金属材料

金属材料的性能表

金属材料的性能表 伸长断面收缩熔点 线膨胀系数 σъ 克/厘米率 率 率 称 符3(公斤/毫米(%) (1℃) (%) 2δ (%) Ψ (%) 号 ) 名素 银 Ag 1049 960.5 0.0000189 100 18 50 32～40 90 元比重 导电拉抗强度布氏硬度 (HB) 25 25 20 120 9 20 125 110 40 50 170 36 210 160 75 80 5 色泽 银白 银白 金黄 钢灰 白 苍白 钢灰 灰白 红 灰白 银白 银白 灰白 银白 钢灰 白 灰白 铝 Al 2.70 660.2 0.0000236 60 8～11 70～90 金 Au 19.32 1063 0.0000142 71 铍 Be 1.85 铋 Bi 9.8 镉 Cd 8.65 钴 Co 8.9 铬 Cr 7.19 铜 Cu 8.9 铁 Fe 7.87 铱 Ir 22.4 镁 Mg 1.74 锰 Mn 7.43 钼 Mo 10.2 铌 Nb 8.57 镍 Ni 8.9 1285 0.0000115 27 271.2 0.0000134 1.4 321 0.0000310 22 1492 0.0000125 26 1855 0.0000062 12 1083 0.0000165 95 1539 0.0000118 16 2454 0.0000065 32 650 0.0000257 36 1244 0.0000230 0.9 2625 0.0000049 31 2468 0.0000071 12 1455 0.0000135 23 14 31～45 0.5～2 6.5 25 20～28 20～24 25～33 23 20 脆 70 30 40～50 1.5 40 2 0 20 5 90 — — 50 — 9～17 9～23 45～50 25～55 2 65～75 70～85 — 11.5 12.5 — 30 28 40 45 — 60 80 70 90 铅 Pb 11.34 327.4 0.0000293 7.7

铂 Pt 21.45 1772 0.0000089 17 锑 Sb 6.68 锡 Sn 7.3 钽 Ta 16.6 钛 Ti 4.51 钒 V 6.1 钨 W 19.3 锌 Zn 7014 锆 Zr 6.49 砷 As 5.73 硼 B 2.34 碳 C 2.25 磷 P 1.83 硫 S 2.07 硅 Si 2.33 15 0.5～1 1.5～2 35～45 38 22 110 12～17 40～45 — — — — — — 40 0 40 25～40 36 17 — 40～50 20～30 — — — — — — 90 0 90 86 64 75 — 60～80 — — — — — — — 40 45 5 85 115 264 350 35 125 — — — — — — 银白 银白 银白 钢灰 暗灰 淡灰 钢灰 苍灰 浅灰 — — — — — — 630.5 0.0000113 4.1 231.9 0.0000230 14 2996 0.0000065 12 1677 0.0000090 3.4 1910 0.0000083 6.4 3400 0.0000043 29 419.5 0.0000395 27 1852 0.0000059 3.8 814 0.0000047 — 2300 0.0000083 — 3727 0.0000066 — 44.1 0.0001250 — 115 0.0000675 — 1412 0.0000042 —

1.2.3 黑色金属材料中常用钢材的牌号、性能及用途

(表1-1～表1-13)

表1-1 碳素结构钢的牌号、力学性能和用途

牌号 等级 旧 力学性能(≥) 牌 号 Q195 - Q215 A B

A1 195 A2 215 C2 315～390 33 235～450 31 具有高的塑性、韧性和焊接性，但强度较低。 用于承受载荷不大的金属结构件，也在机械制造 中用作铆钉、螺钉、垫圈、地脚螺栓、冲压件及焊 σs/MPa σb/MPa δ5/% 特性及应用举例

