字后不加易切削元素符號。例如：平均含碳量為0.15%的易切削鋼，其牌號表示為“Y15”。

　　②較高含錳量的加硫或加硫、磷易切削鋼在符號“Y”和阿拉伯數(shù)字后加錳元素符號。例如：平均含碳量為0.40%，含錳量為1.20%～1.55%的易切削鋼，其牌號表示為“Y40Mn”。

　　③含鈣、鉛等易切削元素的易切削鋼，在符號“Y”和阿拉伯數(shù)字后加易切削元素符號。例如：“Y15Pb”、“Y45Ca”。

　　5、非調質機械結構鋼牌號表示方法

　　非調質機械結構鋼，在牌號頭部分別加符號“YF”和“F”表示易切削非調質機械結構鋼和熱鍛用非調質機械結構鋼，牌號表示方法的其他內容與合金結構鋼相同。例如：“YF35V”、“F45V”。

　　6、工具鋼牌號表示方法

　　工具鋼分為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼三類。

　　①碳素工具鋼采用標準化學元素符號、表1規(guī)定的符號和阿拉伯數(shù)字表示。阿拉伯數(shù)字表示平均含碳量(以千分之幾計)。

　　a.普通含錳量碳素工具鋼，在工具鋼符號“T”后為阿拉伯數(shù)字。例如：平均含碳量為0.80%的碳素工具鋼，其牌號表示為“T8”。

　　b.較高含錳量的碳素工具鋼，在工具鋼符號“T”和阿拉伯數(shù)字后加錳元素符號。例如：“T8Mn”。

　　c.高級優(yōu)質碳素工具鋼，在牌號尾部加“A”。例如：“T8MnA”。

　　②合金工具鋼和高速工具鋼

　　合金工具鋼、高速工具鋼牌號表示方法與合金結構鋼牌號表示方法相同。采用標準規(guī)定的合金元素符號和阿拉伯數(shù)字表示，但一般不標明平均含碳量數(shù)字，例如：平均含碳量為1.60%，含鉻、鉬，釩含量分別為11.75%、0.50%、0.22%的合金工具鋼，其牌號表示為“Cr12MoV”;平均含碳量為0.85%，含鎢、鉬、鉻、釩含量分別為6.00%、5.00%、4.00%、2.00%的高速工具鋼，其牌號表示為“W6Mo5Cr4V2”。

　　若平均含碳量小于1.00%時，可采用一位阿拉伯數(shù)字表示含碳量(以千分之幾計)。例如：平均含碳量為0.80%，含錳量為0.95%，含硅量為0.45%的合金工具鋼，其牌號表示為“8MnSi”。

　　低鉻(平均含鉻量<1.00%)合金工具鋼，在含鉻量(以千分之幾計)前加數(shù)字“0”。例如：平均含鉻量為0.60%的合金工具鋼，其牌號表示為“Cr06”。

　　7、塑料模具鋼牌號表示方法

　　塑料模具鋼牌號除在頭部加符號“SM”外，其余表示方法與優(yōu)質碳素結構鋼和合金工具鋼牌號表示方法相同。例如：平均含碳量為0.45%的碳素塑料模具鋼，其牌號表示為“SM45”;平均含碳量為0.34%，含鉻量為1.70%，含鉬量為0.42%的合金塑料模具鋼，其牌號表示為“SM3Cr2Mo”。

　　8、軸承鋼牌號表示方法

　　軸承鋼分為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高碳鉻不銹軸承鋼和高溫軸承鋼等四大類。

　　①高碳鉻軸承鋼，在牌號頭部加符號“G”，但不標明含碳量。鉻含量以千分之幾計，其他合金元素按合金結構鋼的合金含量表示。例如：平均含鉻量為1.50%的軸承鋼，其牌號表示為“GCr15”。

　　②滲碳軸承鋼，采用合金結構鋼的牌號表示方法，另在牌號頭部加符號“G”。例如：“G20CrNiMo”。高級優(yōu)質滲碳軸承鋼，在牌號尾部加“A”。例如：“G20CrNiMoA”。

