機械工程材料教材:朱張校主編、鄭明新主審《工程材料》清華大學出版社2001年1月第3版參考書:戈曉嵐主編《機械工程材料》北京大學出版社

中南大學機電工程學院1機械工程材料教材:朱張校主編、鄭明新主審《工程材料》清華1課程的性質：《機械工程材料》是機械專業必修的一門技術基礎課，重點是研究金屬材料的性能與成分、組織結構、熱處理之間的關系。2課程的目的：獲得金屬學基礎知識；掌握熱處理的基本理論及方法；掌握鋼的合金化基本原則、常用機械工程材料等方面的基本知識；為學習其它有關課程及以后從事的機械設計、制造、維修、管理等方面的工作奠定必要的基礎。緒論21課程的性質：緒論2了解金屬材料的主要力學性能；了解金屬學基礎，掌握Fe-Fe3C狀態圖，熟悉金屬塑性變形的實質及其對組織和性能的影響；熟悉熱處理的基本理論，掌握常用的熱處理方法的目的、工藝特點和應用范圍；了解鋼中合金元素的作用，掌握常用合金（碳鋼、合金鋼、鑄鐵、銅合金、鋁合金等）的種類、牌號、性能及用途；了解常用非金屬材料的種類、特性及應用；熟悉選用材料的基本原則，根據零件的使用性能、工藝性能以及經濟性，能比較合理地選用材料和提出相應的熱處理技術要求；了解金屬材料及熱處理的新材料、新工藝、新技術。3、課程的基本要求3了解金屬材料的主要力學性能；3、課程的基本要求3１）材料性能:重點介紹金屬材料的機械性能及其物理、化學、工藝性能的含義；２）金屬學基礎：重點研究金屬和合金組織結構、結晶過程、塑性變形與再結晶及主要二元合金狀態圖的基本理論；３）熱處理基礎：重點研究改變鋼鐵材料內部組織結構及性能的原理和方法；４）常用機械工程材料：具體研究各種常用機械工程材料的種類、性能及用途。

4課程教學內容

4１）材料性能:重點介紹金屬材料的機械性能及其物理、總學時：32學時本科課堂教學

26學時緒論、金屬材料的性能:1學時金屬的結構與結晶：2學時金屬的塑性變形與再結晶：2學時鐵碳合金相圖5學時鋼的熱處理：4學時工業用鋼：4學時鑄鐵：2學時有色金屬及其合金：2學時非金屬材料及復合材料:2學時機械零件的選材與工藝分析；2學時實驗教學

6學時5學時分配5總學時：32學時實驗一、鐵碳合金平衡組織的觀察及金相顯微鏡的使用實驗；實驗二、碳鋼的熱處理實驗；實驗三、碳鋼不平衡組織、合金鋼、鑄鐵及有色合金的觀察6、實驗內容6實驗一、鐵碳合金平衡組織的觀察及金相顯微鏡的使用實驗；

1.1金屬的晶體結構

1.1.1晶體結構的基本概念晶體——內部原子（或離子）按一定幾何形狀有規則排列的固體。如天然金剛石、鉆石、水晶、氯化鈉、明礬等。

固體金屬均為晶體。非晶體——原子排列無規則的固體。如玻璃、松香、石臘、棉花、木材等。空間點陣（晶格）

——將構成晶體的實際質點（原子或離子）抽象為純粹的幾何陣點，并用直線連接起來構成的三維空間格架。晶胞——能夠反映晶格特征的最小組成單元。圖1-1晶體中的原子堆垛剛球模型（a）、晶格（b）和晶胞（c）示意圖第一章材料的結構與性能71.1金屬的晶體結構1.1.1晶晶格參數——晶格的幾何特征可以用晶胞的三條棱邊長a、b、c和三條棱邊之間的夾角、、六個參數來描述

晶格常數－－a、b、c。1.1.1晶體結構的基本概念圖1-2晶格參數8晶格參數——晶格的幾何特征可以用晶胞的三條棱邊長a、b、c和體心立方晶格------金屬中如Ti、V、Cr、Mo、W及-Fe等屬此種晶格。面心立方晶格------金屬中如Al、Mn、Ni、Cu、Ag、Pt、Au、Pb及-Fe等屬此種晶格。密排六方晶格------金屬中如Zn、Mg、Be、Cd、-Ti及-Co等等屬此種晶格。1.1.2三種常見的金屬晶體結構(a)體心立方（b）面心立方（c）密排六方9體心立方晶格------金屬中如Ti、V、Cr、Mo、W及1.1.3常見金屬晶體結構的特征（1）晶胞中的原子數面心立方晶格密排六方晶格體心立方晶格101.1.3常見金屬晶體結構的特征（1）晶胞中的原子數面心（2）原子半徑面心立方晶格密排六方晶格體心立方晶格11（2）原子半徑面心立方晶格密排六方晶格體心立方晶格11配位數——晶體結構中與任一原子周圍最近鄰的且等距離的原子數。配位數越大，晶體中原子排列就越緊密。（3）配位數和致密度面心立方晶格：12密排六方晶格：12體心立方晶格：812配位數——晶體結構中與任一原子周圍最近鄰的且等距離的致密度------晶胞中所含原子的體積與晶胞體積的比值，即K=nU/V