接件等 Q235 A B C D Q255 A B Q275 - A4 255 C4 C5 275 490～630 20 410～550 24 A3 235 C3 375～460 26 具有一定的强度、良好的塑性、韧性和焊接性. 广泛用于一般要求的金属结构件，如桥梁、吊钩。 也可制作受力不大的转轴、心轴、拉杆、摇杆、螺 栓等。Q235C、Q235D也用于制造重要的焊接结 构件 用于制造要求强度不太高的零件如螺栓、销、 转轴等和钢结构用各种型钢 用于强度要求较高的零件如轴、链轮、轧辊等 承受中等载荷的零件 注：表中A、B、C、D为质量等级，D级质量最好，A级质量最低。σs—表示屈服点;σb—表示抗拉强度;δ5—表示伸长率。新国家标准中用符号ReL、Rm、A分别表示屈服强度、抗拉强度和伸长率。

表1-2 常用低合金高强度结构钢的牌号、力学性能和用途

牌号 力学性能(≥) σs/MPa σb/MPa σ5/% Q295 235～295 390～570 23 具有优良的韧性、塑性、冷弯性、焊接性及冲压成形性，一般 在热轧或正火状态下使用。适于制作各种容器、螺旋焊管、车 辆冲压件、建筑结构件、农机结构件、储油罐、低压锅炉汽包、输 油管道、造船及金属结构等 Q345 275～345 470～630 21 具有良好的综合力学性能，塑性、焊接性、冲击韧性较好，一般在 热轧或正火状态下使用。适于制作桥梁、船舶、车辆、管道、锅炉、 各种容器、油罐、电站、厂房结构、低温压力容器等结构件 Q390 330～390 490～650 19 具有良好的综合力学性能，塑性和冲击韧性良好，一般在热 轧状态下使用。适于制作锅炉汽包、中高压石油化工容器、桥 梁、船舶、起重机、较高负荷的焊接件、连接构件等 Q420 360～420 520～680 18 具有良好的综合力学性能，优良的低温韧性，焊接性好，冷热加 工性良好，一般在热轧或正火状态下使用。适于制作高压容器、重 型机械、桥梁、船舶、机车车辆、锅炉及其他大型焊接结构件 Q460 400～460 550～720 17 淬火、回火后用于大型挖掘机、起重运输机械、钻井平台等 特性及应用举例 表1-3 优质碳素结构钢的牌号、性能和用途

牌号 化学成分 力学性能(≥) 特性及应用举例

(C/%) σs/MPa σb/MPa 295 325 315 335 355 375 410 450 490 530 570 600 630 645 30～55钢属中碳钢。这类钢具有较高的强度和 硬度，其塑性和韧性随含碳量的增加而逐渐降低， 切削性良好。这类钢经调质后，能获得较好的综合 性能。主要用来制作受力较大的机械零件，如连 杆、蜗杆、传动轴、曲轴、齿轮和联轴节、受力较小的 弹簧等 08～25钢的含碳量低，属低碳钢。这类钢的强 度、硬度较低，塑性、韧性及焊接性良好。易轧制成 薄板、薄带及各种型材。主要用于制作冲压件、焊 结构件及强度要求不高的机械零件及渗碳件，如冷 冲压件、压力容器、冷拉钢丝、小轴、销子、法兰盘、 拉杆、渗碳齿轮、螺栓和垫圈等 08F 0.05～0.11 175 08 0.05～0.11 195 10F 0.07～0.13 185 10 0.07～0.13 205 15F 0.12～0.18 205 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0.12～0.18 225 0.17～0.23 245 0.22～0.29 275 0.27～0.34 295 0.32～0.39 315 0.37～0.44 335 0.42～0.50 355 0.47～0.55 375 0.52～0.60 380 续表

牌号 化学成分 (C/%) 60 65 70 75 80 85 力学性能(≥) σs/MPa σb/MPa 675 695 715 1 080 1 080 1 130 410 450 490 540 560 590 620 645 695 735 785 含锰量较高的优质碳素钢，其用途和上述相同牌 号的钢基本相同，但淬透性稍好，可制作截面稍大 或要求力学性能稍高的零件 60钢以上牌号属高碳钢。这类钢具有较高的强 度、硬度和弹性，但焊接性不好，切削性较差，冷变 形塑性低。主要用来制作具有较高强度、耐磨性和 弹性的零件，如气门弹簧、弹簧垫圈、板簧、螺旋弹 簧、钢丝绳、曲轴、凸轮、轧辊等 特性及应用举例 0.57～0.65 400 0.62～0.70 410 0.67～0.75 420 0.72～0.80 880 0.77～0.85 930 0.82～0.90 980 15 Mn 0.12～0.18 245 20 Mn 0.17～0.23 275 25 Mn 0.22～0.29 295 30 Mn 0.27～0.34 315 35 Mn 0.32～0.39 335 40 Mn 0.37～0.44 355 45 Mn 0.42～0.50 375 50 Mn 0.47～0.55 390 60 Mn 0.57～0.65 410 65 Mn 0.62～0.70 430 70 Mn 0.67～0.75 450 表1-4 常用合金渗碳钢的牌号、热处理、力学性能及用途

