常用工程材料创新.docx
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常用工程材料创新
第六章常用工程材料
工业中应用最广泛的金属材料是钢铁。
本章主要介绍常用金属材料的分类、牌号、化学成分、力学性能和应用范围。
第一节非合金钢
新的钢分类中已经用“非合金钢”一词取代“碳素钢”，但由于许多技术标准是在新的《钢分类》标准实施之前制订的，所以，为便于衔接和过渡，非合金钢的介绍仍按原常规分类进行。
非合金钢价格低廉、工艺性能好、力学性能能满足一般工程和机械制造的使用要求，是工业生产中用量最大的工程材料。
一、非合金钢中的常存杂质元素及其影响
实际使用的非合金钢并不是单纯的铁碳合金，由于冶炼时所用原料以及冶炼工艺方法等影响，钢中总不免有少量其他元素存在，如硅、锰、硫、磷、铜、铬、镍等，这些并非有意加入或保留的元素一般作为杂质看待。
它们的存在对钢的性能有较大的影响。
1、锰（Mn）钢中的锰来自炼钢生铁及脱氧剂锰铁。
一般认为锰在钢中是一种有益的元素。
在碳钢中含锰量通常＜0.80%；在含锰合金钢中，含锰量一般控制在1.0～1.2%范围内。
锰大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化；另一部分锰溶于渗碳体中，形成合金渗碳体，提高钢的硬度；锰与硫化合成MnS，能减轻硫的有害作用。
当锰含量不多，在碳钢中仅作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响并不明显。
2、硅（Si）也是来自炼钢生铁和脱氧剂硅铁，在碳钢中含硅量通常＜0.35%，硅和锰一样能溶于铁素体中，使铁素体强化，从而使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性、韧性降低。
因此，硅也是碳钢中的有益元素。
3、硫（S）硫是生铁中带来的而在炼钢时又未能除尽的有害元素。
硫不溶于铁，而以FeS形成存在，FeS会与Fe形成低熔点（985℃）的共晶体（FeS-Fe），并分布于奥氏体的晶界上，当钢材在1000℃～1200℃压力加工时，晶界处的FeS-Fe共晶体已经熔化，并使晶粒脱开，钢材将沿晶界处开裂，这种现象称为“热脆”。
为了避免热脆，钢中含硫量必须严格控制，普通钢含硫量应≤0.055%，优质钢含硫量应≤0.040%，高级优质钢含硫量应≤0.030%。
在钢中增加含锰量，可消除硫的有害作用，锰能与硫形成熔点为1620℃的MnS，而且MnS在高温时具有塑性，这样避免了热脆现象。
4、磷（P）也是生铁中带来的而在炼钢时又未能除尽的有害元素。
磷在钢中全部溶于铁素体中，虽可使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低，在低温时表现尤其突出。
这种在低温时由磷导致钢严重变脆的现象称为“冷脆”。
磷的存在还会使钢的焊接性能变坏，因此钢中含磷量应严格控制，普通钢含磷量应≤0.045%，优质钢含磷量应≤0.040%，高级优质钢含磷量应≤0.035%。
但是，在适当的情况下，硫、磷也有一些有益的作用。
对于硫，当钢中含硫较高（0.08～0.3%）时，适当提高钢中含锰量（0.6～1.55%），使硫与锰结合成MnS，切削时易于断屑，能改善钢的切削性能，故易切钢中含有较多的硫。
对于磷，如与铜配合能增加钢的抗大气腐蚀能力，改善钢材的切削加工性能。
另外，钢在冶炼时还会吸收和溶解一部分气体，如氮、氢、氧等，给钢的性能带来有害影响。
尤其是氢，它可使钢产生氢脆，也可使钢中产生微裂纹，即白点。