配位數大，則致密度亦大。式中：K------晶體的致密度；n------晶胞中所含原子的數目；U------每個原子的體積；V------晶胞的體積。

面心立方晶格密排六方晶格體心立方晶格13致密度------晶胞中所含原子的體積與晶胞體積的比值，即表1—1三種典型金屬晶體結構的特征晶格類型晶胞中的原子數原子半徑配位數致密度體心立方280.68面心立方4120.74密排六方6120.7414表1—1三種典型金屬晶體結構的特征晶格類型晶胞中的原子數（1）晶面------晶體中通過原子中心的平面

。晶面指數------用以表示晶面的數字符號稱為晶面指數（hkl）。晶面指數的確定：設定一空間坐標系，原點位于待定晶面之外。求出待定晶面在各坐標軸上的截距為：11∞、11。取截距的倒數：110、112。將截距的倒數化為最小整數，放在圓括號內。1.1.4晶面、晶向及晶體的各向異性15（1）晶面------晶體中通過原子中心的平面。1.1.晶面族------在同一種晶體結構中，原子排列情況完全相同的一組晶面，用

{HKL}表示。如：{100}晶面族有：（100）、（010）和（001）晶面。{111}晶面族有：（111）、（11）、（11）和（11）晶面。16晶面族------在同一種晶體結構中，原子排列情況完全相同的晶向族------原子排列情況相同但空間位向不同的所有晶向，用<uvw>表示

。如：<110>晶向族包括：[110]、[101]、[011]、[]、[]、[]、[]、[]、[]、[]、[]、[]12個晶向；<111>晶向族包括：[111]、[]、[]、[]、[]、[]、[]、[]8個晶向。

（2）晶向--------晶體中原子列所表示的方向。晶向指數------表示晶向的數字符號稱為晶向指數。[uvw]晶向指數的確定：設定一空間坐標系，原點在待定晶向的一結點上。寫出該晶向上另一結點的空間坐標值：即為001、10。將坐標值按比例化為最小整數：001、210。將化好的整數記在方括號中。17晶向族------原子排列情況相同但空間位向不同的所有晶向，（3）金屬晶體的各向異性------金屬晶體沿不同方向性能不相同的現象。晶體與非晶體最根本的差別之一是：晶體具有明顯各向異性，而非金屬具有各向同性。金屬的各向異性一般表現在純金屬的單晶體中，而對于實際晶體，其各向異性就顯示不出來了。與晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，因而它們之間的結合力大小不同有關。18（3）金屬晶體的各向異性------金屬晶體沿不同方向性能不

1.1.5實際金屬的晶體結構基本概念：單晶體－－金屬內部的晶格方位完全一致。多晶體－－多晶粒組成的實際晶體結構。晶粒－－組成多晶體的外形不規則的小晶體。晶界－－晶粒與晶粒間的界面。組織－－用金相的方法，在金屬及合金內部看到的涉及晶體或晶粒的大小、方向、形狀、排列狀況等組成關系的構造情況。顯微組織－－顯微鏡所觀察到的組織。亞晶粒－－晶粒內存在的、相互間晶格位向差很小的晶塊。亞晶界－－亞晶粒之間的界。191.1.5實際金屬的晶體結構基本概念：19（1）點缺陷：包括：晶格空位、間隙原子和異類原子。晶格空位——在晶體晶格中，某結點上沒有原子的結點稱為空位。間隙原子——位于晶格間隙之中的原子叫做間隙原子。異類原子——金屬中存在的其他元素（即雜質），這些原子稱為異類原子。危害：點缺陷的存在會使晶格發生畸變，金屬的性能發生變化。20（1）點缺陷：包括：晶格空位、間隙原子和異類原子。20（2）線缺陷：主要是位錯。

位錯－－在晶體中某處有一列或若干列原子發生的有規律的錯排現象。包括：刃型位錯、螺型位錯。刃型位錯螺型位錯21（2）線缺陷：主要是位錯。刃型位錯（3）面缺陷：是指晶體中二維尺度很大而第三維尺度很小的缺陷，它包括晶體的表面、晶界、亞晶界、相界等，

