金属材料的种类很多，习惯上分为两大类，即黑色金属材料和有色金属材料。 黑色金属材料包括生铁、铁合金、铸铁和钢。 生铁和铁合金是炉料，即精炼的原料。 铸铁是以生铁（主要是铸造生铁）为原料制成的产品。
1.生铁
生铁是含碳量大于2%（2.1%）的铁碳合金。 工业生铁含碳量一般为2.5%--4%，含有SI、Mn、S、P等元素，由铁矿石经高炉加工而成。 冶炼产品。
1、炼钢生铁：炼钢生铁的硅含量不大于1.7%，碳以Fe3c形式存在。 因此，它硬而脆，断口呈白色。 主要用作炼钢和可锻铸铁的原料。 炼钢生铁按硅（Si）含量分为铁级、按锰（Mn）含量分组、按磷（P）含量分组、按硫（S）含量分组。 见表（1）。
表1 炼钢用生铁（按GB717）
2、铸造用生铁：铸造生铁含硅量为1.25-3.6%。 碳大多以石墨态存在。 断口呈灰色。 柔软且易于加工。 主要用于生产车床床身、箱体等铸铁件的各种原材料。
铸造用生铁按硅（Si）含量分为铁牌号，按锰（Mn）、磷（P）、硫（S）含量分为组别、牌号和等级。 参见表2：
表2 铸造用生铁（按YB/T14）
3、球墨铸铁用生铁：球墨铸铁用生铁也是铸铁的一种，但硫、磷含量较低。 低硫允许碳在铁中完全石墨化。 低磷提高生铁的机械性能； 主要用于生产性能（机械性能）较好的球墨铸铁件。 球墨铸铁用生铁也根据含硅（Si）的量分为铁牌号。 根据锰（Mn）、磷（P）和硫（S）含量的分组、等级和类别见表3：
表3 球墨铸铁用生铁（根据）
2.铁合金
铁合金是指由碳（C）和铁以外的非金属或金属元素组成的合金； 两种黑色金属，金属锰和金属铬； 锰硅（Mn、Si）、Si、Cr）合金。
铁合金的种类很多，用途也很广泛。 铁合金是一种用于冶炼和铸造钢铁和其他金属的炉料。 用作脱氧剂和改性剂。 并作为合金元素添加。
1、铁合金牌号表示方法（依据）：
(1)用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字组合表示。 铁合金产品牌号和混合稀土元素用“RE”表示。
（2）用汉语拼音表达产品名称、用途、特点和工艺方法时，一般选用代表汉字的汉语拼音，原则上采用首字母。
(3)各种铁合金产品牌号的表示方法按下列格式编制；
x(a)x(b)x(c)x(d)
A。 表示杂质元素及其最高百分比含量或族群
b. 表示主要元素（或化合物）及百分含量
C。 表示含有铁元素的铁合金产品，用化学元素符号“Fe”表示
d. 表示铁合金产品工艺及产品特性（用汉语拼音表示）
2、硅铁； 硅铁是以焦炭、废钢、石英（或硅石）为原料，在电炉中冶炼而成。 硅和氧很容易结合形成二氧化硅。 因此，硅铁在炼钢中常用作脱氧剂。 同时，由于SIO2生成时放出大量的热量，在脱氧的同时也有利于提高钢水温度。 硅铁用作合金元素。 广泛应用于低合金结构钢、结合钢、弹簧钢、轴承钢、耐热钢、电工硅钢等。 此外，硅铁在铁合金生产和化学工业中常用作还原剂。 硅含量达到95%-99%。 纯硅常用来制造单晶硅或制备有色金属合金。 硅铁牌号及化学成分见表6
表6 硅铁牌号及化学成分（根据）
3、锰铁：锰铁是由锰矿石提炼而成。 在高炉或电炉中冶炼。 锰铁也是钢中常用的脱氧剂。 锰还具有脱硫作用，减少硫的有害影响。 因此，几乎所有的钢和铸铁都含有一定量的锰。 锰铁还用作重要的合金剂。 广泛用于结构钢。 工具钢、不锈耐热钢。 耐磨钢及其他合金钢。 锰铁牌号及化学成分见表7、表8
表7 锰铁牌号及化学成分（根据）
4、其他铁合金：硅铁、锰铁除外。 其他铁合金还有很多，如铬铁、钨铁、钼铁、钛铁、钒铁、硼铁、硅钙合金等，这些铁合金大多采用电炉冶炼。 其中一些元素比较稀有、价格昂贵或者生产工艺复杂。 因此，虽然它们在使用过程中具有较强的脱氧能力，但并不作为脱氧剂使用。 主要用作合金剂。其牌号见表9
