工程材料篇常用材料性能汇总.docx
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工程材料篇常用材料性能汇总
工程材料性能汇总
45号钢（优质碳素结构钢）（价格：
8~9元/KG，2017年价格，仅供参考）
常见图纸标示：
45#，S45C
含碳量：
0.42∽0.50%；密度：
7.85g/cm³
是机械设计中使用最多的金属材料，常用于：
支撑件、普通轴、导向件、定位件、连接件等。
优点：
热处理硬度范围宽，可获得不同的使用性能。
常见热处理：
1.淬火+高、低温回火（回火温度不同，硬度不同）
注释：
淬火HRC38∽HRC45
2.调质：
淬火+高温回火
注释：
调质HRC28∽HRC32
3.局部表面高频淬火
注释：
表面高频淬火HRC43∽HRC50
常见表面处理：
1.镀硬铬
2.发黑
（其它：
镀镍、镀锌等）
40Cr（中碳调质钢）
含碳量：
0.37∽0.44%；含Cr0.80∽1.10%
通常调质后适用于中等精度而转速较高的轴类零件。
常见热处理：
1.表面渗碳淬火HRC48∽HRC56
2.调质+氮化HRC43∽HRC52
常见表面处理：
1.镀硬铬
2.发黑
（其它：
镀镍、镀锌等）
A3钢（普通碳素结构钢）（价格：
7元/KG）
常见图纸标示：
A3，Q235,Q235A
含碳量：
0.14∽0.22%；
是仅次于45#的金属结构料，常用于：
机架、连接板、支架等及可替代部分不需热处理的45#零件。
优点：
焊接性能好。
例如大部分方通、扁通、角钢、槽钢、工字钢等均为A3材质。
A3钢一般不作为热处理材料使用。
常见表面处理：
1.镀硬铬
2.发黑
3.表面喷涂
冷轧板（SPCC,Q235）
规格：
厚度为0.2-4mm，宽度为600-2000mm，钢板长度为1200-6000mm。
常用于制作机柜，电柜等钣金件。
SK3（高级碳素工具钢）
常见图纸标示：
SK3，T10
含碳量：
1.05∽1.14%；
耐磨行优良，可加工性好。
常用来制作冲压模具，工具等
SKD11（高碳高铬合金工具钢）
常见图纸标示：
SKD11，Cr12MoV，D3
含碳量：
1.40∽1.60%；含Cr11.00∽13.00%
应用最广泛的模具钢。
常用于：
销轴、刀口模、五金冲压模具、成形轧辊、压印模等
常见热处理：
淬火+回火HRC58∽HRC62
淬火+冷处理+回火
淬火+回火+氮化处理
常见表面处理：
镀硬铬
SUJ2（高碳铬轴承钢）
常见图纸标示：
SUJ2，GCr15,
含碳量：
0.95∽1.10%；含Cr0.30∽1.60%
用于一般塑胶模具,机床轴承,钢球,滚子,轴套，导柱等
常见热处理：
淬火+回火注释：
淬火HRC58∽HRC62
高频淬火HRC58∽HRC62
常见表面处理：
镀硬铬
38CrMoAl（高级氮化钢）
含碳量：
0.35∽0.42%；含Cr：
1.35∽1.65%；
含钼Mo：
0.15～0.25%；含Al：
0.70～1.10%
高耐磨性及疲劳强度，并具有良好的耐热性及腐蚀性，淬透性不高。
常用于制作高耐磨性、高疲劳强度和相当大的强度、处理后尺寸精度高的氮化零件，如仿模、气缸套、齿轮、高压阀门、镗杆、蜗杆、磨床主轴等。
常见热处理：
调质+氮化
常用铝合金（6061，7075，5052，2024）
1.1XXX系列工业纯铝；
2.2XXX系列Al-Cu、Al-Cu-Mn合金
3.3XXX系列Al-Mn、可加工纯铝；
4.4XXX系列Al-Si合金；
5.5XXX系列Al-Mg合金；
6.6XXX系列Al-Mg-Si合金；
7.7XXX系列Al-Zn-Mg-Cu合金；
铝合金的典型机械性能（TypicalMechanicalProperties）
铝合金牌号
及状态
拉伸强度（25°CMPa）
屈服强度（25°CMPa）
硬度500kg力10mm球
延伸率1.6mm（1/16in）厚度
5052-H112
175
195
60
12
5083-H112
180
211
65
14
6061-T651
310
276
95
12
7050-T7451