晶界——晶粒與晶粒之間的接觸面。亞晶界——亞晶粒之間的邊界。

作用：晶界和亞晶界均可提高金屬的強度。晶界越多，晶粒越細，金屬的塑性變形能力越大，塑性越好。晶界亞晶界22（3）面缺陷：是指晶體中二維尺度很大而第三維尺度很小的缺陷，1.2.1合金的基本概念合金——一種金屬元素同另一種或幾種金屬（或非金屬）元素，通過熔化或其他方法結合在一起所形成的具有金屬特性的物質。組元——組成合金最基本的獨立物質。二元合金——由兩個組元組成的合金稱為二元合金。相——在金屬或合金中，化學成分、晶體結構相同并與其他部分有界面分開的均勻組成部分。組織組成物——合金組織中那些具有確定本質，一定形成機制和特殊形態的組成部分。1.2合金的晶體結構231.2.1合金的基本概念1.2合金的晶體結構23（1）固溶體

——合金組元通過溶解形成的一種成分和性能均勻、且結構與組元之一相同的固相。置換固溶體——在溶劑晶格的某些結點上，其原子被溶質原子所替代而形成的固溶體。無限固溶體——溶質與溶劑能以任何比例相互溶解的固溶體。有限固溶體——若溶質超過某個溶解度有其他相形成，即兩個元素之間的相互溶解度有一定的限度的固溶體。間隙固溶體——溶質原子進入溶劑晶格的間隙之中形成的固溶體。固溶強化——通過形成固溶體使金屬的強度和硬度提高的現象。原因：溶質原子的溶入，造成了不同程度的晶格畸變，阻礙了晶體的滑移，從而使合金固溶體的強度和硬度得到提高。1.2.2固態合金的相結構24（1）固溶體——合金組元通過溶解形成的一種成分和性能均勻、（2）中間相（金屬化合物）——合金組元之間相互作用形成的、晶格類型和特性均不同于任一組元的新相。正常價化合物——由元素周期表上相距較遠而化學性質相差較大的兩元素形成的、嚴格遵守化合價規律的化合物。電子化合物——不遵守一般的化合價規律但符合一定的電子濃度（化合物的價電子數與原子數之比值）的化合物。間隙相——原子半徑比值γX/γM（M代表金屬、X代表非金屬）小于0.59時形成的簡單形式的晶格，如VC、TiN、TiC、NbC、Fe4N等。間隙化合物——當γX/γM大于0.59時形成的具有復雜晶格結構的化合物，如鋼中的Fe3C、Cr23C6、Cr7C3、FeB、Fe2B等。。25（2）中間相（金屬化合物）——合金組元之間相互作用形成的、晶1.3.1高分子材料的結構（1）高分子材料概述高分子聚合物（簡稱高聚物）——以高分子化合物為主要組分的有機材料，其相對分子質量在5000以上。分類：天然：天然橡膠、蠶絲、羊毛、纖維素、油脂、蛋白質淀粉等；人工合成：合成橡膠、塑料、合成纖維、涂料和膠粘劑等。單體——彼此能相互連接起來而形成高分子化合物的低分子化合物。鏈節——組成高分子化合物的長鏈中的基本結構單元。

1.3非金屬材料的結構261.3.1高分子材料的結構1.3非金屬材料的結構26高分子化合物化學結構的特點：高分子化合物的分子量很大，化學組成比較簡單，同有機化合物一樣僅由幾種元素所組成。其結構像一條長鏈，這個長鏈是由許多結構相同的重復單元（即鏈節）組成。高分子鏈的所有原子之間的結合鍵都是共價鍵。高分子化合物總含有各種大小不同（鍵長不同、分子量不同）的分子。高分子化合物的分子量是一個平均值。27高分子化合物化學結構的特點：27（2）大分子鏈的結構均聚物——只含有一種單體鏈節，若干個鏈節由共價鍵按一定方式重復連接起來，像一根又細又長的鏈子一樣。

圖1－16均聚物結構示意圖（a）線型結構（b）支鏈型結構（c）網狀結構28（2）大分子鏈的結構圖1－16均聚物結構示意圖28共聚物——由兩種以上不同的單體鏈節聚合而成的高分子聚合物。

圖1－17共聚物結構示意圖（●表示M1，○表示M2）29共聚物——由兩種以上不同的單體鏈節聚合而成的高分子聚合物。可分為：1.使用性能-----指金屬材料在使用過程中反映出來的特性。包括：a機械性能----金屬材料必須具備的抵抗外力而不破壞或變形的性能，即金屬材料在外力作用下所反映出來的力學性能。b物理性能：密度、密度、導電性…...c化學性能：抵抗化學浸蝕的能力。2.工藝性能-----指金屬材料在制造加工過程中反映出來的各種特性。如：鑄造性、可鑄性、可焊性、可切削加工性、熱處理性…...