二、非合金钢的分类、编号和用途
1、非合金钢的分类非合金钢分类方法很多，比较常用的有三种，即按钢的含碳量、质量和用途分类。
2、碳钢的牌号和用途
（1）碳素结构钢
用Q+数字表示，“Q”为屈服点，“屈”汉语拼音，数字表示屈服点数值。
如：
Q275，表示屈服点为275MPa，若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，即S、P含量不同。
A、B、C、D质量依次提高，“F”表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标“F”和“b”的为镇静钢。
如：
Q235-A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-C表示屈服点为235MPa的C级镇静钢。
碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而是在供应状态下直接使用。
通常Q195、Q215、Q235含碳量低，有一定强度，常扎制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢结构，也可制造普通的铆钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、轴套、销轴等等，Q255和Q275钢强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接。
通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简单机械上的齿轮、轴节等。
（2）优质碳素结构钢
优质碳素结构钢牌号由二位数字，或数字与特征符号组成。
以二位数字表示平均碳的质量分数（以万分之几计）。
沸腾钢和半镇静钢在牌号尾部分别加符号“F”和“b”，镇静钢一般不标符号。
较高含锰量的优质碳素结构钢，在表示平均碳的质量分数的数字后面加锰元素符号。
例如：
WC=0.50%，WMn=0.70～1.00%的钢，其牌号表示为“50Mn”。
高级优质碳素结构钢，在牌号后加符号“A”，特级优质碳素结构钢在牌号后加符号“E”。
优质碳素结构钢主要用于制造机械零件。
一般都要经过热处理以提高机械性能，根据碳的质量分数不同，有不同的用途，08、08F、10、10F钢，塑性、韧性好，具有优良的冷成型性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车车身，拖拉机驾驶室等；15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞钢、样板等；30、35、40、45、50钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的综合机械性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件；55、60、65钢热处理（淬火+高温回火）后具有高的弹性极限，常用作弹簧。
（3）碳素工具钢
这类钢的牌号是由代表碳的符号“T”与数字组成，其中数字表示钢中平均碳的质量分数（以千分之几计）。
对于较高含锰或高级优质碳素工具钢，牌号尾部表示同优质碳素结构钢。
例如T12钢，表示WC=1.2%的碳素工具钢。
碳素工具钢生产成本较低，加工性能良好，可用于制造低速、手动刀具及常温下使用的工具、模具、量具等。
在使用前要进行热处理（淬火+低温回火）。