510
455
135
10
7075-T651
572
503
150
11
2024-T351
470
325
120
20
铝合金的典型物理性能（TypicalPhysicalProperties）
铝合金牌号及状态
热膨胀系数
（20-100℃）
μm/m·k
熔点范围
（℃）
电导率20℃（68℉）
（%IACS）
电阻率20℃（68℉）
Ωmm2/m
密度（20℃）（g/cm3）
2024-T351
23.2
500-635
30
0.058
2.82
5052-H112
23.8
607-650
35
0.050
2.72
5083-H112
23.4
570-640
29
0.059
2.72
6061-T651
23.6
580-650
43
0.040
2.73
7050-T7451
23.5
490-630
41
0.0415
2.82
7075-T651
23.6
475-635
33
0.0515
2.82
铝常见表面处理：
1.氧化（本色阳极氧化、硬质阳极氧化、
2.表面拉丝
3.喷砂
常用不锈钢（304,316,2Cr13“带磁性”，310S“耐高温”）
依主成份分类
依金属组织分类
基本成份区分
通称
代表的钢种
概略组成
铬系
13铬类
SUS410
13Cr
马氏体系
18铬系
SUS430
18Cr
铁素体系
铬、镍系
18铬8镍
（18-8系）
SUS304
SUS316
18-8Ni
18Cr-12Ni-2.5Mo
奥氏体系
SUS304
SUS316
SUS430
SUS410
C
≤0.08
≤0.08
≤0.12
≤0.15
Si
≤1.00
≤1.00
≤0.75
≤1.00
Mn
≤2.00
≤2.00
≤1.00
≤1.00
P
≤0.045
≤0.045
≤0.040
≤0.040
S
≤0.030
≤0.030
≤0.030
≤0.030
Ni
8.00～10.50
10.00～14.00
≤0.6
≤0.6
Cr
18.00～20.00
16.00～18.00
16.00～18.00
11.50～13.50
Mo
--
2.00～3.00
--
--
钢种
特性
奥氏体系
（18-8系）
SUS304SUS316
亚铁盐系
（18铬系）
SUS430
马丁体系
（13铬系）
SUS410
磁性
无
有
有
淬火硬化性
淬火不硬化。
淬火烧不硬化。
具有淬火硬化性，因碳素含量冷却易切割。
加工硬化性
加工硬化性大，而镍含量多的钢种加工硬化性小。
利用冷却加工后，多少会硬化。
与软钢相同具有加工硬化倾向。
耐蚀耐候性
具有优良特性。
作内装用不必担心腐蚀，但屋外使用则不太适宜。
差。
冲击和延伸
很良好，富成形性。
比奥氏体系差。
比奥氏体系差。
熔接性
熔接性良好，但在500～800℃下加热熔接时，耐蚀性会劣化。
熔接性稍差，高温加热后影响下结晶粒变粗大而劣化。
熔接不好，没作预热，后热处理时则会产生熔接裂痕。
耐低温性
至-200℃也不降低脆性。
-10℃以下则易脆。
-15℃以下易脆。
方向性
没有方向性。
有方向性，依延伸方向可作直角弯曲。
有方向性。
热膨胀
约为生钢的1.5倍。
与生钢稍同。
与生钢稍同。
导热性
为生钢的1/3。
与生钢的1/2。
为钢的1/2。
铜及铜合金
紫铜（红铜，纯铜）
密度：
8.96g/cm³
具有很好的导电性和导热性，塑性极好，易于热压和冷压力加工，大量用于制造电线、电缆、电刷、电火花专用电蚀铜等要求导电性良好的产品。
黄铜（铜锌二元合金）
常用牌号：
H65
黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。
青铜（其它铜合金统称）
铝青铜强度高，耐磨性和耐蚀性好，用於铸造高载荷的齿轮、轴套、船用螺旋桨等。
铍青铜和磷青铜的弹性极限高，导电性好，适於制造精密弹簧和电接触元件。
铍青铜还用来制造煤矿、油库等使用的无火花工具。
铬锆铜是最常用的电阻焊电极材料
非金属材料
电木：
具有绝缘、不产生静电、耐磨及耐高温等特性。
常用来制作电子行业的治具。
有机玻璃（PMMA）、亚克力、透明PVC（常用作设备的透明视窗）