1.4金屬材料的性能30可分為：1.4金屬材料的性能301強度－－金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。包括：抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗扭強度

圖1.2低碳鋼拉伸曲線彈性變形－－將外力去掉試樣將回復到原來的形狀和尺寸。塑性變形－－將外力去掉，試樣不能恢復原狀，而被伸長。

1.4.1金屬材料的機械性能σsεσσb311強度－－金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。2塑性－－金屬材料在外力作用下產生永久變形而不斷裂的能力。

用延伸率（）和斷面收縮率（）來表示。3剛性－－金屬材料在外力的作用下抵抗彈性變形的能力。

常用材料的彈性模量來（E）表示。E愈大，剛性愈大。4彈性－－是材料開始塑性變形前的最大彈性變形量。5硬度－－金屬材料抵抗集中負荷作用的性能，即金屬材料抵抗硬物壓入的能力。硬度可反映耐磨性。衡量指標有：布氏硬度HB球壓頭、測壓痕直徑洛氏硬度HRC圓錐體壓頭、測壓痕深度維氏硬度HV

1.4.1金屬材料的機械性能(續)322塑性－－金屬材料在外力作用下產生永久變形而不斷裂的能力。5沖擊韌性------金屬材料抵抗沖擊負荷的能力。一次擺錘沖擊小能量多次沖擊6疲勞強度------金屬材料在重復或交變負荷的作用力下，循環一定周次后，斷裂時所能承受的最大應力。7斷裂韌性------金屬材料抵抗裂紋擴展斷裂的韌性性能。

1.4.1金屬材料的機械性能（續）335沖擊韌性------金屬材料抵抗沖擊負荷的能力。1.4.2金屬材料的其它性能物理性能------包括密度、熔點、熱膨脹性、導熱性、導電性、磁性等。化學性能------主要是指金屬抵抗活潑介質化學侵蝕的能力。工藝性能------是反映金屬材料在各種加工過程中，適應加工工藝要求的能力。它是物理性能、化學性能和機械性能的綜合表現。工藝性能主要有鑄造性、可鍛性、可焊性、切削加工性和熱處理性等。341.4.2金屬材料的其它性能物理性能------包括密第2章金屬材料組織和性能的控制2.1、純金屬的結晶金屬結晶的概念一、結晶的概念結晶－－液態金屬轉變成固態形成晶體的過程。凝固即結晶。近程有序狀態－－液態金屬內部，原子在短距離的小范圍內作近似于固態結構的規則排列。不穩定。結晶過程實質上是原子由近程有序狀態過渡為長程有序狀態的過程。35第2章金屬材料組織和性能的控制2.1、純金屬的結晶35

二結晶的條件結晶只能在低于平衡溫度下才能進行，即必須有一定的過冷度。為什么呢？熱力學指出：在自然界中，一切自發轉變過程，是由一種較高的能量狀態趨向于最低能量的穩定狀態，就象小球由高處滾向低處，降低自己的勢能一樣。所以，在恒溫狀態下結晶，只有那些引起體系自由降低的過程，才能自發進行。36二結晶的條件結晶只能在低于平衡溫度下才能進行三冷卻曲線及過冷度冷卻曲線------金屬在結晶的過程中，其溫度與時間的變化關系曲線。該曲線表明：液態金屬由高溫開始冷卻時，周圍環境吸熱，溫度均勻下降，當溫度降到Tn后開始結晶，并放出結晶潛熱，補償了向周圍散失的熱量。過冷-----液態金屬實際冷卻到結晶溫度以下而暫不結晶的現象過冷度T-----實際結晶溫度Tn與理論結晶溫度To之差。37三冷卻曲線及過冷度冷卻曲線------金屬在結晶的2.2金屬的結晶過程１、形核：自發晶核----液態金屬在接近結晶溫度時，原子已在短距離范圍內近似固態結構的規則排列，存在著大量尺寸不同的近程有序的原子集團。這些原子集團是不穩定的，時聚時散。當溫度降低到理論結晶溫度以下，達到一定的過冷度以后，液態金屬中那些超過臨界晶核尺寸的近程有序原子集團開始變得穩定，不再消失，成為結晶的核心，這種晶核則稱為自發晶核。非自發晶核----實際的金屬并不純凈，存在一些雜質，它常可以促進晶核在其表面形成，這種晶核稱為非自發晶核。382.2金屬的結晶過程１、形２、長大：晶核形成后，隨著時間的推移，新的晶核不斷產生，同時其他一些原子也按一定的規律排列在晶核四周，使晶核不斷長大。當過冷度較大，特別是有雜質存在的情況下，晶核往往是以樹狀的形式長大，開始形成晶軸，再在其上形成枝芽，最后發展成樹枝狀結晶。在晶核不斷長大的同時，新的晶核也在不斷地生成，直至各個晶粒互相接觸，液體全部消失，結晶成外形不規則的多晶體晶粒，結晶才告完成。39２、長大：39３、晶體的長大方式平面長方式樹枝長大方式40３、晶體的長大方式平面長方式40

