常用结构设计材料：金属材料篇

　常用结构设计材料：

　金属 材料 篇

　金属材料：

　1 1 、 08F: 冲压用沸腾钢板，强度低、硬度、塑性、韧性好，易于深冲、拉延、弯曲和焊接。

　用途：主要用来制造冷冲压件，易于轧成薄板、薄带、冷变形材，冷拉钢丝。用于冲压件，压延机，各类不承受载荷的覆盖件，渗碳、渗氮，制作各类套筒、靠模、支架。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：≥295MPa 屈服强度 σs ：≥175MPa 伸长率 δ5 ：≥35% 断面收缩率 ψ ：≥60% 硬度 ：≤131HB（未热处理）

　2 2 、 10F: 冲压用沸腾钢板，优质碳素钢，钢强度不大，而塑性和韧性甚高，有良好的冲压、拉伸和弯曲性能，焊接性好。

　用途：可作塑性好的零件：管子、垫片、心部强度要求不高的渗碳和氰化零件；套筒、短轴、离合器盘。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：≥315MPa 屈服强度 σs ：≥185MPa 伸长率 δ5 ：≥33% 断面收缩率 ψ ：≥55% 硬度 ：≤137HB（未热处理）

　3 3 、0 20 钢 钢: : 冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工，为了获得好的深冲压延性能板材应正火或高温回火。电弧焊和接触焊的焊接性能好。冷拔、切削加工性正火状态较退火状态好。

　用途：受力不大而韧性要求较高的零件，如杠杆、轴套、螺钉、起重钩等。也可用于表面硬度高而心部强度要求不高的渗碳与氰化零件 力学性能：

　抗拉强度 σb：≥410MPa 屈服强度 σs ：≥245MPa 伸长率 δ5 ：≥25% 断面收缩率 ψ ：≥55% 硬度 ：≤156HB（未热处理）

　热处理：普通淬火硬度：30-35HRC。

　4 4 、 Q235A ：普通碳素结构钢又称作 A3 钢。韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性能。

　用途：一般在热轧状态下使用，用其轧制的型钢、钢筋、钢板、钢管可用于制造各种焊接结构件、桥梁及一些普通的机器零件，如螺栓、拉杆、铆钉、套环和连杆等。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：

　370-500MPa 屈服强度 σs ：

　235MPa 热处理：Q235 模具钢淬火规范：淬火温度为 950℃，盐浴炉加热，10%NaCl 盐水冷却淬火。

　5 5 、5 35 钢 钢: : 有良好的塑性和中等强度，切削加工性较好，多在正火状态和调质状态下使用。焊接性能尚可，但焊前要预热，焊后要退火。一般不进行焊接。

　用途：多用于制造轴类零件、杠杆、连杆、横梁、套筒、轮圈、垫圈以及螺钉、螺母、摩托车架等。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：≥530（54）MPa 屈服强度 σs ：≥315（32）MPa 伸长率 δ5 ：≥20% 断面收缩率 ψ ：≥45% 硬度 ：≤197HB（未热处理）

　热处理：普通淬火硬度：38-45HRC。

　调质硬度：4-17 HRC

　6 6 、5 45 钢 钢: : 常用中碳调质钢，强度较高，塑性和韧性尚好，切削性能良好。调制后有很好的综合力学性能。焊接性能差，但仍可焊接，焊前需预，热焊后需退火。水淬有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油中淬火。

　用途：轴类零件、齿轮、蜗杆、键、销等。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：≥600MPa 屈服强度 σs ：≥355MPa 伸长率 δ5 ：≥16% 断面收缩率 ψ ：≥40% 硬度 ：≤229HB（未热处理）/197 HB（退火）

　热处理：普通淬火硬度：55-58HRC。极值：62HRC

　调质硬度：20-30 HRC

　7 7 、 20Cr: 低淬透性渗碳钢。有较高的强度及淬透性，钢的冷应变塑性高，可在冷状态下拉丝；切削加工性在高温正火或调质状态下良好，但退火后较差；20Cr 为珠光体，焊接性较好，焊后一般不需热处理，但厚度大于 15mm 的零件在焊前需预热到 100～150℃，焊后也可不进行回火热处理。