优力胶（聚氨酯）：
具有塑料的刚性，又有橡胶的弹性。
常用来作缓冲垫，硬度邵氏A10~A95
POM（赛钢）：
具有良好的物理、机械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能。
适于制作减磨耐磨零件，传动零件等
铁氟龙（聚四氟乙烯、塑料王）：
具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点。
常用来作密封圈等
尼龙（聚酰胺纤维）：
广泛代替机械设备的耐磨部件，代替铜和合金作设备的耐磨损件。
其它
银钢枝（材质：
45#,40CR,GCR15）
是应用于自动化设备装配或用作模具粗加工材料的圆形钢棒。
整体外观呈银白色，精准度高，直线度高，便于各种装配与加工的使用。
一般规格：
直径φ4-160mm
长度：
100mm-8000mm
硬度：
28-32HRC直径公差标准：
H7、G5
附1：
常用数据:
金属材料熔点、热导率及比热容
名称
熔点℃
热导率
W/（m·K）
比热容
J（kg·K）
名称
熔点℃
热导率
W/（m·K）
比热容
J（kg·K）
灰铸铁
1200
46.4~92.8
544.3
铝
658
203
904.3
铸钢
1425
489.9
铅
327
34.8
129.5
低碳钢
1400~1500
46.4
502.4
锡
232
62.6
234.5
黄铜
950
92.8
393.6
锌
419
110
393.6
青铜
995
63.8
385.2
镍
1452
59.2
452.2
材料线[膨]胀系数
材料
温度范围（℃）
20
20~10
20~200
20~300
20~400
20~600
20~700
20~900
70~1000
工程用铜
黄铜
青铜
铸铝合金
铝合金
碳钢
铬钢
3Cr13
1Cr18/Ni9Ti
铸铁
镍铬合金
砖
水泥、混凝土
胶木、硬橡皮
玻璃
有机玻璃
18.44~24.5
9.5
10~14
64~77
16.6~17.1
17.8
17.6
22.0~24.0
10.6~12.2
11.2
10.2
16.6
8.7~11.1
14.5
4~11.5
130
17.1~17.2
18.8
17.9
23.4~24.8
11.3~13
11.8
11.1
17
8.5~11.6
17.6
20.9
18.2
24.0~25.9
12.1~13.5
12.4
11.6
17.2
10.1~12.1
18.~18.1
12.9~13.9
13
11.9
17.5
11.5~12.7
18.6
13.5~14.3
13.6
12.3
17.9
12.9~13.2
14.7~15
12.8
18.6
19.3
17.6
常用材料的密度
材料名称
密度
材料名称
密度
材料名称
密度
碳钢
合金钢
球墨铸铁
灰铸铁
紫铜
黄铜
锡青铜
无锡青铜
碾压磷青铜
冷拉青铜
工业用铝
7.8~7.85
7.9
7.3
7.0
8.9
8.4~8.85
8.7~8.9
7.5~8.2
8.8
8.8
2.7
铅
锡
镁合金
硅钢片
锡基轴承合金
铅基轴承合金
胶木板、纤维板
玻璃
有机玻璃
矿物油
橡胶石棉板
11.37
7.29
1.74
7.55~7.8
7.34~7.75
9.33~10.67
1.3~1.4
2.4~2.6
1.18~1.19
0.92
1.5~2.0
无填料的电木
赛璐珞
酚醛层压板
尼龙6
尼龙66
尼龙1010
纵纤维木材
横纤维木材
石灰石、花岗石
砌砖
混凝土
1.2
1.4
1.3~1.45
1.4~1.14
1.14~1.15
1.04~1.06
0.7~0.9
0.7~0.9
2.4~2.6
1.9~2.3
1.8~2.45
常用材料的弹性模量及泊松比
名称
弹性模量E
GPa
切变模量G
GPa
泊松比μ
名称
弹性模量E
GPa
切变模量G
GPa
泊松比μ
灰、白口铸铁
球墨铸铁
碳钢
合金铜
铸钢
轧制磷青铜
轧制锰黄铜
115~160
151~160
200~220
210
175
115
110
45
61