3.3晶粒大小一、晶粒度的概念

晶粒度－－晶粒大小。金屬的性能在很大程度上與晶粒的大小有關。

晶粒細化是提高金屬機械性能的最重要的途徑之一。晶粒愈小，則金屬的強度、塑性和韌性愈好。413.3晶粒大小一、晶粒度的概念41二、影響晶粒大小的因素細晶強化－－生產上常通過細化晶粒的方法來改善金屬材料的機械性能，以達到強韌化的目的。變質處理－－在液體金屬中加入孕育劑或變質劑，以細化晶粒和改善組織。

影響晶粒大小的因素：

１）過冷度：增加過冷度使晶粒細化

２）未熔雜質42二、影響晶粒大小的因素細晶強化－－生產上常通過二、影響晶粒大小的因素過冷度的影響難熔雜質（孕育處理）非自發形核43二、影響晶粒大小的因素過冷度的影響難熔雜質（孕

3.4、鑄錠的結構鑄錠的組織一般分為三個區域：１）細晶粒層－－最外層緊靠錠模，液態金屬冷卻快，過冷度大，晶核多，很快形成。２）柱狀晶－－中間區域的液態金屬在結晶時，是垂直于模壁向外散熱，冷卻速度比外層慢，晶體朝著與散熱相反方向向液體內部平行長大而形成。晶質較致密，但存在弱面部夾雜及低熔點雜質富集于晶面。３）等軸晶粒－－中心部分的液態金屬冷卻更慢，過冷度也更小，散熱方向的影響也不明顯，晶核可向各個方向均勻長大成粗大的。無弱面，晶枝結合較牢，性能均勻，無方向性。443.4、鑄錠的結構鑄錠的組織一般分為三個區域：44

3.5、金屬的同素異構轉變同素異構轉變----固態金屬由一種晶格轉變為另一種晶格的變化過程。Fe、Co、Mn、Ti等金屬結晶以后，在繼續冷卻時，隨著溫度等外界條件的改變，晶體結構還會發生變化。-Fe-Fe-Fe1394℃

912℃

453.5、金屬的同素異構轉變同素異構轉變----固態金屬由鋼管鋼的分類與編號鋼管鋼的分類與編號6..鋼的分類鋼的種類繁多，為了便于生產、使用、管理，可按以下幾種方法分類。.按化學成分分類按化學成份可將鋼分為碳素鋼和合金鋼。碳素鋼根據含碳量分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。合金鋼根據合金元素含量分為低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼。2.按質量分類鋼的質量是以硫、磷的含量來劃分的。根據硫、磷的含量可將鋼分為普通質量鋼、優質鋼、高級優質鋼和特級優質鋼。3.按冶煉方法分類根據冶煉所用煉鋼爐不同，可將鋼分為平爐鋼、轉爐鋼和電爐鋼。4.按金相組織分類在退火組織可將鋼分為亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。按正火組織可將鋼分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼和萊氏體鋼等。5.按用途分類按用途可將鋼分為結構鋼、工具鋼和特殊性能鋼。46鋼管鋼的分類與編號鋼管鋼的分類與編號46企業的成功，20%在策略，80%在執行P197企業的核心競爭力，就在于執行力。沒有執行力，一切都是空談。執行力決定企業的成敗，任何企業的失敗都是執行的失敗，任何企業的成功都必然是執行的成功。84、制定正確的戰略固然重要，但更重要的是戰略的執行——聯想集團總裁兼CEO楊元慶85、戰略越精煉，就越容易被徹底地執行——花旗銀行董事長約翰?里德86、三流的點子加一流的執行力，永遠比一流的點子加三流的執行力更好。——日本軟銀公司董事長孫正義87、讓流程說話，流程是將說轉化為做的惟一出路——戰略專家姜汝祥88、企業的執行力靠的就是紀律——中國臺灣華建公司總裁盧正昕第十三章現代企業離不開危機管理P211斯坦福大學教授理查德?帕斯卡爾說過一句至理名言：“21世紀，沒有危機感是最大的危機。”沒有危機感，其實就有了危機；有了危機感，才能有效地避免危機。89、一個偉大的企業，對待成就永遠都要戰戰兢兢，如覆薄冰——海爾集團總裁張瑞敏90、危機不僅帶來麻煩，也蘊藏著無限商機——美國大陸航空公司總裁格雷格?布倫尼曼91、微軟離破產永遠只有18個月——世界首富比爾?蓋茨92、預防是解決危機的最好方法——英國危機管理專家邁克爾?里杰斯特93、21世紀，沒有危機感是最大的危機——哈佛商學院教授理查德?帕斯卡爾第十四章獎勵什么，就會得到什么P223管理者必須在工作與獎勵之間建立恰當的聯系。想要什么就應該獎勵什么，獎勵什么，你就會得到什么，有效的獎勵可以引導員工努力工作。94、獎勵什么，就會得到什么——管理專家米契爾?拉伯福95、我們宣布講究實績、注重實效，卻往往獎勵了那些專會做表面文章、投機取巧的人。——管理專家米契爾?拉伯福96、不能搞平均主義，平均主義懲罰表現好的，鼓勵表現差的，得來的只是一支壞的職工隊伍——管理學者史蒂格97、不只獎勵成功，而且獎勵失敗——通用電器公司總裁杰克?韋爾奇98、無法評估，就無法管理——管理學家瓊?瑪格麗塔99、你不能衡量它，就不能管理它——管理大師彼得?杜拉克100、如果強調什么，你就檢查什么“不恥最后。”即使慢，馳而不息，縱令落后，縱令失敗，但一定可以達到他所向往的目標。——魯迅