表9 铬铁牌号及化学成分（按）
5、铁合金的数量换算和计价：铁合金在称量和计价时，由于成分元素的实际含量不一定等于标准含量，因此使用和计价时必须进行换算。 给定标准等级的需求，求出实际需求。 实际需求量=标准品位需求量×标准含量百分比/实际含量百分比。
3.铸铁
铸铁是含碳量大于2.1%的铁碳合金。 由铸造生铁（部分炼钢生铁）在熔炉中重新熔炼，并加入铁合金、废钢、回铁调整成分而得。 与生铁不同的是，铸铁经过两次加工，大部分加工成铸铁零件。 铸铁件具有优良的铸造性，可制成复杂的零件，一般具有良好的切削加工性。 此外，它还具有耐磨性和减震性好、价格低廉的特点。
1、铸铁牌号的表示方法：（根据）
各种铸铁代号均由表示铸铁特性的汉语拼音字母的第一个大写字母组成。 当两个铸铁名称的代号字母相同时，可通过在大写字母后添加小写正则字母来区分。 同名铸铁需要细分时，应采用细分特征的第一个大写汉语拼音字母，并排列在后面。
牌号中代号后面的一组数字代表抗拉强度值； 当有两组数字时，第一组代表拉伸强度值，第二组代表伸长率值。 两组数字之间用“一”分隔。
合金元素用国际元素符号表示。 当含量大于或等于1%时，用整数表示； 含量低于1%时，一般不标注。 常规元素（C、Si、Mn、S、p）一般不标注。 只有当它们具有特殊功能时，才标明其元素符号和内容。
2、白口铸铁：白口铸铁中的碳全部以渗碳体（Fe3c）的形式存在，因为断口呈亮白色。 因此，它被称为白口铸铁。 由于含有大量硬脆的Fe3c，白口铸铁硬度高、脆性大，加工困难。 因此，很少直接用于工业应用，仅用于少数要求耐磨而不产生冲击的零件，如拉丝模、球磨机铁球等。多用作炼钢、可锻铸铁的毛坯。
3、灰口铸铁； 铸铁中的大部分或全部碳以游离态片状石墨存在。 断口呈灰色。 具有良好的铸造性能、良好的切削加工性、减磨性、耐磨性好。 另外，熔炼成分简单钢材介绍，成本低。 广泛用于制造结构复杂的铸件和耐磨零件。
灰铸铁根据基体组织不同分为三类：铁素体基灰铸铁、珠光体-铁素体基灰铸铁、珠光体基灰铸铁。
由于灰铸铁中含有片状石墨，石墨是密度低、强度低、硬度低、塑性、韧性趋于零的成分。 它的存在就像钢基体中存在大量细小间隙，减少了承载面积，增加了裂纹源。 因此，灰口铸铁强度低、韧性差，不能进行压力加工。 为了改善其性能，在浇注前的铁水中加入少量硅铁、硅酸钙等孕育剂，以细化珠光体基体，使石墨更细小、分布均匀。 铸铁经过了这种孕育处理。 称为保温铸铁。
4、可锻铸铁：可锻铸铁是将碳、硅含量较低的铁碳合金铸造成白口铸铁毛坯，然后经过长期高温退火处理，使渗碳体分解成絮状石墨而制成的。 也就是说，熟铁是一种石墨化白口铸铁。
可锻铸铁按热处理后显微组织不同分为两类； 一是黑芯可锻铸铁和珠光可锻铸铁。 黑芯可锻铸铁的组织主要为铁素体（F）基+絮状石墨； 珠光体可锻铸铁的组织主要为珠光体（P）基体+絮状石墨。 另一种是白心可锻铸铁。 白心可锻铸铁的组织由截面尺寸决定。 小截面以铁素体为基体，大截面则表面有铁素体，心部有珠光体和退火碳。
黑芯可锻铸铁主要用于制造汽车、拖拉机零件和机床附件，如轮壳、弹簧支架、阀门等。珠光体可锻铸铁用于制造曲轴、连杆、车轴、活塞环等。
5、球墨铸铁：在浇注铁水（球墨铸铁）前，加入一定量的球化剂（常用的有硅铁、镁等），使铸铁中的石墨球化。 由于碳（石墨）以球状体形式存在于铸铁基体中，改善了其对基体的劈裂作用，大大提高了球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性等。 它还具有耐磨、减震、工艺性能好、成本低等优点。 已广泛被可锻铸铁和部分铸钢、锻钢零件替代，如曲轴、连杆、滚轮、汽车后桥等。
按球墨铸铁牌号分为单铸试块和连铸试块两大类； 单铸试块的力学性能分为八个等级。
