二、常用工程材料

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　　1．黑色金屬

　　黑色金屬一般是指鋼鐵材料，鋼鐵材料是工業(yè)中應(yīng)用最廣、用量最多的金屬材料，它們是以鐵為基的合金。含碳量小于2.11%（重量）的合金稱為鋼；而含碳量大于2.11%（重量）的合金稱為生鐵。工程實(shí)際中用的鋼和鑄鐵除含鐵、碳以外，還含有其它元素，其中一類是雜質(zhì)元素，如硫、磷、氫等，另一類是根據(jù)使用性能和工藝性能的需要，有意加入的合金元素，常見(jiàn)有鉻、鎳、錳和鈦等，鐵碳合金中加入上述元素就成了合金鋼或合金鑄鐵。

　　（1）鋼及其合金的分類和牌號(hào)表示方法

　　鋼中主要化學(xué)元素為鐵，另外還含有少量的碳、硅、錳、硫、磷、氧和氮等，這些少量元素對(duì)鋼材性質(zhì)影響很大。鋼中碳的含量對(duì)鋼的性質(zhì)有決定性影響，含碳量低，鋼的強(qiáng)度較低，但塑性大，延伸率和沖擊韌性高，鋼質(zhì)較軟，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高，鋼的強(qiáng)度高、塑性小、硬度大、性脆和不易加工。硫、磷為鋼中有害元素，含量稍多會(huì)嚴(yán)重影響鋼的塑性和韌性，磷使鋼顯著產(chǎn)生冷脆性，硫則產(chǎn)生熱脆性。硅、錳為有益元素，它們能使鋼材強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性不顯著降低。

　　鋼的力學(xué)性能（如抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌度和硬度等）決定于鋼的成分和金相組織。鋼的成分一定時(shí)，其金相組織主要決定于鋼的熱處理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影響最大。

　　2）鋼牌號(hào)的表示方法。

　　按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法》（GB/T221-2000）中規(guī)定，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)采用漢語(yǔ)拼音字母、化學(xué)符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的表示方法，即：

　?、?牌號(hào)中化學(xué)元素采用國(guó)際化學(xué)元素表示。

　?、?產(chǎn)品名稱、用途、特性和工藝方法等，通常采用代表該產(chǎn)品漢字的漢語(yǔ)拼音的縮寫字母表示。

　?、?鋼鐵產(chǎn)品中的主要化學(xué)元素含量（％）采用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

　　碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母“Q”、屈服點(diǎn)等級(jí)、質(zhì)量等級(jí)和脫氧程度等四部分按順序組成。屈服點(diǎn)數(shù)值共分為Q195、Q215、Q235、Q255和Q275N/m㎡五種；質(zhì)量等級(jí)以硫、磷雜質(zhì)含量多少，分別用A、B、C、D符號(hào)表示，脫氧程度如上所述，Z和TZ在表示鋼的牌號(hào)時(shí)可以省略。如Q235-AF表示屈服點(diǎn)為235N/m㎡、質(zhì)量等級(jí)為A的沸騰鋼。

　　優(yōu)質(zhì)碳素鋼的牌號(hào)以兩位數(shù)字表示，數(shù)字代表含碳量的百分之幾（以0.01%為單位），如鋼號(hào)為20，表示平均含碳量為0.20%的優(yōu)質(zhì)碳素鋼；鋼號(hào)為45，表示平均含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素鋼。

　　低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼原名為普通低合金鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼以屈服點(diǎn)等級(jí)為主，劃分成五個(gè)牌號(hào)，其表示方法如下：屈服點(diǎn)等級(jí)加質(zhì)量等級(jí)。屈服點(diǎn)等級(jí)：Q295、Q345、Q390、Q420和Q460.質(zhì)量等級(jí)：E、D、C、B、A.由于合金元素的強(qiáng)化作用，使低合金結(jié)構(gòu)鋼不但具有較高的強(qiáng)度，且具有較好的塑性、韌性和可焊性。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼主要用于焊接結(jié)構(gòu)，其制造工藝主要是冷、熱壓力加工和焊接。

　　合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)按下列規(guī)則編制。用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字?jǐn)?shù)字表示平均含碳量（以萬(wàn)分之幾計(jì)），放在牌號(hào)頭部。合金元素含量為1.50%~2.49%、2.50%~3.49%、3.50%~4.49%、4.50%~5.49%、…… 時(shí)，相應(yīng)地注為2、3、4、5……。平均合金含量<1.5%者，在牌號(hào)中只標(biāo)出元素符號(hào)，不注其含量。如30CrMnSi表示碳、鉻、錳、硅平均含量分別為0.30%、0.95%、0.85%、1.05%的合金結(jié)構(gòu)鋼。高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，在牌號(hào)尾部加符號(hào)“A”表示，如“30CrMnSiA”；特級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，在牌號(hào)尾部加符號(hào)“E”表示，如“30CrMnSiE”

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