常用牌号有T7、T8，用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等；T9、T10、T11用于制造要求中韧性的工具，如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条等；T12、T13钢具有高硬度、高耐磨性，但韧性低，用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀等。
（4）铸造碳钢
许多形状复杂的零件，很难通过锻压等方法加工成形，用铸铁时性能双难以满足需要，此时常用铸钢铸造获取铸钢件，所以，铸造碳钢在机械制造尤其是重型机械制造业中应用非常广泛。
铸钢的牌号有两种表示方法：
以强度表示的铸钢牌号，是由铸钢代号“ZG”与表示力学性能的两组数字组成，第一组数字代表最低屈服点，第二组数字代表最低抗拉强度值。
例如ZG200-400，表示
不小于200MPa，
不小于400MPa；另一种用化学成分表示的牌号在此不作介绍。
铸造碳铸钢碳的质量分数，一般WC=0.15～0.60%范围内，过高则塑性差，易产生裂纹。
铸钢的铸造性能比铸铁差，主要表现在铸钢流动性差，凝固时收缩比大且易产生偏析等方面。
第二节合金钢
一、合金元素在钢中的作用
（一）为使金属具有某些特性，在基体金属中有意加入或保留的金属或非金属元素称为合金元素，钢中常用的有铬、锰、硅、镍、钼、钨、钒、钴、铝、铜等。
硫、磷在特定条件下也可以认为是合金元素，如易切削钢中的硫。
合金元素在钢中的作用，主要表现为合金元素与铁、碳之间的相互作用以及对铁碳相图和热处理相变过程的影响。
1、合金元素对钢基本相的影响
（1）强化铁素体大多数合金元素都能溶于铁素体，引起铁素体的晶格畸变，产生固溶强化，使铁素体的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。
（2）形成碳化物在钢中能形成碳化物的元素称为碳化物形成元素，有铁、锰、铬、钼、钨、钒等。
这些元素与碳结合力较强，生成碳化物（包括合金碳化物、合金渗碳体和特殊碳化物）。
合金元素与碳的结合力越强，形成的碳化物越稳定，硬度就越高。
碳化物的稳定性越高，就越难溶于奥氏体，也越不易聚集长大。
随着碳化物数量的增加，钢的硬度、强度提高，塑性、韧性下降。
2、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响
（1）合金元素对奥氏体相区的影响
①镍、锰等合金元素使单相奥氏体区扩大该元素使A1线、A3线下降。
若其量足够高，可使单相奥氏体扩大至常温，即可在常温下保持稳定的单相奥氏体组织（这种钢称为奥氏体钢）。
②铬、钼、钛、硅、铝等合金元素使单相奥氏体区缩小该元素使A1线、A3线升高。
当其含量足够高时，可使钢在高温与常温均保持铁素体组织，这类钢称为铁素体钢。
（2）合金元素对S、E点的影响
合金元素都使Fe-Fe3C相图的S点和E点向左移，即使钢的共析含碳量和碳在奥氏体中的最大溶解度降低。
若合金元素含量足够高，可以在含碳量为0.4%的钢中产生过共析组织，在含碳量为1.0%的钢中产生莱氏体。
3、合金元素对钢的热处理的影响
（1）对钢加热时奥氏体形成的影响
①奥氏体形成速度的影响合金钢的奥氏体形成过程基本上与碳钢相同，但由于碳化物形成元素都阻碍碳原子的扩散，因而都减缓奥氏体的形成；同时合金元素形成的碳化物比渗碳体难溶于奥氏体，溶解后也不易扩散均匀。
因此要获得均匀的奥氏体，合金钢的加热温度应比碳钢高，保温时间应比碳钢长。