注：牌号后的字母A表示在所附铸造试块上测得的该牌号的力学性能，以区别上表中在单个试块上测得的性能。
除上面介绍的常用铸铁外，还有耐磨白口铸铁、冷硬铸铁、耐热铸铁等。
4. 钢铁
钢是由生铁（炼钢生铁）或生铁加上一部分废钢制成的。 钢的含碳量低于2.1%，杂质（主要是S、P）含量降低到规定标准。
钢材有很多种。 根据钢的化学成分、质量、冶炼方法和用途，钢可分为多种分类。
1、普通碳钢
(1)按冶炼方法分类
根据冶炼方法和设备的不同，钢可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢三大类。 根据所用炉衬材料的不同，每一类可分为碱性和酸性两大类。 但目前以大批量生产为主。
转炉钢：是向铁水中吹入空气或氧气，使铁水中的C、Mn、Si、P、S等快速氧化，并依靠氧化时放出的热量来提高温度的炼钢方法依靠燃料取暖。 转炉钢因其节省燃料而成为目前主要的炼钢设备。
平炉钢：平炉钢依靠燃料（燃气或重油）的燃烧来熔化炉料并提高钢水温度。 它依靠炉气中的氧气和铁矿石的添加来进行氧化反应。 由于平炉炼钢消耗大量燃料，已逐渐被淘汰。 1999年我国平炉钢已降至2%左右，2000年将全面淘汰平炉钢。
电炉炼钢：以电能为热源的炼钢方法。 电炉钢主要生产优质高合金钢。
（2）按工艺方法（脱氧程度）分类：
脱氧：添加脱氧剂，如锰铁、硅铁、铝等，除去钢水中多余的氧。
沸腾钢：仅采用锰铁（价格低，脱氧效果差）脱氧，因此钢中含氧较多。 浇注时，钢中的氧与碳相互作用，析出大量的Co，因此，钢水在钢模内沸腾，称为沸腾钢。 沸腾钢产量高、成本低。 但化学成分不均匀、偏析、杂质较多。 沸腾钢的钢号在末尾用“F”表示。
镇静钢：除锰铁外，还使用硅铁（有时是铝）进行脱氧。 钢中氧含量极少，浇注时无沸腾现象。 镇静钢化学成分均匀，力学性能良好，但存在缩孔，成本高。 镇静钢钢号后加“Z”。
半镇静钢：脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢之间，性能也介于两者之间。 在钢号后添加“b”。 半镇静钢的应用较少。
(3)按化学成分分类
钢按其化学成分分为三类：非合金钢、低合金钢和合金钢。 表5-1规定了非合金钢、低合金钢和合金钢中合金元素的含量限值：
（四）按质量分类
分级是根据质量，主要是指钢中所含的杂质（主要是P、S等）和力学性能的最低要求。
(5) 按用途分类
是指钢材按用途分为结构钢、工具钢和特殊用途钢。
结构钢又分为工程结构钢和机械结构钢。 工程结构钢主要是指用于建筑、铁路、桥梁、集装箱等工程构件的钢材，用这种钢材制成的构件大多不经过热处理。 机械结构钢是指机床、武器等其他部件。 大多数部件都需要热处理。
工具钢主要用于制造各种工具，如量具、切削工具、模具等。 工具钢制成的工具必须经过热处理。
特种钢是指在特殊条件下工作而对钢材有特殊物理、化学、力学等性能要求的其他部件。
(六)钢材综合分类
由于钢材的分类方法有多种，实践中是根据其化学成分、质量、用途进行综合分类。
2、普通品质非合金钢
普通品质非合金钢是指生产过程中不需要特殊的质量控制要求，但必须保证化学成分和机械性能在规定范围内，并且必须除去杂质（主要是P、S等）。在指定范围内。
普通优质非合金钢仅含有碳作为其合金元素，不含其他合金元素。 也称为普通碳素钢。 由于不含其他合金元素，工艺简单，成本低廉，应用广泛。 主要用于生产板材、带材、模具等普通零部件。 大多数不经热处理直接使用。
3、碳素结构钢
碳素结构钢是用途最广、用量最大的钢材。 常轧制成板材、型材和异型材，一般不经热处理直接使用。 适用于一般结构和工程用途。
钢的牌号依次由四部分组成：代表屈服点的字母（Q）、屈服点值、质量等级符号（A、B、C、D）和脱氧方法符号。
