常用金属材料的类型与应用

一级建造师 机电实务 思维导图（脑图）读书笔记 教材转化

常用金属材料的类型及应用

黑色金属

I. 碳素结构钢

1. 又名“黑碳钢”

2. 屈服强度4种

Q195

Q215

Q235

含碳量适中，良好塑性韧性，焊接性能，冷加工性能，大量生产钢板、型钢钢筋

Q235A/B，钢筋钢板钢管

Q235C/D，可用于重要焊接件

Q275

型钢、钢板作构件用

3. 良好的塑性和韧性，易于成型和焊接，常以热轧态供货

4. 含硫磷

A级最高，D级最低

CD相当于优质碳素钢，适用于制造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。

II. 低合金结构钢

1. 又名“低合金高强度钢”

2. 屈服强度8种

Q345

Q390

Q420

Q460

“鸟巢”钢结构

Q500

Q550

Q620

Q690

3. 特点

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

良好的耐腐蚀

综合力学性能

4. 用途

桥梁、钢结构、锅炉汽包、压力容器、压力管道、船舶、车辆、重轨、轻轨等制造

III. 铸钢及铸铁

又名“碳素铸钢”、“合金铸钢”

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

碳质量分数大于2.11%的铁碳合金，含有较多的Si、Mn、S、P等元素

分类

1. 灰铸铁

普通罩壳、阀壳

2. 球墨铸铁

汽车发动机凸轮轴

3. 蠕墨铸铁

4. 可锻铸铁

5. 特殊性能铸铁

6. 孕育铸铁

液压泵壳体

轧钢机机架、吊车所用的开式小齿轮、大齿轮、过渡齿轮

IV. 特殊性能低合金高强度钢

1. 又名“特殊钢”

2. 分类

耐候钢

加少量合金元素，金属基体表面形成保护层，提高耐候性，同时保持良好的焊接性能

耐热钢

高温下具有良好的抗蠕变、抗断裂和抗氧化能力，以及必要的韧性

加热炉、锅炉、燃气轮机等高温装置中的零件

低合金高强度钢

耐磨钢

用于承受严重磨损和强烈冲击的零件

车辆履带、挖掘机铲斗、破碎机颚板、铁轨及分道岔、吊车轨道等

耐海水腐蚀钢

工程机械用钢

低温用钢

钢轨钢

V. 钢材的类型及应用

1. 型钢

2. 板材

1. 厚度

厚板

中板

薄板

2. 轧制方式

3. 冷轧板

只有薄板

4. 材质

普通碳素钢板

低合金结构钢板

不锈钢板

镀锌薄钢板

3. 管材

1. 分类

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

4. 钢制品

1. 焊材、管件、阀门等

有色金属

1. 定义：钢铁以外的金属及其合金统称，密度4500kg/m3为界

2. 重金属

1. 铜合金

纯铜

良好的导电性

良好的导热性

良好的焊接性能

强度不高、硬度较低、塑性好

用作导体、制造抗磁性干扰的仪器和仪表零件

铜合金

黄铜

机电设备冷凝器、散热器、热交换器、空调器

青铜

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

白铜

船舶仪表零件、化工机械零件及医疗器械

除了纯铜特点，还具有较高强度，塑性好、容易冷热成型、易焊接

2. 锌合金

纯锌

一定的强度和较好的耐腐蚀性

室温较脆

100～150变软

200又变脆

锌合金

变形锌合金

铸造锌合金

热镀锌合金

密度大、铸造性能好、可压铸形状复杂、薄壁的精密件

压铸仪表

汽车零部件外壳

3. 镍合金

纯镍

白色金属

强度较高

塑性好

导电性差

电阻大

表面在有机介质溶液中形成钝化膜保护层而有极强的耐腐蚀性，特别是耐海水腐蚀能力突出

镍合金

加入铜铬钼，耐高温，耐酸碱腐蚀

特性及应用领域

耐腐蚀镍合金

耐高温镍合金

功能镍合金

化工、石油、船舶等领域用作阀门、泵、船舶紧固件、锅炉热交换器等

3. 轻金属

铝合金

纯铝

导电性好

磁化率极低

电气工程、航空及宇航工业、一般机械和轻工业中广泛应用

铝合金

分类

变形铝合金

塑性好，易于变形加工

油箱、油罐、管道、铆钉等需要弯曲和冲压加工的零件

铸造铝合金

铸造生产，可直接浇铸成铸件

镁合金

纯镁

强度不高

室温塑性低

耐腐蚀性差

易氧化

作还原剂

镁合金

优点

密度小

强度高

刚度高

抗震性强

可承受较大冲击荷载

分类

变形镁合金

结构件、管件

铸造镁合金

压铸件、抗蠕变压铸件

钛合金

纯钛

强度低

熔点高

比强度高

塑性好

低温韧性好

耐腐蚀性好

易加工成型

钛合金

优点

强度高

耐热性高

耐腐蚀性高

具有无磁性、声波和振动的低阻尼特性

具有超导特性、形状记忆和吸氢特性等优异性能

缺点

加工性能差

抗磨性差

比强度最高的金属材料

飞机发动机，如压气机盘、压气叶轮机发动机罩及喷气管

金属复合材料

定义

有两种或两种以上不同性质的金属材料，通过物理或化学的方法，在宏观或微观上组成具有新性能的材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，是复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求

分类

金属基复合材料

分类

用途

结构复合材料

功能复合材料

增强材料形态

纤维增强

颗粒增强

晶须增强

金属基体

铝基

钛基

镍基

镁基

耐热金属基

航天、航空、电子、汽车等工业

增强材料

玻璃纤维

碳纤维

硼纤维

石棉纤维

金属丝

……

特点及用途

高比强度

高比模量

尺寸稳定性

耐热性

航天、航空、电子、汽车、先进武器等高性能结构件

金属层状复合材料

定义

由几层不同性能的材料通过热轧、焊接工艺复合而成

与单组元合金相比，综合性能优越，适合一些特殊工作环境

分类

钛钢

铝钢

铜钢

钛不锈钢

镍不锈钢

不锈钢碳钢

……

特点

耐腐蚀

耐高温

耐磨损

导热导电性好

阻尼减振

电磁屏蔽

制造成本低

用途

石油化工

航天

食品

医药

造船

电力

机械

……

压力容器、储罐、航天、航空零部件

金属与非金属复合材料

钢塑复合管

优点

钢管的强度和刚度

塑料管的耐化学腐蚀

无污染

不滋生细菌

内壁光滑

不积垢

水阻小

施工方便

成本低

用途

石油

化工

建筑

通信

电力

地下输气管道

……

铝塑复合管

优点

与金属管材相当的强度

电屏蔽和磁屏蔽

隔热保温性能好

重量轻

寿命长

施工方便

成本低

用途

建筑

工业

……

机电工程