②对奥氏体晶粒大小的影响由于高熔点的碳化物的细小颗粒分散在奥氏体组织中，能机械地阻碍奥氏体晶粒的长大，因此热处理时合金钢（锰钢除外）不易产生过热组织。
（2）对过冷奥氏体的转变的影响
除钴以外，大多数合金元素都增加奥氏体的稳定性，使C曲线右移。
且碳化物形成元素使珠光体和贝氏体的转变曲线分离为两个C形。
如图6-2所示。
由于合金元素使C曲线右移，因而使淬火的临界冷却速度降低，提高了钢的淬透性，这样就可采用较小的冷却速度，甚至在空气中冷却就能得到马氏体，从而避免了由于冷却速度过大而引起的变形和开裂。
C曲线向右移会使钢的退火变的困难，因此合金钢往往采用等温退火使之软化。
此外，除钴、铝外，其他合金元素均使Ms点降低，残余奥氏体量增多。
（3）对淬火钢回火的影响
合金元素固溶于马氏体中，减慢了碳的扩散，从而减慢了马氏体及残余奥氏体的分解过程，阻碍碳化物析出和聚集长大，因而在回火过程中合金钢的软化速度比碳钢慢，即合金钢具有较高的回火抗力，在较高的回火温度下仍保持较高的硬度，这一特性称为耐回火性（或回火稳定性）。
也就是说，在回火温度相同时，合金钢的硬度及强度比相同含碳量的碳钢要高，或者说两种钢淬火后回火至相同硬度时，合金钢的回火温度高（内应力的消除比较彻底，因此，其塑性和韧性比碳钢亦好）。
此外，若钢中铬、钨、钼、钒等元素超过一定量时，除了提高耐回火性外，在400℃以上还会形成弥散分布的特殊碳化物，使硬度重新升高，直到500～600℃硬度达最高值，出现所谓的二次硬化现象。
600℃以后硬度下降是由于这些弥散分布的碳化物聚集长大的结果。
高的耐回火性和二次硬化使合金钢在较高温度（500～600℃）仍保持高硬度，这种性能称为热硬性（或红硬性）。
热硬性对高速切削刀具及热变形模具等非常重要。
合金元素对淬火钢回火后的机械性能的不利方面主要是第二类回火脆性。
这种脆性主要在含铬、镍、锰、硅的调质钢中出现，而钼和钨可降低第二类回火脆性。
二、低合金高强度结构钢
低合金钢是一类可焊接的低碳低合金工程结构钢，主要用于房屋、桥梁、船舶、车辆、铁道、高压容器等工程结构件。
其中低合金高强度钢是结合我国资源条件（主要加入锰）而发展起来的优良低合金钢之一。
钢中WC≤0.2%，（低碳具有较好的塑性和焊接性），WMn=0.8%～1.7%，辅以我国富产资源钒、铌等元素，通过强化铁素体、细化晶粒等作用，使其具备了高的强度和韧性，良好的综合力学性能，良好的耐蚀性等。
低合金高强度结构钢通常是在热轧经退火（或正火）状态下供应的，使用时一般不进行热处理。
低合金高强度结构钢分为镇静钢和特殊镇静钢，在牌号的组成中没有表示脱氢方法的符号，其余表示方法与碳素结构钢相同。
例如Q345A，表示屈服强度为345MPa的A级低合金高强度结构钢。
三、机械结构用合金钢
机械结构用合金钢主要用于制造各种机械零件，是用途广、产量大、钢号多的一类钢，大多数需经热处理后才能使用。
按其用途及热处理特点可分为合金渗碳钢、合金调质钢、弹簧钢等。
机械结构用合金钢牌号由数字与元素符号组成。
用二位数字表示碳的平均质量分数（以万分之几计），放在牌号头部。
合金元素含量表示方法为：
平均质量分数＜1.5%时，牌号中仅标注元素，一般不标注含量；平均质量分数为1.5%～2.49%、2.5～3.49%……时，在合金元素后相应写成2、3……。
例如碳、铬、镍的平均质量分数为0.2%、0.75%、2.95%的合金结构钢，其牌号表示为“20CrNi3”。
高级优质合金钢和特级优质合金钢的表示方法同优质碳素结构钢。
1、合金渗碳钢
（1）成分特点用于制造渗碳零件的钢称为渗碳钢。