牌号 力学性能(≥) σb/MPa σs/MPa δ5/% 用途举例 20Cr 835 540 10 截面不大的机床变速箱齿轮凸轮、滑阀、活塞、活 塞环、联轴器等 20MnV 20CrMn 785 930 590 735 835 10 10 10 活塞销、齿轮、锅炉、高压容器等焊接结构件 截面不大、中高负荷的齿轮、轴、蜗杆、调速器套筒 截面直径在30mm以下承受调速、中或重负荷以 及冲击、摩擦的渗碳零件，如齿轮、齿轮轴、爪行离 合器等 20CrMnTi 1 080 20MnTiB 1 100 930 10 代替20CrMnTi钢制造汽车、拖拉机上小截面、中 等载荷的齿轮 12Cr2Ni4A 1 175 1 080 10 在高负荷到变应力下工作的齿轮、蜗轮、蜗杆、转 向轴等 8Cr2Ni4WA 1 175 835 10 大截面高强度渗碳中、大齿轮曲轴、花键轴、蜗轮 等 注：钢牌号后面标注“A”表示高级优质钢，例如：12Cr2Ni4A表示高级优质合金渗碳钢。 表1-5 常用合金调质钢的牌号、力学性能、热处理及用途

牌号 力学性能(≥) σb/MPa σs/MPa δ5/% 40Cr 980 785 9 中等载荷中等转速机械零件，如汽车的转向节、后半 轴，机床上的齿轮、轴、蜗杆等。表面淬火后制作耐磨 零件，如套筒、心轴、销子、连杆螺钉、进气阀等 40CrB 980 785 10 主要代替40Cr，如汽车的车轴、转向轴、花键轴 及机床的主轴、齿轮等 40CrNi 42CrMn 980 980 785 835 10 9 截面尺寸较大的轴、齿轮、连杆、曲轴、圆盘等 在高速及弯曲负荷下工作的轴、连杆等高速高负 荷无强冲击负荷下工作的齿轮轴、离合器等 42CrMo 1 080 930 12 机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮、发动机 汽缸、负荷极大的连杆及弹簧类等 38CrMoAlA 980 835 14 镗杆、磨床主轴、自动车床主轴、精密丝杠、精密 齿轮、高压阀杆、汽缸套等 40CrNiMo 980 835 12 重型机械中高负荷的轴类、大直径的汽轮机轴、 用途举例

直升机的旋翼轴、齿轮喷气发动机的蜗轮轴等 表1-6 常用合金弹簧钢的牌号、热处理、力学性能和用途

牌号 力学性能(≥) σb/MPa σs/MPa 65Mn 55Si2Mn 55Si2MnB 60Si2Mn 60Si2MnA 60Si2CrA 60Si2CrVA 50CrVA 980 1 275 1 275 1 275 1 570 1 765 1 865 1 275 785 1 175 1 175 1 175 1 375 1 570 1 665 1 130 各种小尺寸扁、圆弹簧，阀、制动器弹簧等 汽车、拖拉机、机车上的板弹簧和螺旋弹簧、安全 阀弹簧、250℃以下使用的螺旋弹簧等 汽车、拖拉机、机车上板弹簧和螺旋弹簧、安全阀 弹簧，250℃以下非腐蚀性介质中的耐热弹簧 用于承受高压力及工作温度在300～350℃以下 的弹簧，如调速器弹簧、汽轮机汽封弹簧等 用于较大截面的高负荷重要弹簧，及工作温度小 于300℃的阀门弹簧、活塞弹簧、安全阀弹簧等 60CrMnBA 1 225 1 080 210℃下工作的弹簧，气门弹簧、喷油嘴管、安全 阀弹簧等 55SiMnMoVNb 1 400 1 300 载重车、越野车用的弹簧 用途举例 表1-7 常用滚动轴承钢的牌号和用途

