钢铁的物理力学性能和机械性能表
钢铁家族中各种组织形貌生长特点及性能
钢铁家族中各种组织形貌生长特点及性能现代材料可以分为四大类-—金属、高分子、陶瓷和复合材料。
尽管目前高分子材料飞速发展，但金属材料中的钢铁仍是目前工程技术中使用最广泛、最重要的材料，那么到底是什么因素决定了钢铁材料的霸主地位呢。
下面就为大家详细介绍吧。
钢铁由铁矿石提炼而成,来源丰富，价格低廉。
钢铁又称为铁碳合金，是铁(Fe）与碳(C)、硅(Si）、锰（Mn）、磷(P)、硫（S)以及其他少量元素(Cr、V等）所组成的合金.通过调节钢铁中各种元素的含量和热处理工艺（四把火:淬火、退火、回火、正火）,可以获得各种各样的金相组织，从而使钢铁具有不同的物理性能。
将钢材取样,经过打磨、抛光，最后用特定的腐蚀剂腐蚀显示后,在金相显微镜下观察到的组织称为钢铁的金相组织。
钢铁材料的秘密便隐藏在这些组织结构中。
C系中，可配制多种成分不同的铁碳合金,他们在不同温度下的平衡组织各不相在Fe—Fe3同，但由几个基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体FeC）组成。
这些基本相以机械混合物的形3式结合，形成了钢铁中丰富多彩的金相组织结构.常见的金相组织有下列八种：一、铁素体碳溶于α-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为铁素体，属bcc结构，呈等轴多边形晶粒分布，用符号F表示.其组织和性能与纯铁相似,具有良好的塑性和韧性，而强度与硬度较低(30-100 HB）。
在合金钢中，则是碳和合金元素在α-Fe中的固溶体.碳在α-Fe中的溶解量很低，在AC1温度,碳的最大溶解量为0.0218％，但随温度下降的溶解度则降至0。
0084％，因而在缓冷条件下铁素体晶界处会出现三次渗碳体.随钢铁中碳含量增加，铁素体量相对减少,珠光体量增加，此时铁素体则是网络状和月牙状。
二、奥氏体碳溶于γ-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，具有面心立方结构，为高温相，用符号A表示。
奥氏体在1148℃有最大溶解度2。
11%C，727℃时可固溶0。
77％C;强度和硬度比铁素体高，塑性和韧性良好，并且无磁性，具体力学性能与含碳量和晶粒大小有关，一般为170~220 HBS、 =40~50％.TRIP钢（变塑钢）即是基于奥氏体塑性、柔韧性良好的基础开发的钢材，利用残余奥氏体的应变诱发相变及相变诱发塑性提高了钢板的塑性,并改善了钢板的成形性能。
不锈钢物理性能
不锈钢的物理性能（一）一、一般物理性能和其他材料一样，物理性能主要包括以下3个方面：熔点、比热容、导热系数和线膨胀系数等热力学性能，电阻率、电导率和磁导率等电磁学性能，以及杨氏弹性模量、刚性系数等力学性能。
这些性能一般都被认为是不锈钢材料的固有特性，但是也会受到诸如温度、加工程度和磁场强度等的影响。
通常情况下不锈钢与纯铁相比导热系数低、电阻大，而线膨胀系数和导磁率等性能则依不锈钢本身的结晶结构而异。
表4—1~表4—5中列出马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、沉淀硬化型不锈钢和双相不锈钢主要牌号的物理性能。
如密度、熔点、比热容、导热系数、线膨胀系数、电阻率、磁导率和纵向弹性系数等参数。
二、物理性能与温度的相关性（1）比热容随着温度的变化比热容会发生变化，但在温度变化的过程中金属组织中一旦发生相变或沉淀，那麽比热容将发生显著的变化。
（2）导热系数在600℃以下，各种不锈钢的导热系数基本在10~30W/（m·℃）范围内，随着温度的提高导热系数有增加趋势。
在100℃时，不锈钢导热系数由大至小的顺序为1C r17、00Cr12、2 Cr 25N、0 Cr 18Ni11Ti、0 Cr 18 Ni 9、0 Cr 17 Ni 12Mο2、2 Cr 25Ni20。
500℃时导热系数由大至小的顺序为1 Cr 13、1 Cr 17、2 Cr 25N、0 Cr 17Ni12Mο2、0 Cr 18Ni9Ti和2 Cr 25Ni20。
奥氏体型不锈钢的导热系数较其他不锈钢略低，与普通碳素钢相比，100℃时奥氏体型不锈钢的导热系数约为其1/4。
（3）线膨胀系数在100-900℃范围内，各类不锈钢主要牌号的线膨胀系数基本在10ˉ6~130*10ˉ6℃ˉ1，且随着温度的升高呈增加的趋势。
机械零件的常用材料及其选择
表9-2 价格便宜且供应充分 常用材料的相对价格
材料
种类规格
相对价格
热轧圆刚
铸件
景德镇陶瓷学院专用
碳素结构钢Q235 （φ 33~42） 优质碳素钢 （φ 29~50） 合金结构钢（φ 29~50） 滚动轴承钢（φ 29~50） 合金工具钢（φ 29~50） 4Cr9Si2耐热钢（φ 29~50）
灰铸铁铸件 碳素钢铸件
优先数----表中任意一个数值。 大于10的优先数，可将表数值分别乘以10、100、1000 。
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
7 机械零件的工艺性及标准化
一、工艺性