渗碳钢中WC=0.12%～0.25%，低的碳含量保证了淬火后零件心部有足够的塑性、韧性。
主要合金元素是铬，还可加入镍、锰、硼、钨、钼、钒、钛等元素。
其中，铬、镍、锰、硼的主要作用是提高淬透性，使大尺寸零件的心部淬回火后有较高的强度和韧性；少量的钨、钼、钒、钛能形成细小、难溶的碳化物，以阻止渗碳过程中高温、常时间保温条件下晶粒长大。
（2）热处理与性能特点预备热处理为正火；最终热处理一般采用渗碳后直接淬火或渗碳后二次淬火加低温回火的热处理。
渗碳后的钢件，表层经淬火和低温回火后，获得高碳回火马氏体加碳化物，硬度一般为58～64HRC；而心部组织则视钢的淬透性及零件的尺寸的大小而定，可得低碳回火马氏体（40～48HRC）或珠光体加铁素体组织（25～40HRC）。
20CrMnTi是应用最广泛的合金渗碳钢，用于制造汽车拖拉机的变速齿轮、轴等零件。
2、合金调质钢
优质碳素调质钢中的40、45、50，虽然常用而价廉；但由于存在着淬透性差、耐回火性差，综合力学性能不够理想等缺点。
所以，对重载作用下同时又受冲击的重要零件必须选用合金调质钢。
（1）成分特点调质钢WC=0.25%～0.5%。
调质钢中主加合金元素是锰、硅、铬、镍、钼、硼、铝等，主要作用是提高钢的淬透性；钼能防止高温回火脆性；钨、钒、钛可细化晶粒；铝能加速渗氮过程。
（2）热处理及性能特点调质钢锻造毛坯应进行预备热处理，以降低硬度，便于切削加工。
合金元素含量低，淬透性低的调质钢可采用退火；淬透性高的钢，则采用正火加高温回火。
例如40CrNiMo钢正火后硬度在400HBS以上，经高温回火后硬度才能降低到230HBS左右，满足了切削要求。
调质钢的最终热处理为淬火后高温回火（500～600℃），以获得回火索氏体组织，使钢件具有高强度、高韧性相结合的良好综合力学性能。
如果除了具备良好的综合力学性能外，还要求表面有良好的耐磨性，则可在调质后进行表面淬火或渗氮处理。
（3）用途调质钢主要用来制造受力复杂的重要零件，如机床主轴、汽车半轴、柴油机连杆螺栓等。
40Cr是最常用的一种调质钢，有很好的强化效果。
38CrMoAl是专用渗氮钢，经调质和渗氮处理后，表面具有很高的硬度、耐磨性和疲劳强度，且变形很小。
常用来制造一些精密零件，如镗床镗杆、磨床主轴等。
3、合金弹簧钢
弹簧钢主要用于制造弹簧等弹性元件，例如汽车、拖拉机、坦克、机车车辆的减振板簧和螺旋弹簧，钟表发条等。
（1）成分特点弹簧钢WC=0.45%～0.7%。
常加入硅、锰、铬等合金元素，主要作用是提高淬透性，并提高弹性极限。
硅使弹性极限提高的效果很突出，也使钢加热时易表面脱碳；锰能增加淬透性，但也使钢的过热和回火脆性倾向增大。
另外，弹簧钢中还加入了钨、钼、钒等，它们可减少硅锰弹簧钢脱碳和过热的倾向，同时可进一步提高弹性极限、耐热性和耐回火性。
（2）热处理及性能特点弹簧钢的热处理一般是淬火加中温回火，获得回火托氏体组织，具有高的弹性极限和屈服强度。
60Si2MnA是典型的弹簧钢，广泛用于汽车、拖拉机上的板簧、螺旋弹簧等。
4、滚动轴承钢
滚动轴承钢主要用来制造各种滚动轴承元件，如轴承内外圈、滚动体等。
此外，还可以用来制造某些工具，例如模具、量具等。
滚动轴承钢有自己独特的牌号。
牌号前面以“G”（滚）为标志，其后为铬元素符号Cr，其质量分数以千分之几表示，其余与合金结构钢牌号规定相同，例如平均WCr=1.5%的轴承钢，基牌号表示为“GCr15”。
（1）成分特点轴承钢在工作时承受很高的交变接触压力，同时滚动体与内外圈之间还产生强烈的摩擦，并受到冲击载荷的作用，大气和润滑介质的腐蚀作用。