4、优质非合金钢
优质非合金钢是指除普通非合金钢和特殊品质非合金钢以外的在生产过程中需要控制的非合金钢（如控制晶粒度、降低硫、磷含量、提高表面质量或增加工艺控制等）来满足比普通品质非合金钢特殊的质量要求，但这种钢的生产不像特殊品质非合金钢那么严格。
5.优质碳结构
优质碳素结构钢是优质钢材，不仅要保证其化学成分，还要保证其机械性能。 同时要求杂质（S、P）含量较低。 牌号用两位数字表示，代表钢中碳的标称含量。 少数沸腾钢在数字后加“F”，含锰量不超过0.8%的较高。 低锰钢，0.8-1.2%Mn为较高锰钢，数字后加“Mn”。
优质碳素结构钢的用途因化学成分和性能而异。 低碳碳素结构钢（C度较高但塑性和韧性稍低钢材介绍，多为轧制钢材），用于制造轴类零件，经调质处理后使用，故又称优质钢。 45钢应用广泛中碳碳钢和高碳碳钢（C>0.60%）具有较高的强度、硬度、弹性和耐磨性，广泛用于钢材的生产。 它们主要用于制造机器和工具的易磨损零件和弹簧。 如农业机械犁头、耙片、轧机滚筒及减震弹簧、座弹簧等。65Mm、70Mn、70、75、80、85钢也属于特优质非合金钢（弹簧钢）。
订购优质碳素结构钢时，应在合同中注明加工方法。 加工方法一般有两种：压力加工用钢材（热压力加工、镦粗和冷拔毛坯）和切削加工用钢材。
6、冷镦钢
冷镦钢主要用于制造螺钉、铆钉和销钉用的优质碳素钢（部分结合钢）。 对于冷镦钢，要求钢中含有较少的S、P、Si等杂质，以保证热处理后的镦锻性能和机械化性能。
冷镦钢牌号采用“ML”后接碳钢（或复合钢牌号）。
7、易切削结构钢
易切削结构钢是利用钢中某些元素的作用来改善钢的切削性能，使其适合在自动机床上进行高速切削的钢种。 常用的改善切削加工性的元素有S、Pb、Ca等，其中以S最常用。 S在钢中形成MnS夹杂物。 MnS很脆，有一定的润滑作用，因此切屑容易破碎，工件表面光洁度高。 减少刀具磨损并提高切削速度。 易切削结构钢虽然含有较多的S和P，但这些钢是作为有益元素添加或保留的，因此是优质钢。 易切削结构钢用于生产小螺钉、螺母、油泵、手表、计算机、打字机零件、机床进给杆、丝杠等标准件，易切削结构钢牌号采用“Y”加钢号表示除Y40Mn为优质低合金钢外，其余均为优质碳素结构钢。
8、其他优质非合金钢
除优质碳素结构钢、冷镦钢、易切削结构钢外，还有许多其他优质非合金钢。 他们大多数生产某种特殊产品。 有些钢种与优质碳素结构钢相同，如专门生产油桶板的钢种。 08、10、08Al提供镀锡、锌、铅的原板。 但某些行业专用钢大多与优质碳素结构钢有不同牌号，如：锅炉压力容器用钢、造船用钢、铁路用钢、桥梁用钢、汽车用钢、钢材等。用于锚链。 、自行车用钢、油气管道用钢、工程结构用铸碳钢、预应力和混凝土钢筋用优质非合金钢、焊条用钢、花纹钢板、非合金调质钢、非合金表面硬化钢、非合金弹簧钢、线材钢、非合金电工钢板、钢带等均采用汉语拼音字母加在钢号上。 在订购或使用这些钢材时，必须仔细查找相关标准和信息。
9、特种优质非合金钢
特殊品质非合金钢是指在生产过程中需要特别严格控制质量和性能（例如控制淬透性和纯净度）的非合金钢。
10.碳素工具钢
碳素工具钢含碳量较高（0.65-1.35%），属高碳钢。 具有高硬度、高耐磨性、良好的锻造性能和切削加工性能，且价格便宜。 唯一的缺点是淬透性低。 其品牌名称由汉语拼音字头（T）“碳”加数字组成。 该数字表示碳含量（以千分之几计）。 对于高级优质碳素工具钢，在数字后加字母A。