零件设 计要求
使用要求----具备所要求的工作能力； 制造要求----制造工艺可行，成本低；
EF G
H JS
零线
轴公差
h KM
P
D
R S
间隙配合 过渡配合
过盈配合
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
基孔制常用与优先配合的选用
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
基轴制常用与优先配合的选用
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
二、 表面粗糙度
定义：零件表面的微观几何形状误差称为表面粗糙度 特征：加工后零件表面留下的微细而凹凸不平的刀痕。
下偏差 ：最小极限尺寸与基本尺寸之差；符号：EI,ei
尺寸公差：最大极限尺寸与最小极限尺寸之差；即
允许的尺寸变动量。
公差=Lmax- Lmax =ES-EI =es-ei
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
零线：代表基本尺寸所在位置的一条直线；
公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域；
钢铁材料的性能
σe
MPa
金属能保持弹性变形的最大能力
比例极限
σp
MPa
在弹性变形阶段，金属材料所受的和应变能保持正比的最大应力
弹性模量
MPa
金属在弹性范围内，外力和变形成比例地增长，既应力与应变成正比例关系时，这个比例系数就称为弹性模量
2．3塑性—材料受力后产生永久变形而不破坏的能力
伸长率（延伸率）
%
金属受外力作用被拉断以后,在标距内总伸长长度同原来标距长度相比的百分数
肖氏硬度
HSC（目测型）
与h/h0比值成正比
利用金刚石冲头自一定的高度h0mm落下，撞击金属后，冲头又回跳到某一高度hmm
表面光滑的一些精密量具或零件
HSD（指示型）
3．化学性能
名称
说明
耐腐蚀性
金属材料抵抗空气、水蒸气及其它化学介质腐蚀破坏作用的能力，称为耐腐蚀性。常见的钢铁生锈、铜生铜绿等，就是腐蚀现象。金属材料耐腐蚀性能与许多因素有关，例如金属的化学成分、加工性质、热处理条件、组织状态以及环境介质和温度条件等
抗剪强度
τ
MPa
外力与材料轴线垂直，并对材料呈剪切作用时的极限强度
抗扭强度
τb
MPa
外力是扭转时的极限强度
屈服点
σs
MPa
金属试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象称为“屈服”。发生屈服现象时的应力，称为屈服点或屈服极限，是金属发生明显塑性变形的抗力。
屈服强度
σ0。2
MPa
对某些屈服现象不明显的金属材料，测定屈服点比较困难，常把产生0.2%永久变形的应力定为屈服点，这称为屈服强度或条件屈服强度
牌号
牌号是用来识别产品的名称、符号、代码或它们的组合。钢的牌号称为钢号，是对某一具体钢种所取的名称。牌号是技术条件中的首要内容，同一牌号的材料可能有不同的保证条件、交货状态、使用加工类别、质量级别等
钢铁材料的分类、力学性能及热处理
钢铁材料的分类、力学性能及热处理一、 分类及力学性能：1． 碳素钢：按含碳量的多少可分为低碳钢（含碳量小于0.25％）、中碳钢（含碳量在0.25％～0.5％）和高碳钢（含碳量大于0.5％）。
随着含碳量的增加，钢的机械强度提高，但使它的塑性和韧性下降。
（1） 普通碳素钢：它的化学成分不准确，因而不宜进行热处理。
普通碳素钢的牌号标记如Q235（国标），表示屈服点MPa S 235=σ。
（2） 优质碳素钢：力学性能优于普通碳素钢，采用适当的热处理方法可以获得很高的内部机械强度和表面硬度。
低碳钢塑性高，焊接性好，适用于冲压、焊接零件。
采用渗碳淬火处理可提高零件表面硬度；中碳钢具有综合性能好的特点，它的机械强度、塑性和韧性均较好，可进行调质、表面淬火处理；高碳钢具有高的机械强度和良好的韧性和弹性，常制成弹性零件。
优质碳素钢的牌号如15、35、45（国标），表示含碳量平均值各为0.15％、0.35％、0.45％。
2． 合金钢：合金钢是在优质碳素钢中加入某些合金元素而形成的。
它具有良好的力学性能和热处理性能，随着所加合金元素的不同，还可获得不同的特殊性能。
合金钢的牌号如35Mn2、40Cr （国标），表示含碳量平均值为0.35％和0.40％，而含合金元素Mn2％及Cr 小于1.5％。
3． 铸钢：铸钢的含碳量一般在0.15％～0.60％范围内，含碳量较高，塑性很差，容易产生龟裂，故不能锻造。
铸钢的强度显著高于铸铁，但铸造性则比较差，收缩率较大。
铸钢的牌号如ZG500－270，前组数字表示抗拉强度MPa B 500=σ，后组数字表示屈服点MPa S 270=σ。
4． 铸铁：铸铁是含碳量大于2％的铁碳合金。
铸铁因含碳量高，故它的抗拉强度、塑性和韧性都较差，不能锻造，焊接性能也差。
但它有较高的抗压强度，良好的减摩性和切削性能，吸振性好，价格又较低廉。
常用的铸铁有灰铸铁（如HT150，抗拉强度MPa B 150=σ）、可锻铸铁（如KT300－6，抗拉强度MPa B 300=σ，最低伸长率为6％）和球墨铸铁（如QT500－7，抗拉强度MPa B 500=σ，最低伸长率为7％）。
