一、鋼材機(jī)械性能

1.屈服點（σs）

鋼材或試樣在拉伸時，當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限，即使應(yīng)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(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應(yīng)力值即為屈服點。設(shè)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(qiáng)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(chǎn)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(yīng)力，稱為條件屈服強(qiáng)度或簡稱屈服強(qiáng)度σ0.2。

3.抗拉強(qiáng)度（σb）

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

鋼材的屈服點（屈服強(qiáng)度）與抗拉強(qiáng)度的比值，稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比越大，結(jié)構(gòu)零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強(qiáng)比為0.6-0.65，低合金結(jié)構(gòu)鋼為0.65-0.75合金結(jié)構(gòu)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(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。

（1）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(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB）。

（2）洛氏硬度（HR）

當(dāng)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(biāo)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(zhì)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）。

（3）維氏硬度（HV）

以120kg以內(nèi)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(chǔ)，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(chǎn)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(nèi)按一定工藝熔煉，即得到鋼。鋼的產(chǎn)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(chǎn)刀具用的硬質(zhì)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(zhì)分類

(1)普通鋼（P≤0.045%，S≤0.050%）

(2)優(yōu)質(zhì)鋼（P、S均≤0.035%）

(3)高級優(yōu)質(zhì)鋼（P≤0.035%，S≤0.030%）

2、按化學(xué)成份分類

(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(jié)構(gòu)鋼；b.低合金結(jié)構(gòu)鋼；c.鋼筋鋼。

(2)結(jié)構(gòu)鋼：

a.機(jī)械制造用鋼：(a)調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼；(b)表面硬化結(jié)構(gòu)鋼：包括滲碳鋼、滲氨鋼、表面淬火用鋼；(c)易切結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(nóng)機(jī)用鋼等。

6、綜合分類

(1)普通鋼

a.碳素結(jié)構(gòu)鋼：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c)Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e)Q275。

b.低合金結(jié)構(gòu)鋼

c.特定用途的普通結(jié)構(gòu)鋼

(2)優(yōu)質(zhì)鋼（包括高級優(yōu)質(zhì)鋼）

a.結(jié)構(gòu)鋼：(a)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；(b)合金結(jié)構(gòu)鋼；(c)彈簧鋼；(d)易切鋼；(e)軸承鋼；(f)特定用途優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)爐鋼：(a)酸性轉(zhuǎn)爐鋼；(b)堿性轉(zhuǎn)爐鋼。或 (a)底吹轉(zhuǎn)爐鋼；(b)側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼；(c)頂吹轉(zhuǎn)爐鋼。

b.電爐鋼：(a)電弧爐鋼；(b)電渣爐鋼；(c)感應(yīng)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(chǎn)品牌號的表示，一般采用采用漢語拼音字母、化學(xué)元素符號和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示。即：

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

②產(chǎn)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(xué)元素含量（%）采用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

采用漢語拼音字母表示產(chǎn)品名稱、用途、特性和工藝方法時，一般從代表產(chǎn)品名稱的漢語拼音中選取第一個字母。當(dāng)和另一個產(chǎn)品所選用的字母重復(fù)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(xì)分說明

1、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)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(qiáng)度的漢語拼音字母、屈服點或屈服強(qiáng)度數(shù)值，鋼的質(zhì)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(jié)構(gòu)鋼牌號表示為：Q235AF，Q235BZ；低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼牌號表示為：Q345C，Q345D。

Q235BZ表示屈服點值≥235MPa、質(zhì)量等級為B級的鎮(zhèn)靜碳素結(jié)構(gòu)鋼。

Q235和Q345這兩個牌號是工程用鋼最典型,生產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(zhì)量等級分別為C級和D級的Q235鋼，其牌號表示應(yīng)為Q235CZ和Q235DTZ，但可以省略為Q235C和Q235D。

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(chǎn)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(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字(表示平均含碳量，以萬分之幾計)和化學(xué)元素符號，按順序表示；專用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號，也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字(表示平均含碳量，以萬分之幾計)和化學(xué)元素符號，以及一些規(guī)定的代表產(chǎn)品用途的符號，按順序表示。

2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼牌號表示方法

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字(以萬分之幾計表示平均含碳量)或阿拉伯?dāng)?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(biāo)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(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在表示平均含碳量的阿拉伯?dāng)?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(zhì)碳素結(jié)構(gòu)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(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其牌號表示為“45A”。

⑤特級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)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(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其牌號表示為“45E”。

優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼牌號的表示方法與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示方法相同(65、70、85、65Mn鋼 在GB/T1222和GB/T699兩個標(biāo)準(zhǔn)中同時分別存在)。

3、合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼牌號表示方法

①合金結(jié)構(gòu)鋼牌號采用阿拉伯?dāng)?shù)字和標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)元素符號表示。

用兩位阿拉伯?dāng)?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(biāo)明元素，一般不標(biāo)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(yīng)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(jié)構(gòu)鋼，當(dāng)S、P含量分別≤0.035%時，其牌號表示為“30CrMnSi”。

高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)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(zhì)合金結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)鋼牌號尚應(yīng)在牌號頭部(或尾部)加表1中規(guī)定代表產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(zhì)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