碳素工具钢用途广泛。 其中T7、(T7A)、T8、(T8A)钢韧性较好，主要用作承受振动和冲击载荷的工具，如凿子、锻模、各种锤子、木工工具等； T9（T9A）钢含碳量较高，因此硬度和耐磨性较高，但韧性较差。 具有一定的韧性，可作为不受剧烈振动和冲击的工具。 如模具、冲头、木工切削工具、岩石凿子等； T10、(T10A)、T11、(T11A)具有可接受的韧性、耐磨性、硬度，适用范围广，生产要求高，不受突然猛烈的冲击，因振动而需要一定韧性和锋利边缘的各种工具，如车刀、刨床、钻头、模具、铣刀、锯片及简单量具等； T12（T12A）、T13（T13A）钢用于制造不受振动和要求极高硬度的工具，如钻头、丝锥、锉刀、刮刀等。
11.其他特殊品质非合金钢
大多数其他特殊品质的非合金钢是某些特殊产品所需要的。 钢材必须经过特殊处理，如航空钢、兵器钢、核压力容器用非合金钢等，以保证军工的需要； 保证一定的热处理需要，保证淬透性钢、非合金调质钢、非合金表面淬火钢、火焰和感应淬火淬火钢； 焊条专用原材料、碳素弹簧钢、特种线材钢、冷镦冷挤压钢、特种快切钢、碳素空心钢、规定导电性能的非合金电工钢、非合金软磁材料具有指定磁性能的纯铁原料等
12、低合金钢
低合金钢是指在钢中添加少量合金元素（符合表5-1）。 由于合金元素的强化作用，低合金结构钢的屈服点比普通碳素钢高25-150%。 此外，大多为低碳，并具有良好的塑韧性和焊接性能，有的还具有耐腐蚀、耐低温等特性。 因此，低合金钢是一种极具发展前景的钢种，其在钢铁产量中的比重不断增加。
低合金钢按质量和用途分为普通质量低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢。
13.通用低合金钢
通用低合金结构钢包括：普通质量和优质低合金结构钢。 普通优质低合金钢是指在生产过程中需要进行特殊质量控制（如降低硫、磷含量，控制晶粒尺寸，提高表面质量等）的通用、优质钢。钢结构钢牌号由代表屈服点的汉语拼音字母（Q）、屈服点值和质量等级符号（A、B、C、D、E）三部分按顺序排列组成。
旧标准中，低合金结构钢的牌号用两位阿拉伯数字和合金元素符号及数字表示。 这些数字表示平均碳含量（万分之一）。 当平均合金含量小于1.5%时，钢号中仅标明该元素。 符号，不表示内容； 当平均合金含量为1.5-2.49%、2.5-3.49%时，相应地写出成品2、3……。
由于合金元素的作用，通用低合金结构钢具有较高的强度和韧性，工艺性能良好，生产成本较低，得到广泛应用。 大部分都是直接使用的。 常用于铁路、桥梁、船舶、汽车、压力容器等。 它经常用于焊接。 结构件、机械部件等
14.其他低合金钢
其他低合金钢包括普通低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢。 这些钢也是为某些特殊产品生产的特殊钢。 可焊接低合金高强结构钢的优质钢材包括造船、汽车、桥梁、自行车等锅炉、压力容器用低合金钢； 还有用于核能、压力容器、船舶、武器等的特种钢材。 ，保证低合金钢厚度方向的性能。 用作一般低合金钢棒材。 还有用于铁路和采矿的低合金钢。
15.合金钢
合金钢分为优质合金钢和特殊优质合金钢。 优质合金钢的生产过程需要特殊的质量和性能控制； 特种优质合金钢的生产过程需要严格的质量和性能控制。
16、一般工程结构用合金钢
一般工程结构所用的合金钢是优质合金钢，俗称结合钢。 主要用于制造机械结构件，大多经过热处理。 由于合金元素的作用，提高淬透性（Mn、Mo、Cr），细化晶粒（V、Ti……），提高淬火稳定性。 低碳合金结构钢经渗碳、氮化淬火、低温回火后，构件表面耐磨，心部韧性好，又称表面淬火钢； 中碳合金结构钢经调质处理后能获得良好的综合性能，称为调节钢。
结合钢的牌号用两位阿拉伯数字和合金元素符号及数字表示。 这些数字代表平均碳含量，以万为单位。 当平均合金含量小于1.5%时，钢号中仅标明元素符号，不标明含量。 如果内容大于1.5％，请用数字表示。
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