钢的化学成分及机械性能表
钢的化学成分及机械性能表表1 中钢规格—冷打或冷锻用极低碳钢与中碳合金钢化学成分表表2 中钢规格—碳素硼钢及铬钒合金硼钢化学成分表表3 中钢规格—免铅浴韧化线材化学成分表表4 JIS G3104 铆钉用钢化学成分表注:上表之含碳量可由买卖双方协议,由原规定之成分范围上、下限各缩窄0.01%.表14 JIS G4104 铬合金钢化学成分表表9 JIS G3507冷打或冷锻用碳钢化学成分表0.20%,Ni+Cr 0.30%,其余种类之不纯物不得超过C u 0.30%,Ni 0.20%,Cr 0.20%,Ni+Cr 0.35%。
表16 JIS G4106达式机械构造用锰钢及锰铬合金钢化学成分表不得超0.35%.不得超过0.25%,双锰钢料中之C r含量不得超过0.35%。
1、铅(Lead)—为改良车削性，可在普通碳钢中加入0.15~0.35之铅,而在代号的第二位与第三位中间加“L ”，如10L45、10L12。
2、硼(Boron)——在细晶净静钢{Fine Grain ,Killed Steel}中,加入0.0005~0.0030%的硼,可增进硬化能,而在代号的第二位与第三位中间加“B ”，职10B21、10B38。
3、矽{Silico n }——条钢及半成品，当矽有要求时，其范围如下：0.10%以下\0.10~0.20%,0.15~0.35%,0.20~0.40%,0.30~0.60。
——线材，当矽有要求时，其范围如下：0.10以下,0.07~0.15%,0.10~0.20%,0.15~0.35%,0.20~0.40%,0.30~0.60%。
4、某些品质、产品之磷、硫可降低成分上限要求。
表22 SAE/AISI 保证硬化能(淬火性)之碳钢及硼钢化学成分表表23 SAE/AISI 保证硬化能(淬火性)之合金钢化学成分表残留元素Cu:0.35%以下,Ni:0.25%以下,Cr:0.20%以下,Mo:0.06%以下.1、除表列元素外，其它刻意增加的元素也必须报列。
钢铁的物理力学性能和机械性能
钢铁的物理力学性能和机械性能fangjym 的钢铁的物理力学性能和机械性能钢材的主要机械性能(也叫力学性能)通常是指钢材在标准条件下均匀拉伸.冷弯和冲击等.单独作用下所显示的各种机械性能。
钢材通常有五大主要的机械性能指标：通过一次拉伸试验可得到抗拉强度，伸长率和屈服点三项基本性能；通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能；通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。
1.屈服点(σs)钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N(牛顿)/mm2，(MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2)2.屈服强度(σ0.2)有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
3.抗拉强度(σb)材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。
它表示钢材抵抗断裂的能力大小。
与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo (MPa)。
4.伸长率(δs)材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比(σs/σb)钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值，称为屈强比。
屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
6.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。
它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高，耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度(HB)以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
en10293标准
en10293标准
EN 10293是欧洲标准化组织(EN)发布的一项标准，该标准规
定了钢铁产品的物理和技术性能要求。
具体而言，该标准涵盖了以下方面：
1. 化学成分：EN 10293指定了不同种类钢铁的化学成分要求，包括主要元素和杂质元素的含量限制。
2. 机械性能：该标准规定了钢铁产品的力学性能要求，例如拉伸强度、屈服强度、延伸率等。
3. 技术要求：EN 10293列出了钢铁产品的加工和制造要求，
包括材料处理、热处理、冷加工等。
4. 检测方法：该标准定义了钢铁产品的检测方法和试验程序，以确保产品符合规定的性能要求。