2、不經一翻徹骨寒，怎得梅花撲鼻香。——宋帆3、不要失去信心，只要堅持不懈，就終會有成果的。——錢學森4、常常是最后一把鑰匙打開了門。——彥語5、成大事不在于力量的大小，而在于能堅持多久。——約翰生6、達到重要目標有兩個途徑——努力及毅力。努力只有少數人所有，但堅韌不拔的毅力則多數人均可實行。—拿破侖7、點點滴滴的藏，集成了一大倉。——德國諺語8、讀不在三更五鼓，功只怕一曝十寒。——郭沫若9、告訴你使我達到目標的奧秘吧，我惟一的力量就是我的堅持精神。——巴斯德10、革命道德不是從天上掉下來的。它是從日常的堅持不懈的斗爭和鍛煉中發展和鞏固起來的，正如玉石越磨越亮，黃金越煉越純一樣。——胡志明11、茍有恒，何必三更起五更眠；最無益，只怕一日曝十日寒。——毛澤東12、古今之成大事業、大學問者，必經過三種之境界：“昨夜西風凋碧樹，獨上高樓，望盡天涯路”，此第一境界也；“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴”，此第二境界也；“眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”，此第三境界也。——王國維13、古人學問無遺力，少壯工夫老始成。——陸游14、故天將降大任于是人也，必先苦其心志，勞其筋骨，餓其體膚，空乏其身，行拂亂其所為，所以動心忍性，增益其所不能。——孟軻15、貴有恒，何必三更起五更眠。最無益，只怕一日曝十日寒。——毛澤東16、堅持對于勇氣，正如輪子對于杠桿，那是支點的永恒更新。——[法]雨果17、進銳退速。——孟珂《孟子》18、精誠所至，金石為開。——蔡鍔19、涓滴之水終可以磨損大石，不是由于它力量強大，而是由于晝夜不舍的滴墜。——貝多芬20、科學的永恒性就在于堅持不懈地尋求之中，科學就其容量而言，是不枯竭的，就其目標而言，是永遠不可企及的。——卡·馮·伯爾21、逆水行舟用力撐，一篙松勁退千尋。——董必武22、騏驥一躍，不能十步；駑馬十駕，功在不舍。（騏驥：俊馬。駑馬：跑不快的馬。駕

，馬行一日為一駕。——先秦《荀子·勸學》；你不檢查，就等于不重視——IBM公司總裁郭士納影響世界的100條管理名言世界上最偉大的管理大師和世界著名企業家的最實用、最經典的100條管理名言，這些千錘百煉、流傳甚廣的管理名言融匯了管理大師們的思想精華，濃縮了世界著名企業的管理智慧。很多管理者在管理實踐中經常引用這23、鍥而舍之，朽木不折；鍥而不舍，金石可鏤。——荀況24、取得成就時堅持不懈，要比遭到失敗時頑強不屈更重要。——拉羅什夫科25、人們還往往把真理和錯誤混在一起去教人，而堅持的卻是錯誤。——歌德26、忍耐和堅持雖是痛苦的事情，但卻能漸漸地為你帶來好處。——奧維德27、日日行，不怕千萬里；常常做，不怕千萬事。——金櫻《格言聯壁》28、思誠為修身之本，而明善又為思誠之本。——佚名29、泰山不讓土壤，故能成其大；河海不擇細流，故能就其深。——李斯30、為學須剛與恒，不剛則隋隳，不恒則退。——馮子咸31、為學猶掘井，井愈深土愈難出，若不快心到底，豈得見泉源乎？——張九功32、偉大變為可笑只有一步，但再走一步，可笑又會變為偉大。——佩思33、偉大的作品不是靠力量，而是靠堅持來完成的。——約翰遜34、我們應有恒心，尤其要有自信心！我們必須相信，我們的天賦是要用來做某種事情的。——居里夫人企業的成功，20%在策略，80%在執行P19747