　用途：多用于制造心部强度要求较高，表面承受磨损、截面在 30mm 以下的或形状复杂而负荷不大的渗碳零件(油淬)，如：机床变速箱齿轮、齿轮轴、凸轮、

　蜗杆、活塞销、爪形离合器等；对热处理变形小和高耐磨性的零件，渗碳后应进行高频表面淬火，如模数小于 3 的齿轮、轴、花键轴等。此钢也可在调质状态下使用，用于制造工作速度较大并承受中等冲击负荷的零件，这种钢还可用作低碳马氏体淬火用钢，更进一步增加钢的屈服强度和抗拉强度(约增加 1.5～1.7 倍)。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：≥835MPa 屈服强度 σs:≥540MPa 伸长率 δ5:≥10% 断面收缩率 ψ:≥40% 硬度 :≤179HB（退火-供货状态）

　热处理：渗碳淬火硬度：

　60-62HRC。

　调质硬度：137-179 HB 8 8 、 40Cr ：冷镦模具钢，中碳调质钢，调质处理后具有良好的综合力学性能，除调质处理外还适于氰化和高频淬火处理。在 550-570℃进行回火，具有最佳的综合力学性能。切削性能较好，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。淬透性良好，切削加工性较好。

　用途：轴类零件、连杆螺栓、齿轮、蜗杆等 力学性能：

　抗拉强度 σb:≥980MPa 屈服强度 σs:≥785MPa 伸长率 δ5:≥9% 断面收缩率 ψ:≥45% 硬度 :≤207HB（退火-供货状态）

　热处理：表面淬火硬度:52-60HRC。

　调质硬度:32-36HRC。

　9 9 、 65Mn ：弹簧钢，热处理及冷拔硬化后，强度比较高，淬透性较好，具有一定的柔韧性和可塑性；

　用途：弹垫、弹簧、板簧、发条等 力学性能：

　抗拉强度 σb：≥980MPa 屈服强度 σs ：≥785MPa 伸长率 δ10 ：≥8% 断面收缩率 ψ ：≥30% 硬度 ：≤302HB（供货状态）

　热处理：淬火硬度：55-60HRC。

　10 、 GCr15 ：最常用的高碳铬轴承钢。综合性能良好，经过淬火加低温回火后具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。该钢冷加工

　塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。

　用途：轴承、轴承套圈、模具及其他高耐磨性、高弹性极限、高接触疲劳强度的零件。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：861MPa 屈服强度 σs:518MPa 硬度 ：179-207HB（供货状态）

　热处理：油淬硬度：62-66HRC。

　不锈钢 ：一般是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢，而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢是其表面形成的一层极薄而坚固细密的稳定的富铬氧化膜（防护膜），防止氧原子的继续渗入、继续氧化，而获得抗锈蚀的能力。一旦有某种原因，这种薄膜遭到了不断地破坏，空气或液体中氧原子就会不断渗入或金属中铁原子不断地析离出来，形成疏松的氧化铁，金属表面也就受到不断地锈蚀。

　11 、4 304 不锈钢：业内也叫做 18/8 不锈钢（行业认为只要 Ni 含量大于 8%，Cr含量大于 18%，就可以认为是 304 不锈钢），具有耐高温（800 度），耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象。加工性能好，韧性高。

　用途：广泛使用于工业和家具、装饰、食品、医疗等行业。

　力学性能：

　抗拉强度 σb:≥520 MPa 条件屈服强度 σ0.2:≥205 MPa 伸长率 δ5:≥40% 断面收缩率 ψ:≥60% 硬度：≤187HBW;≤90HRB;≤200HV L 304L 与 与 4 304 不锈钢的比较：L 304L 比 比 4 304 含碳量低，焊接性能更好，塑性韧性更好。但强度稍低。