81
81
70~84
42
40
0.23~0.27
0.25~0.29
0.24~0.28
0.25-0.3
0.25~0.29
0.32~0.35
0.35
铸铝青铜
硬铝合金
冷拔黄铜
轧制纯铜
轧制锌
轧制铝
铅
105
71
91~99
110
84
69
17
42
27
35~37
40
32
26~37
7
0.25
0.31~0.42
0.31~0.34
0.27
0.32~0.36
0.42
常用法定计量单位及换算关系
量的名称
法定计量单位
非法定计量单位
换算关系
名称
符号
名称
符号
旋转速度
转每分
r/min
1r/min=（1/60）r/s
长度
米
m
埃
英寸
Å
in
1Å=0.1nm=10-10m
1in=0.0254m=25.4mm
面积
平方米
m2
公亩
公顷
a
ha
1a=102m2
1ha=104m2
体积
容积
立方米
升
m3
L
（1）
（1=10-3m3）
立方英尺
英加仑
美加仑
ft3
Ukgal
USgal
1ft3=0.0283168m3=28.3168dm3
1Ukgal=4.54609cm3
1Usgal=3.78541dm3
质量
千克（公斤）
吨
Kg
t
磅
长吨（英吨）
eb
ton
1eb=0.45359237cm3
1ton=1016.05kg
力
重力
牛（顿）
N
达因
千克力，（公斤力）
吨力
dyn
kgf
tf
1dyn=10-5N
1kgf=9.80665N
1tf=9.80665×103N
压力
压强
帕（斯卡）
pa
巴
标准大气压
毫米汞柱
千克力每平方厘米
（工程大气压）
bar
atm
mmHg
kgf/cm2（at）
1bar=0.1Mpa=105pa（1pa=1N/m2）
1atm=101325pa
1mmHg=133.3224pa
1kgf/cm2=9.80665×104pa
应力
M
千克力每平方毫米
Kgf/mm2
1kgf/mm2=9.80665×106pa
动力粘度
帕[斯卡]秒
Pa·s
泊
P
1P=0。
1Pa·s
运动粘度
二次方米每秒
m2/s
斯[托克斯]
St
1St=1cm2/s=10-4m2/s
能,功
热量
焦[耳]
J
千克力米
尔格
卡
热化学卡
kgf·m
erg
cal
calth
1kgf·m=9.80665J
1erg=10-7J
1cal=4.1868J
1calth=4.1840J
功率
瓦[特]
W
[米制]马力
1[米制]马力=735.499W
比热容
焦[耳]每千克开[尔文]
J/（kg·K）
千卡每千克开
[尔文]
kcal/（kg·k）
1kcal/（kg·k）=4.1868×103J/（Kg·K）
传热系数
瓦[特]每平方米开[尔文]
W/（m2·K）
卡每平方厘米秒开[尔文]
cal/（cm2·s·K）
1cal/（cm2·s·K）=4.1868×104W/（m2·K）
热导率
（导热系数）
瓦[特]每米开[尔文]
W/（m2·K）
卡每厘米秒开[尔文]
cal/cm·s·k
1cal/（cm·s·k）=4.1868×102W/（m·K）
碳素结构钢（GB700—88）
牌
号
等
级
机械性能
屈服点σS（MPa）
抗拉强度σb
MPa
屈服点σS（MPa）
冲击试验
脱
氧
方
法
钢材厚度（直径）（mm）
钢材厚度（直径）（mm）
温
度
℃
V型冲击功（纵向）
≤16
＞16
~40
＞40
~60
＞60
~100
＞100
~150
＞150
≤16
＞16
~40
＞40
~60
＞60
~100
＞100
~150
＞150
不小于
不小于
不小于
Q195
—
（195）
（185）
—
—
—
—
315~390
33
32
—
—
—
—
—
—
F、b、Z
Q215
A
215
205
195
185
175
165
335~460
31
30
29
28
27
26
—
—
B
20
27
Q235
A
235
225
215
205
195
185
375~460
26
25
24
23
22
21
—
—
F、b、Z
B
20
C
0
Z
D