　　③高碳鉻不銹軸承鋼和高溫軸承鋼，采用不銹鋼和耐熱鋼的牌號表示方法，牌號頭部不加符號“G”。例如：高碳鉻不銹軸承鋼“9Cr18”和高溫軸承鋼“10Cr14Mo”。

　　9、不銹鋼和耐熱鋼的牌號表示方法

　　不銹鋼和耐熱鋼牌號采用標準規(guī)定的合金元素符號和阿拉伯數(shù)字表示，為切削不銹鋼、易切削耐熱鋼在牌號頭部加“Y”。

　　一般用一位阿拉伯數(shù)字表示平均含碳量(以千分之幾計);當平均含碳量≥1.00%時，用兩位 阿拉伯數(shù)字表示;當含碳量上限<0.10%時，以“0”表示含碳量;當含碳量上限≤0.03%，>0.01%時(超低碳)，以“03”表示含碳量;當含碳量上限(≤0.01%時極低碳)，以“01”表示含碳量。含碳量沒有規(guī)定下限時，采用阿拉伯數(shù)字表示含碳量的上限數(shù)字。

　　合金元素含量表示方法同合金結構鋼。例如：平均含碳量為0.20%，含鉻量為13%的不銹鋼，其牌號表示為“2Cr13”;含碳量上限為0.08%，平均含鉻量為18%，含鎳量為9%的鉻鎳不銹鋼，其牌號表示為“0Cr18Ni9”;含碳量上限為0.12%，平均含鉻量為17%的加硫易切削鉻不銹鋼，其牌號表示為“Y1Cr17”;平均含碳量為1.10%，含鉻量為17%的高碳鉻不銹鋼，其牌號表示為“11Cr7”;含碳量上限為0.03%，平均含鉻量為19%，含鎳量為10%的超低碳不銹鋼，其牌號表示為“03Cr19Ni10”;含碳量上限為0.01%，平均含鉻量為19%，含鎳量為11%的極低碳不銹鋼，其牌號表示為“01Cr19Ni11”。

　　國內現(xiàn)行不銹耐熱鋼標準是參照JIS標準修訂的，但不銹耐熱鋼牌號表示方法與日本等國個標準不同。我們是用合金元素和平均含C量表示，日本是用表示用途的字母和阿拉伯數(shù)字表示。例如不銹鋼牌號SUS202、SUS316、SUS430，S-steel(鋼)，U-use(用途)，S-stainless(不銹鋼)。例如耐熱鋼牌號SUH309、SUH330、SUH660、H-Heatresistins。牌號中不同數(shù)字表示各種不同類型的不銹耐熱鋼。日本表示不銹耐熱鋼各類不同產品，在牌號后加上相應的字母，例如不銹鋼棒SUS-B，熱軋不銹鋼板SUS-HP;耐熱鋼棒SUHB，耐熱鋼板SUHP。英、美等西方國家，不銹耐熱鋼牌號表示方法與日本基本一致，主要是用阿拉伯數(shù)字表示，而且表示的數(shù)字是相同的，即牌號是相同的。因為日本的不銹耐熱鋼是采用美國的。

　　10、焊接用鋼牌號表示方法

　　焊接用鋼包括焊接用碳素鋼、焊接用合金鋼和焊接用不銹鋼等，其牌號表示方法是在各類焊接用鋼牌號頭部加符號“H”。例如：“H08”、“H08Mn2Si”、“H1Cr18Ni9”。

　　高級優(yōu)質焊接用鋼，在牌號尾部加符號“A”。例如：“H08A”、“08Mn2SiA”。

　　11、電工用硅鋼牌號表示方法

　　鋼號由數(shù)字、字母和數(shù)字組成。

　　無取向和取向硅鋼的字母符號分別為”W”和”Q”

　　厚度放在前頭，字母符號放在中間，鐵損數(shù)值放在后頭，例如30Q113。取向硅鋼中，高磁感的字母符號”G”與”Q”放在一起，例如30QG113

　　字母之后的數(shù)字表示鐵損值(W/kg)的100倍。

　　字母“G”者，表示在高頻率下檢驗的;未加“G”者，表示在頻率為50周波下檢驗的。

　　30Q113表示電工用冷軋取向硅鋼產品在50赫頻率時的最大單位重量鐵損值為1.13W/kg。

　　冷軋硅鋼表示方法與日本標準(JISC2552-86)一致，只是字母符號不同，例如取向硅鋼牌號27Q140,與之相對應的JIS牌號為27G140，30QG110與之相應的JIS牌號為30P110(G：表示普通材料，P：表示高取向性)。無取向硅鋼牌號35W250，與之相應的JIS牌號為35A250。