　12 、6 316 不锈钢（00Cr17Ni12Mo2 ）：因添加 Mo 元素，使其耐蚀性、和高温强度有较大的提高，耐腐蚀能力更强，尤其耐氯化物腐蚀能力较 304 出色，更耐海水和化工侵蚀。

　更耐高温（1200-1300 度）具有好的耐氧化性，可在苛酷的条件下使用。具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途，分别采用 316Cb、316L 或 309Cb 不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能，316 不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用 316L不锈钢，不需要进行焊后退火处理。

　用途：主要用于食品工业、制药行业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。较 其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。

　力学性能：

　抗拉强度 σb:≥520 MPa 条件屈服强度 σ0.2:≥205 MPa 伸长率 δ5:≥40% 断面收缩率 ψ:≥60% 硬度：≤187HBS;≤90HRB;≤200HV 316L（ （00Cr17Ni12Mo2 ）与 6 316 不锈钢的比较：L 316L 比 比 6 316 含碳量低，焊接性能更好，塑性韧性更好。但强度稍低。

　4 304 与 与 6 316 不锈钢的的比较：6 316 因添加 o Mo 元素，使其耐蚀性、和耐高温性均有较大提高。比 4 304 不锈钢 ，在高温下更耐腐蚀。抗氯化物腐蚀能力更强，更适合在海洋环境下使用。

　13 、 201（ （1Cr17Mn6Ni5N ）不锈钢: :具有一定的耐酸、耐碱性能，密度高、抛光无气泡、无针孔等特点。缺点是：铬含量与镍含量达不到平衡而形成了铁素体，为此，200 系列不锈钢中的铬含量降到 15%～16%，某些情况下降到了13%～14%，其耐腐蚀性是不能与 304 和其他类似的钢相比的此外，在沉积区和缝隙的腐蚀部位常见的酸性条件下，锰和有些情况下铜降低了再钝化的作用。200 系列钢在这些条件下的毁坏速度大约是 304 不锈钢的 10-100 倍。

　用途：是各种表壳、表带底盖优质材料等。主要用于做装饰管、工业管、一些浅拉伸的制品。

　力学性能（退火）：

　抗拉强度 σb:805 MPa 条件屈服强度 σ0.2:385 MPa 201（ （1Cr17Mn6Ni5N ）不锈钢与 304（ （00Cr19Ni10 ）不锈钢的比较：1 201 不锈钢碳含量比 4 304 高，强度硬度比 4 304 高，塑性韧性较差，但铬镍含量较 304低，所以耐腐蚀性比 4 304 差很多。

　14 、 301（ （12Cr17Ni7 ）不锈钢：亚稳奥氏体不锈钢，在充分固溶的条件下，具有完全奥氏体组织。在奥氏体不锈钢中，301 是最易冷变形强化的钢种，通过冷变形加工可使钢的强度、硬度提高，并且保留足够的塑、韧性，加之此钢在大气条件下具有良好的耐锈性，但在还原性介质耐蚀性欠佳，在酸碱盐等化工介质耐蚀性较差，因此不推荐用于腐蚀苛刻的环境。

　用途：用于以冷加工状态应用于承受较高负荷，又希望减轻装备重量和不生锈的设备部件。此外，此钢在受外力撞击时易产生加工硬化可吸收更多的撞击能量，对设备和人员将提供更可靠的安全保障。

　力学性能：

　抗拉强度 σb:770 MPa 条件屈服强度 σ0.2:280 MPa 301 （ 12Cr17Ni7 ）不锈钢与 与 304（ （00Cr19Ni10 ）不锈钢的比较：

　304 是一种通用性的不锈钢，广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。4 304 相当于我国的 06Cr19Ni10 (0Cr18Ni9) 不锈钢。4 304 含铬 18% ，含镍 8% 。