牌号 GCr9 GCr15 回火后硬度(HRC) 应用范围 62～66 62～66 10～20mm的滚动体 壁厚20mm中小型套圈，φ<50mm的钢球 壁厚<30mm中大型套圈，φ50～100mm的钢球 可代替GCr15SiMn 可代替GCr15SiMn GCr15SiMn ≥62 GSiMnVRE ≥62 GSiMnMoV ≥62 表1-8 高碳铬不锈滚动轴承钢的牌号、成分、特性和用途

牌号 化学成分/% C 9Cr18 Cr Mo 退火后硬 特性 度(HBS) 197～241 具有高的 硬度和抗回 用于制造耐腐蚀的轴承套 圈及滚动体，如海水、河水、硝 应用范围 0.90～1.0 17.0～19.0 9Cr18Mo 0.95～1.10 16.0～18.0 0.4～0.7 火稳定性，良 酸、化工石油、原子反应堆用 好的切削加 工性及冷冲

轴承;还可用于制造耐蚀高温 轴承，其工作温度小于250℃;

压性，导热性 也可用于医用手术刀、耐磨和 差 耐腐蚀承受冲击载荷较小的 机械零件 表1-9 碳素工具钢的牌号、性能和用途

牌号 化学成分/% C T7 T7A T8 T8 A T8Mn T8Mn A T9 T9A T10 T10 A T11 T11A T12 T12 A T13 T13A 1.25～1.35 1.15～1.24 具有较高的硬度和耐磨性，但韧性较低，用于制 造受冲击力小和不受冲击力的工具，如硬石加工工 具、剪羊毛刀片、雕刻用工具、刮刀、锉刀、钻头等 1.05～1.14 0.95～1.04 0.80～0.90 0.40 ～0.60 0.85～0.94 ≤0.40 经热处理后耐磨性较T7、T8高，强度较高，用于 制造受中等冲击、要求一定韧性的工具和耐磨零 件，如钻头、冲模、丝锥、板牙、手工具条等。但含碳 量越高淬火变形越大 0.7～0.84 Mn HRC (淬火后) 经热处理后可得到较高的强度和韧性。用于受 冲击需较高硬度和耐磨性的工具，如木工用錾子、 加工木材用铣刀和圆锯片、钳工工具、冲头、模具、 弹簧片、弹性垫圈等。T7还可以制作大锤、瓦工用 抹子等。T8Mn性能和T8相近，但淬透性较好 应用举例 0.6～0.74 ≤0.40 ≥62 表1-10 常用低合金刃具钢的牌号、性能和用途

牌号 硬度(HRC) 特性和用途 9SiCr ≥62 具有较好的淬透性和回火稳定性，耐磨性较好，热处理变形小但脱碳 倾向性较大。适用于受力较小要求耐磨性较高的工具，如冷冲模、铰刀、 拉刀、板牙、丝锥、搓丝板等 CrWMn ≥62 淬透性、耐磨性较好，且韧性较好.热处理变形很小，被称为“微变形 钢”，用于制造要求淬火后变形小的刀具如长丝锥、长铰刀、量具、冷冲模 Cr06 ≥64 淬火后的硬度和耐磨性都很高，淬透性较低，脆性较大。多用于低速 切削刀具，如刮刀、刻刀、剃刀、刀片等 8MnSi ≥60 韧性、淬透性和耐磨性均优于碳素工具钢。多用于木工工具、锯条、拔

丝模、道钉冲模等 9Cr2 ≥62 淬火后的硬度、耐磨性都较高，淬火变形不大，但高温塑性较差。主要 用于制造冷冲模、冷轧辊、钢印、冲孔凿、木工工具等 表1-11 常用高速钢的牌号、性能和用途

