常用金属材料的类型及应用

一、黑色金属材料的类型及应用

（一）碳素结构钢

碳素结构钢又称为普碳钢，将碳素结构钢屈服强度的下限值分为四个级别，对应为Q195、Q215、Q235和Q275，其中Q代表屈服强度，数字为屈服强度的下限值，数字后面标注的字母A、B、C、D表示钢材质量等级，即硫、磷质量分数不同，A级钢中硫、磷含量最高，D级钢中硫、磷含量最低。例如，Q235含碳量适中，具有良好的塑性、韧性、焊接性能、冷加工性能，可用于大量生产钢板、型钢、钢筋，用以建造高压输电铁塔、桥梁、厂房屋架等，其中C、D级钢含硫、磷量低，相当于优质碳素钢，适用于制造对可焊性及韧性要求较高的工程结构机械零部件，如机座、支架、受力不大的拉杆、连杆、轴等。

（二）低合金结构钢

低合金结构钢也称为低合金高强度钢，按屈服强度划分为Q345、Q390、Q420、Q460、 Q500、Q550、Q620和Q690八个强度等级。低合金结构钢是在普通钢中加入微量合金元素，具有高强度、高韧性、良好的冷成型和焊接性能、低的冷脆转变温度和良好的耐蚀性等综合力学性能。低合金结构钢主要适用于桥梁、钢结构、锅炉汽包、压力容器、压力管道、船舶、车辆、重轨和轻轨等制造。例如，国家体育场“鸟巢”钢结构所用主要钢材是我国自主新研发生产的、国内在钢结构上首次使用的Q460低合金结构钢；压力容器常用低合金高强度钢板16MnR、15MnVR、18MnMoNbR和7MnCrMoVR等，如高压合成塔筒体。

（三）铸钢及铸铁

铸钢分素铸钢、合金铸钢等类型，其特性是将钢铸造成型，既能保持钢的各种优异性能，又能直接制造成最终形状的零件。例如，轧钢机机架是机组的重要结构件，通常选用碳素铸钢制造加工；吊车所用的开式小齿轮、大齿轮、过渡齿轮，一般采用合金铸钢件。铸铁是碳质量分数大于2.11%的铁碳合金，例如，普通罩壳、阀壳可采用灰铸铁制造；液压泵壳体强度有较高要求，可采用孕育铸铁；汽车发电机凸轮轴常用球墨铸铁制造。

（四）特殊性能低合金高强度钢，主要包括：耐候钢、耐热钢、低合金高强度钢、耐磨钢、耐海水腐蚀钢、工程机械用钢、低温用钢、钢轨钢等。

（五）钢材的类型及应用

型钢。机电工程中常用的型钢有圆钢、方钢、扁钢、H型钢、工字钢、T型钢、槽钢、角钢、钢轨等。例如，电站锅炉钢架的立柱通常采用宽翼缘H型钢，炉墙钢性梁采用工字钢，

板材，按其厚度分为厚板、中板、薄板。按其轧制方式分为热轧板和冷轧板两种，其中冷轧板只有薄板。例如，碳素结构钢厚钢板广泛应用于焊接、铆接、栓接结构，桥梁、船舶、管线、车辆等；镀锌薄钢板大量用于建筑机电工程的通风空调系统；油罐、电站锅炉中的汽包常用低合金结构钢板卷焊制成，其中高压锅炉的汽包材料常用低合金钢制造，中低压锅炉的汽包材料常用专用锅炉钢制造。

管材。普通无缝钢管、螺旋缝钢管、焊接钢管、不锈钢无缝钢管、高压无缝钢管等。例如，锅炉水冷壁和省煤器使用的无缝钢管一般采用优质碳素钢或低合金钢管；过热器和再热器采用15CrMo或12Cr1MoV等材质的无缝钢管。

钢制品，主要有焊材、管件、阀门等。

二、有色金属的类型及应用。

通常将钢铁以外的金属及其合金统称为有色金属。有色金属的种类很多，密度大于4.5*103kg/m3的金属称为重金属，如铜、锌、镍等；密度小于4.5*103kg/m3的金属称为轻金属，如铝、镁、钛等。机电工程中广泛使用的铜合金有黄铜、青铜和白铜。例如，机电设备冷凝器、散热器、热交换器、空调器等常用黄铜制造；锡青铜广泛应用于轴承、轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件，以及抗蚀、抗磁零件等；白铜主要用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。

三、常用金属复合材料的类型及应用

（一）金属基复合材料，金属基复合材料具有高强度比、高比模量、尺寸稳定性、耐热性等主要性能特点。

（二）金属层状复合材料的分类及用途，金属层状复合材料具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损、导热导电性好、阻尼减震、电磁屏蔽、且制造成本低等特点。

（三）金属与非金属复合材料的特点及用途，铝塑复合管有与金属管材相当的强度，具有电屏蔽和磁屏蔽作用、隔热保温性好、重量轻、寿命长、施工方便、成本低等优点。

练习题：

1、下列铸铁中，不属于按碳存在的形式分类的是（ ）。

A、灰口铸铁 B、白口铸铁 C、麻口铸铁 D、球墨铸铁

答案：D,【解析】按碳存在的形式分类，铸铁可分为灰口铸铁（白口铸铁中的碳几乎全部以Fe3C形式存在）、灰口铸铁（灰口铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的石墨形式存在）、麻口铸铁（碳以渗碳体形式存在）。按照石墨的形状特征，灰口铸铁可分为普通灰铸铁（石墨呈片状）、蠕墨铸铁（石墨呈蠕虫状）、可锻铸铁（石墨呈团絮状）和球墨铸铁（石墨呈球状）四大类。