这就要求轴承钢必须具有高而均匀的硬度和耐磨性，高的抗压强度和接触疲劳强度，足够的韧性和对大气、润滑剂的耐蚀能力。
为获得上述性能，一般WC=0.95%～1.15%，WCr=0.4%～1.65%。
高碳是为了获得高硬度、耐磨性，铬的作用是提高淬透性，增加回火稳定性。
轴承钢的纯度要求很高，磷、硫含量限制极严，故它是一种高级优质钢（但在牌号后不加“A”字）。
（2）热处理及性能特点轴承钢的热处理包括预备热处理（球化退火）和最终热处理（淬火与低温回火）。
GCr15为常用的轴承钢，具有高的强度、耐磨性和稳定的力学性能。
四、合金工具钢和调整工具钢
合金工具钢和与合金结构钢基本相同，只是含碳量的表示方法不同。
当平均WC<1.0%时，牌号前以千分之几（一位数）表示；当WC≥1.0%时，牌号前不标数字。
合金元素表示方法与结构钢相同。
高速钢牌号中不标出含碳量。
1、合金工具钢
合金工具钢通常以用途分类，主要分为量具刃具钢、耐冲击工具钢、冷作模具钢、热作模具钢、无磁工具钢和塑料模具钢。
（1）量具刃具钢主要用于制造形状复杂、截面尺寸较大的低速切削刃具和机械制造过程中控制加工精度的测量工具，如卡尺、块规、样板等。
量具刃具钢碳的质量分数高，一般为WC=0.9%～1.5%，合金元素总量少，主要有铬、硅、锰、钨等，提高淬透性，获得高的强度、耐磨性，保证高的尺寸精度。
该钢的热处理与非合金（碳素）工具基本相同。
预备热处理采用球化退火，最终热处理采用淬火（油淬、马氏体分级淬火或等温淬火）加低温回火。
9SiCr是常用的低合金量具刃具钢。
（2）合金模具钢
①冷作模具钢用于制作使金属冷塑性变形的模具，如冷冲模、冷挤压模等。
冷作模具工作时承受大的弯曲应力、压力、冲击及摩擦。
因此要求具有具备高硬度、高耐磨性和足够的强度和韧性。
热处理采用球化退火（预备热处理）淬火后低温回火（最终热处理）。
②热作模具钢用于制作高温金属成形的模具，如热锻模、热挤压模等。
热作模具工作时承受很大的压力和冲击，并反复受热和冷却。
因此，要求模具钢在高温下具有足够的强度、硬度、耐磨性和韧性，以及良好的耐热疲劳性，即在反复的受热、冷却循环中，表面不易热疲劳（龟裂）。
另外还应具有良好的导热性和高淬透性。
为了达到上述性能要求，热作模具钢的WC=0.3%～0.6%。
若过高，则塑性、韧性不足；若过低，则硬度、耐磨性不足。
加入的合金元素有铬、锰、镍、钼、钨等。
其中铬、锰、镍主要作用是提高淬透性；钨、钼提高耐回火性；铬、钨、钼、硅还能提高耐热疲劳性。
预备热处理为退火，以降低硬度利于切削加工；最终热处理为淬火加高温回火。
2、高速工具钢
高速工具钢（高速钢），主要用于制造高速切削刃具，在切削温度高达600℃时硬度仍无明显下降，能以比低合金工具钢更高的速度进行切削。
（1）成分特点高的碳含量（WC=0.7%～1.2%），但在牌号中不标出，高的合金含量（合金元素总量MMe＞10%），加入的合金元素有钨、钼、铬、钒，主要是提高热硬性，铬主要是提高淬透性。
（2）热处理及性能特点热处理特点主要是高的加热温度（1200℃以上）；高回火温度（560℃左右）；高的回火次数（3次）。
采用高的淬火加热温度是为了让难溶的特殊碳化物能充分溶入奥氏体，最终使马氏体中钨、钼、钒等含量足够高，保证热硬性足够高；高回火温度是因为马氏体中的碳化物形成元素含量高，阻碍回火，因而耐回火性高；多次回火是因为高速钢淬火后残余奥氏体量很大，多次回火才能消除。
正因为如此，高速钢回火时的硬化效果很显著。
五、特殊性能钢
特殊性能钢指具有某些特殊的物理、化学、力学性能，因而能在特殊的环境、工作条件下使用的钢。