牌号 硬度 回火后 (HRC) W18Cr4V(18—4—1) 95W18Cr4V 63～66 61.5～62 制造一般高速切削用车刀、刨刀、钻头、铣刀等 67.5 64～65 切削不锈钢及其他硬或韧材料时，可显著提 高刀具寿命和降低被加工工件粗糙度 W6Mo5Cr4V2(6—5—4—2) 63～66 60～61 制造要求耐磨性和韧性很好配合的高速刀 具，如丝锥、钻头等 W6Mo5Cr4V3(6—5—4—3) >65 64 制造要求耐磨性和热硬性较高、耐磨性和韧 性较好配合的、形状复杂的刀具 W18Cr4VCo10 W6Mo5Cr4V2Co8 66～68 64 64～66 64 制造形状简单截面较粗的刀具，如>φ15mm 的钻头，某几种车刀;而不适于制造形状复杂的 薄刃成型刀具或承受单位载荷较高的小截面刀 具。用于加工难切削材料，如高温合金、不锈钢 等 W6Mo5Cr4V2Al 67～69 65 加工一般材料时寿命为18—4—1的2倍，切 削难加工材料时，寿命接近钴高速钢 热硬度 (HRC) 用途 表1-12 塑料模具用扁钢的特性与应用

牌号 SM45 SM50 SM55 SM1CrNi3 SM3Cr2Mo SM3Cr2Ni1Mo 特性和用途 价格低廉，机械加工性好，用于日用杂品、玩具等塑料用品的模具 硬度比SM45高，用于性能要求一般的塑料模具 淬透性及强度比SM50高，用于较大型的、性能要求一般的塑料模具 塑性好，用于需冷挤压反印法压出型腔的塑料模具制作 预硬化钢，用于型腔复杂、要求镜面抛光的模具 预硬化钢，淬透性比SM3Cr2Mo好，用于大型精密塑料模具 SM2CrNi3MoAl1 析出硬化钢，用于型腔复杂的精密塑料模具 SM4Cr5MoSiV 强度高、韧性好，用于玻璃纤维、金属粉末等复合强化塑料成型用模具

SM4Cr5MoSiV1 热稳定好，耐磨性比SM4Cr5MoSiV高，用于工程塑料、键盘等模具制作 SMCr12MolV1 SM2Cr13 SM3Cr17Mo SM4Cr13 硬度高、耐磨性好，用于齿轮、微型开关等精密模具 耐腐蚀，用于耐蚀母模、托板、安装板等模具 耐腐蚀性好，用于PVC等腐蚀性较强的塑料成型模具 耐腐蚀、耐磨、抛光性好，用于唱片、透明罩等精密模具 表1-13 常用不锈钢的成分、热处理、力学性能及用途

类 牌号 别 力学性能 σs/MPa δ5/% 硬度 (HBS) 奥 1Cr18Ni9 氏 体 型 00Cr18Ni10N ≥549 1Cr18Ni9Ti ≥539 0Cr18Ni11Nb ≥520 0Cr19Ni9N ≥520 ≥649 ≥40 ≤187 硝酸、化工、化肥等工业设备零件 ≥35 ≤217 在0Cr19Ni9加入N，强度提高，塑性基本 不降低，作硝酸、化工等工业设备结构用强 度零件 ≥40 ≤217 化学、化肥及化纤工业用的耐蚀材料 ≥40 ≤187 耐酸容器、管道及化工焊接件等 ≥40 ≤187 镍铬钢焊芯、耐酸容器、抗磁仪表、医疗 器械等 铁 1Cr17 素 体 型 马 1Cr13 氏 体 型 3Cr13 3Cr13Mo ≥735 ≥12 ≤217 硬度较高的耐蚀耐磨零件和工具，如热油泵 轴、阀门、滚动轴承、医疗工具、量具、刃具等 2Cr13 ≥539 ≥588 00Cr30Mo2 ≥450 ≥400 ≥20 ≤187 耐蚀性良好的通用钢种，用于建筑装潢、 家用电器、家庭用具等 ≥22 ≤187 耐蚀性很好。制造苛性碱设备及有机酸 设备 ≥25 ≤187 汽轮机叶片、水压机阀、螺栓、螺母等抗 ≥16 ≤187 弱腐蚀介质并承受冲击的结构零件 用途