機械工程材料教材:朱張校主編、鄭明新主審《工程材料》清華大學出版社2001年1月第3版參考書:戈曉嵐主編《機械工程材料》北京大學出版社

中南大學機電工程學院48機械工程材料教材:朱張校主編、鄭明新主審《工程材料》清華1課程的性質：《機械工程材料》是機械專業必修的一門技術基礎課，重點是研究金屬材料的性能與成分、組織結構、熱處理之間的關系。2課程的目的：獲得金屬學基礎知識；掌握熱處理的基本理論及方法；掌握鋼的合金化基本原則、常用機械工程材料等方面的基本知識；為學習其它有關課程及以后從事的機械設計、制造、維修、管理等方面的工作奠定必要的基礎。緒論491課程的性質：緒論2了解金屬材料的主要力學性能；了解金屬學基礎，掌握Fe-Fe3C狀態圖，熟悉金屬塑性變形的實質及其對組織和性能的影響；熟悉熱處理的基本理論，掌握常用的熱處理方法的目的、工藝特點和應用范圍；了解鋼中合金元素的作用，掌握常用合金（碳鋼、合金鋼、鑄鐵、銅合金、鋁合金等）的種類、牌號、性能及用途；了解常用非金屬材料的種類、特性及應用；熟悉選用材料的基本原則，根據零件的使用性能、工藝性能以及經濟性，能比較合理地選用材料和提出相應的熱處理技術要求；了解金屬材料及熱處理的新材料、新工藝、新技術。3、課程的基本要求50了解金屬材料的主要力學性能；3、課程的基本要求3１）材料性能:重點介紹金屬材料的機械性能及其物理、化學、工藝性能的含義；２）金屬學基礎：重點研究金屬和合金組織結構、結晶過程、塑性變形與再結晶及主要二元合金狀態圖的基本理論；３）熱處理基礎：重點研究改變鋼鐵材料內部組織結構及性能的原理和方法；４）常用機械工程材料：具體研究各種常用機械工程材料的種類、性能及用途。

4課程教學內容

51１）材料性能:重點介紹金屬材料的機械性能及其物理、總學時：32學時本科課堂教學

26學時緒論、金屬材料的性能:1學時金屬的結構與結晶：2學時金屬的塑性變形與再結晶：2學時鐵碳合金相圖5學時鋼的熱處理：4學時工業用鋼：4學時鑄鐵：2學時有色金屬及其合金：2學時非金屬材料及復合材料:2學時機械零件的選材與工藝分析；2學時實驗教學

6學時5學時分配52總學時：32學時實驗一、鐵碳合金平衡組織的觀察及金相顯微鏡的使用實驗；實驗二、碳鋼的熱處理實驗；實驗三、碳鋼不平衡組織、合金鋼、鑄鐵及有色合金的觀察6、實驗內容53實驗一、鐵碳合金平衡組織的觀察及金相顯微鏡的使用實驗；

1.1金屬的晶體結構

1.1.1晶體結構的基本概念晶體——內部原子（或離子）按一定幾何形狀有規則排列的固體。如天然金剛石、鉆石、水晶、氯化鈉、明礬等。

固體金屬均為晶體。非晶體——原子排列無規則的固體。如玻璃、松香、石臘、棉花、木材等。空間點陣（晶格）

——將構成晶體的實際質點（原子或離子）抽象為純粹的幾何陣點，并用直線連接起來構成的三維空間格架。晶胞——能夠反映晶格特征的最小組成單元。圖1-1晶體中的原子堆垛剛球模型（a）、晶格（b）和晶胞（c）示意圖第一章材料的結構與性能541.1金屬的晶體結構1.1.1晶晶格參數——晶格的幾何特征可以用晶胞的三條棱邊長a、b、c和三條棱邊之間的夾角、、六個參數來描述

晶格常數－－a、b、c。1.1.1晶體結構的基本概念圖1-2晶格參數55晶格參數——晶格的幾何特征可以用晶胞的三條棱邊長a、b、c和體心立方晶格------金屬中如Ti、V、Cr、Mo、W及-Fe等屬此種晶格。面心立方晶格------金屬中如Al、Mn、Ni、Cu、Ag、Pt、Au、Pb及-Fe等屬此種晶格。密排六方晶格------金屬中如Zn、Mg、Be、Cd、-Ti及-Co等等屬此種晶格。1.1.2三種常見的金屬晶體結構(a)體心立方（b）面心立方（c）密排六方56體心立方晶格------金屬中如Ti、V、Cr、Mo、W及1.1.3常見金屬晶體結構的特征（1）晶胞中的原子數面心立方晶格密排六方晶格體心立方晶格571.1.3常見金屬晶體結構的特征（1）晶胞中的原子數面心（2）原子半徑面心立方晶格密排六方晶格體心立方晶格58（2）原子半徑面心立方晶格密排六方晶格體心立方晶格11配位數——晶體結構中與任一原子周圍最近鄰的且等距離的原子數。配位數越大，晶體中原子排列就越緊密。（3）配位數和致密度面心立方晶格：12密排六方晶格：12體心立方晶格：859配位數——晶體結構中與任一原子周圍最近鄰的且等距離的致密度------晶胞中所含原子的體積與晶胞體積的比值，即K=nU/V