—20
TZ
Q255
A
255
245
235
225
215
205
410~510
24
23
22
21
20
19
—
—
Z
B
20
27
Q275
—
275
265
255
245
235
225
490~610
20
19
18
17
16
15
—
—
优质碳素结构钢（GB699—88）
牌
号
推荐热处理℃
试
件
毛
坯
尺
寸
mm
机械性能
钢材交货状态硬度HB
应用举例
抗拉
强度
σb
屈服
强度
σs
延伸率δ5
收缩率ψ
冲击功（值）Ak（ak）
正
火
淬
火
回
火
MPa
%
不大于
未热
处理
退火钢
不小于
08F
930
25
295
175
35
60
131
用于需塑性好的零件，如管子、垫片垫圈；心部强度要求不高的渗碳和氰化零件，如套筒、短轴、挡块，支架、靠模，离合器盘
10
930
25
335
205
31
55
137
用于制造拉杆、卡头、钢管垫片、垫圈、铆钉。
这种钢无回火脆性，焊接性好，用来制造焊接零件。
15
920
25
375
225
27
55
143
用于受力不大韧性要求较高的零件，渗碳零件、紧固件、冲模锻件及不需要热处理的低负荷零件，如螺栓、螺钉、拉条、法兰盘及化工贮器、蒸汽锅炉。
20
910
25
410
245
25
55
156
用于不经受很大应力而要求很大韧性的机械零件，如杠杆、轴套、螺钉、起重钩等。
也用于制造压力<6Mpa、温度<450℃、在非腐蚀介质中使用的零件，加管子、导管等。
还可用于表面硬高而心部强度要求不大的渗碳与氰化零件。
25
900
870
600
25
450
275
23
50
71（9）
170
用于制造焊接设备，以及经锻造、热冲压和机械加工的不承受高应力的零件，如轴、辊子、联接器、垫圈、螺栓、螺钉及螺母
35
870
850
600
25
530
315
20
45
55（7）
197
用于制造曲轴，垫圈、螺钉、螺母。
这种钢多在正火和调质状态下使用，一般不作焊接。
40
860
840
600
25
570
335
19
45
47（6）
217
187
用于制造辊子、轴、曲柄销、活赛杆、圆盘
45
850
840
600
25
600
355
16
40
39（5）
229
197
用于制造齿轮、齿条、链轮、轴、键、销、蒸发透平机的叶轮、压缩机及泵的零件、轧辊等。
可代替渗碳钢做齿轮、轴、活塞销等，但要经高频或火焰表面淬火。
50
830
830
600
25
630
375
14
40
31（4）
241
207
用于制造齿轮、拉杆、轴辊、轴、圆盘
55
820
820
600
25
645
380
13
35
255
217
用于制造齿轮、连杆、轮圈、轮缘、扁弹簧及轧辊等
60
810
25
675
400
12
35
255
229
用于制造轧辊、轴、轮箍、弹簧圈、弹簧、弹簧垫圈、离合器、凸轮、钢绳等
20Mn
910
25
450
275
24
50
197
用于制造凸轮轴、齿轮、联轴器、铰链、拖杆等
30Mn
880
860
600
25
540
315
20
45
63（8）
217
187
用于制造螺栓、螺母、螺钉、杠杆及刹车踏板等。
40Mn
860
840
600
25
590
355
17
45
47（6）
229
207
用以制造承受疲劳负荷的零件，如轴、万向联轴器、曲轴、连杆及在高应力下工作的螺栓、螺母等。
50Mn
830
830
600
25
645
390
13
40
31（4）
255
217
用于制造耐磨性要求很高，在高负荷作用下的热处理零件，如齿轮、齿轮轴、摩擦盘、凸轮和截面在80mm以下的心轴等。
60Mn
810
25
695
410
11
35
269
229
适于制造弹簧、弹簧垫圈，弹簧环和片以及冷拔钢丝（≤7mm）和发条
弹簧钢（GB122—84）
牌
号
热处理制度
机械性能
交货状态硬度HB
应用举例
淬火
温度
℃
淬火
介质
回火
温度
℃
抗拉
强度
σb
屈服
强度
σs
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