主要包括耐磨钢、耐热钢、不锈钢。
1、不锈钢
在腐蚀性介质中具有抗腐蚀性能的钢，一般称为不锈钢。
铬是不锈钢获得耐蚀性的基本元素。
（1）
（2）牌号牌号表示法与合金结构钢基本相同，只是当WC≤0.08%及WC≤0.03%时，在牌号前分别冠以“0”及“00”，例如0Cr19Ni9。
（3）铬不锈钢这类钢包括马氏体不锈钢和铁素体不锈钢两种类型。
其中Cr13型属马氏体不锈钢，可淬火获得马氏体组织。
Cr13型铬的质量分数平均为13%，WC=0.1%～0.4%。
1Cr13和2Cr13可制作塑性、韧性较高的受冲击载荷，在弱腐蚀条件工作的零件（1000℃淬火加750℃高温回火）；3Cr13和4Cr13可制作强度较高、高硬、耐磨，在弱腐蚀条件下工作的弹性元件和工具等（淬火加低温回火）。
当含铬量较高（WCr≥15%）时，铬不锈钢的组织为单相奥氏体，如1Cr17钢，耐蚀性优于马氏体不锈钢。
（4）铬镍不锈钢这类钢含铬WCr=18%～20%，含镍WNi=8%～12%，经1100℃水淬固溶化处理（加热1000℃以上保温后快冷），在常温下呈单相奥氏体组织，故称为奥氏体不锈钢。
奥氏体不锈钢无磁性，耐蚀性优良，塑性、韧性、焊接性优于别的不锈钢，是应用最为广泛的一类不锈钢。
由于奥氏体不锈钢固态下无相变，所以不能热处理强化，冷变形强化是有效的强化方法。
近年应用最多是0Cr18Ni10。
2、耐热钢
耐热钢是指在高温下具有热化学稳定性和热强性的钢，它包括抗氧化钢和热强钢等。
热化学稳定性是指钢在高温下对各类介质化学腐蚀的抗力；热强性是指钢在高温下对外力的抗力。
对这类钢的主要要求是优良的高温抗氧化性和高温强度。
此外，还应有适当的物理性能，如热膨胀系数小和良好的导热性，以及较好的加工工艺性能等。
为了提高钢的抗氧化性，加入合金元素铬、硅和铝，在钢的表面形成完整的稳定的氧化物保护膜。
但硅、铝含量较高时钢材变脆，所以一般以加铬为主。
加入钛、铌、钒钨、钼等合金元素来提高热强性。
常用牌号有3Cr18Ni25Si2、Cr13型、1Cr18Ni9Ti等。
3、耐磨钢
对耐磨钢的主要性能要求是很高的耐磨性和韧性。
高锰钢能很好地满足这些要求，它是目前最重要的耐磨钢。
耐磨钢高碳高锰，一般WC=1.0%～1.3%，WMn=11%～14%。
高碳可以提高耐磨性（过高时韧性下降，且易在高温下析出碳化物），高锰可以保证固溶化处理后获得单相奥氏体。
单相奥氏体塑性、韧性很好，开始使用时硬度很低，耐磨性差，当工作中受到强烈的挤压、撞击、摩擦时，工件表面迅速产生剧烈的加工硬化（加工硬化是指金属材料发生塑性时，随变形度的增大，所出现的金属强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降的现象），并且还发生马氏体转变，使硬度显著提高，心部则仍保持为原来的高韧性状态。
耐磨钢主要用于运转过程中承受严重磨损和强烈冲击的零件，如车辆履带板、挖掘机铲斗等。
Mn13是较典型的高锰钢，应用最为广泛。
第三节铸铁
从铁碳相图知道，含碳量大于2.11%的铁碳合金称为铸铁，工业上常用的铸铁的成分范围WC=2.5%～4.0%，WSi=1.0%～3.0%，WMn=0.5%～1.4%，WP=0.01%～0.50%，WS=0.02%～0.20%，有时还含有一些合金元素，如Cr、Mo、V、Cu、Al等，可见在成分上铸铁与钢的主要区别是铸铁的含碳和硅量较高，杂质元素S、P含量较多。
虽然铸铁的机械性（抗拉强度、塑性、韧性
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