　1 301 是得到最广泛应用的不锈钢、耐热钢。用于食品生产设备、化工设备、核能等4 . 304 不锈钢化学成份规格

　C Si Mn P S Cr Ni （镍）

　MoSUS431 ≤ 0.08 ≤ 1.00 ≤ 2.00 ≤ 0.05 ≤ 0.03 18.00- - 20.00 8.25~10.50 - -4 304 就是 0Cr18Ni9 。

　301(17Cr- - 7Ni- - 碳) ) 材质：与 4 304 钢比, ,

　Cr 、i Ni 含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。用途：列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、弹簧、筛网

　15 、3 6063 铝合金：常用挤压材料，主要合金元素为镁与硅，具有加工性能极佳、优良的可焊接性、挤出性及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性，易于抛光、上色膜，阳极氧化效果优良，是典型的挤压合金。6063 铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后，表面华丽的色泽等诸多优点。

　用途：广泛应用于建筑型材、灌溉管材、供车辆、台架、家具、升降机、栅栏等用的管、棒、型材。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：≥205MPa 条件屈服强度 σ0.2：≥170MPa 伸长率 δ5:≥9% 17 、1 6061 铝合金: :具有加工性能极佳、优良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。

　力学性能：

　用途：代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、SMT、PC 板焊锡载具等等。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：

　205MPa 条件屈服强度 σ：55.2MPa 压铸铝合金：

　低熔点共晶组织，流动性好，适于铸造但不适于压力加工。

　18 、 YZALSi2 （ YL102 ）：流动性强，铸造性能好，但有集中缩孔，吸气性差需变质处理，耐蚀性焊接性好可切削性差，不能热处理强化，强度不高，耐热性较低。

　用途：适于铸造形状复杂，耐蚀性和气密性高，承受较低载荷不高于 200℃的薄壁零件。如仪表壳罩、盖、船舶零件等。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：220MPa 伸长率 δ：2% 硬度：60HBS 19 、 YZALSi10Mg （ YL104 ）：具有良好的室温力学性能,可在较高温度下工作.该合金的铸造性能优良,流动性好抗热裂倾向和气密性均很好,线收缩小；但形成针孔的倾向较大.合金的耐蚀性好,切削加工性和焊接性一般. 力学性能：

　抗拉强度 σb：220MPa 伸长率 δ：2% 硬度：70HBS 20 、 YZALSi2Cu2 （ YL108 ）：密度小，热膨胀系数小，热导率高，耐热性好，铸造工艺性能优良，气密性高，线收缩率小，可得到尺寸精确的铸件无热裂倾向，强度高，耐磨性好，需变质处理。

　用途：常用的活塞铝合金。用于铸造汽车拖拉机的活塞和其他工作温度低于250℃的零件 力学性能：

　抗拉强度 σb：240MPa 伸长率 δ:1% 硬度：90HBS 压铸锌合金 ：

　以锌为基加入其他元素组成的合金。常加的合金元素有铝、铜、镁、镉、铅、钛等。锌合金熔点低，流动性好，易熔焊，钎焊和塑性加工，在大气中耐腐蚀，残废料便于回收和重熔；但蠕变强度低，易发生自然时效引起尺寸变化。熔融法制备，压铸或压力加工成材。按制造工艺可分为铸造锌合金和变形锌合金。

　用途：压铸锌合金的主要添加元素有铝, , 铜和镁等. . 锌合金按加工工艺可分为形变与铸造锌合金两类. . 铸造锌合金流动性和耐腐蚀性较好, , 适用于压铸仪表, , 汽车零件外壳等。

　21 、 ZZnAl4Y （ YX040 ）：

　用途：用于压铸较大铸件及仪表、汽车零件外壳。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：250MPa 伸长率 δ：1% 硬度：80HBS 22 、 ZZnAl4Cu1Y （ YX041 ）：

　用途：广泛用于压铸零件用于形状复杂零件。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：270MPa

　伸长率 δ：2% 硬度：90HBS 22 、 ZZnAl4Cu3Y （ YX043 ）：

　用途：用于各种压铸件。

　力学性能：

　抗拉强度 σb：320MPa 伸长率 δ：2% 硬度：95HBS

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