EN 10293适用于各种不同类型的钢铁产品，包括铸件、锻件、热轧和冷轧板材等。
这个标准的目的是确保钢铁产品在使用过程中具有良好的耐久性和性能稳定性。
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钢铁的物理力学性能和机械性能表
钢材的主要机械性能(也叫力学性能)通常是指钢材在标准条件下均匀拉伸.冷弯和冲击等.
单独作用下所显示的各种机械性能。
钢材通常有五大主要的机械性能指标：通过一次拉伸试验可得到抗拉强度，伸长率和屈服点三项基本性能；
通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能；
通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。
1.屈服点(σs)
钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N(牛顿)/mm2，(MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2)
2.屈服强度(σ0.2)
有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
3.抗拉强度(σb)
材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。
它表示钢材抵抗断裂的能力大小。
与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σ
b= Pb/Fo (MPa)。
4.伸长率(δs)
材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比(σs/σb)
钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值，称为屈强比。
屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为
0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
6.硬度
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。
它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高，耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度(HB)
以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
⑵洛氏硬度(HR)
当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。
它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。
根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：
HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。
HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。
HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。
⑶维氏硬度(HV)
以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)
脆性：用于描述材料在未施加明显外力以及没有明显变形的情况下发生断裂的性能。
耐压强力：施加于材料上使其长度变短，截面积变大的外力，与拉伸强力相对应。
传导性：材料传输热能或者电能的速度。
蠕变：材料在压力条件下产生缓慢的变形量。
延展性：是金属受外力变形，当外力消除之后又恢复其原有形状的一中性质。
疲劳强度：材料承受重复作用外力的能力。
燃烧点：金属或其蒸气开始燃烧的最低温度点。
吸湿：易于吸收并且保持水分的金属。
冲击强度：金属吸收突然撞击能量的能力。
柔韧性：在压力条件下材料容易发生永久性变形而不断裂的能力。
可塑性：材料在较低压力条件下容易发生永久性变形的能力。
多孔性：材料内部空隙的体积占据材料整体体积的比率。
切变强度：两股方向相反的外力同时施加于材料表面，使其中一部分与另一部分相互滑移，材料发生断裂时的外力大小即为该材料的切变强度。
比重：一定体积材料的重量与相同体积四摄氏度的水的重量之比。
比热：加热1克某种金属使其温度升高一摄氏度所需要的能量。
硬挺性：材料承受变形的能力，以压力与变形位移为平定基础。
静强度：材料承受导致变形的外加应力的能力。
应力：拉伸应力，压缩应力以及剪切应力都是外部施加于材料，导致材料断裂的作用力。
拉伸强度：材料被拉伸所能承受的最大作用力。
与压缩强度对应。
热胀率：温度变化与材料规格变化之间的比率。
韧性：材料吸收冲击能量而不断裂的能力。