配位數大，則致密度亦大。式中：K------晶體的致密度；n------晶胞中所含原子的數目；U------每個原子的體積；V------晶胞的體積。

面心立方晶格密排六方晶格體心立方晶格60致密度------晶胞中所含原子的體積與晶胞體積的比值，即表1—1三種典型金屬晶體結構的特征晶格類型晶胞中的原子數原子半徑配位數致密度體心立方280.68面心立方4120.74密排六方6120.7461表1—1三種典型金屬晶體結構的特征晶格類型晶胞中的原子數（1）晶面------晶體中通過原子中心的平面

。晶面指數------用以表示晶面的數字符號稱為晶面指數（hkl）。晶面指數的確定：設定一空間坐標系，原點位于待定晶面之外。求出待定晶面在各坐標軸上的截距為：11∞、11。取截距的倒數：110、112。將截距的倒數化為最小整數，放在圓括號內。1.1.4晶面、晶向及晶體的各向異性62（1）晶面------晶體中通過原子中心的平面。1.1.晶面族------在同一種晶體結構中，原子排列情況完全相同的一組晶面，用

{HKL}表示。如：{100}晶面族有：（100）、（010）和（001）晶面。{111}晶面族有：（111）、（11）、（11）和（11）晶面。63晶面族------在同一種晶體結構中，原子排列情況完全相同的晶向族------原子排列情況相同但空間位向不同的所有晶向，用<uvw>表示

。如：<110>晶向族包括：[110]、[101]、[011]、[]、[]、[]、[]、[]、[]、[]、[]、[]12個晶向；<111>晶向族包括：[111]、[]、[]、[]、[]、[]、[]、[]8個晶向。

（2）晶向--------晶體中原子列所表示的方向。晶向指數------表示晶向的數字符號稱為晶向指數。[uvw]晶向指數的確定：設定一空間坐標系，原點在待定晶向的一結點上。寫出該晶向上另一結點的空間坐標值：即為001、10。將坐標值按比例化為最小整數：001、210。將化好的整數記在方括號中。64晶向族------原子排列情況相同但空間位向不同的所有晶向，（3）金屬晶體的各向異性------金屬晶體沿不同方向性能不相同的現象。晶體與非晶體最根本的差別之一是：晶體具有明顯各向異性，而非金屬具有各向同性。金屬的各向異性一般表現在純金屬的單晶體中，而對于實際晶體，其各向異性就顯示不出來了。與晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，因而它們之間的結合力大小不同有關。65（3）金屬晶體的各向異性------金屬晶體沿不同方向性能不

1.1.5實際金屬的晶體結構基本概念：單晶體－－金屬內部的晶格方位完全一致。多晶體－－多晶粒組成的實際晶體結構。晶粒－－組成多晶體的外形不規則的小晶體。晶界－－晶粒與晶粒間的界面。組織－－用金相的方法，在金屬及合金內部看到的涉及晶體或晶粒的大小、方向、形狀、排列狀況等組成關系的構造情況。顯微組織－－顯微鏡所觀察到的組織。亞晶粒－－晶粒內存在的、相互間晶格位向差很小的晶塊。亞晶界－－亞晶粒之間的界。661.1.5實際金屬的晶體結構基本概念：19（1）點缺陷：包括：晶格空位、間隙原子和異類原子。晶格空位——在晶體晶格中，某結點上沒有原子的結點稱為空位。間隙原子——位于晶格間隙之中的原子叫做間隙原子。異類原子——金屬中存在的其他元素（即雜質），這些原子稱為異類原子。危害：點缺陷的存在會使晶格發生畸變，金屬的性能發生變化。67（1）點缺陷：包括：晶格空位、間隙原子和異類原子。20（2）線缺陷：主要是位錯。

位錯－－在晶體中某處有一列或若干列原子發生的有規律的錯排現象。包括：刃型位錯、螺型位錯。刃型位錯螺型位錯68（2）線缺陷：主要是位錯。刃型位錯（3）面缺陷：是指晶體中二維尺度很大而第三維尺度很小的缺陷，它包括晶體的表面、晶界、亞晶界、相界等，

晶界——晶粒與晶粒之間的接觸面。亞晶界——亞晶粒之間的邊界。

作用：晶界和亞晶界均可提高金屬的強度。晶界越多，晶粒越細，金屬的塑性變形能力越大，塑性越好。晶界亞晶界69（3）面缺陷：是指晶體中二維尺度很大而第三維尺度很小的缺陷，1.2.1合金的基本概念合金——一種金屬元素同另一種或幾種金屬（或非金屬）元素，通過熔化或其他方法結合在一起所形成的具有金屬特性的物質。組元——組成合金最基本的獨立物質。二元合金——由兩個組元組成的合金稱為二元合金。相——在金屬或合金中，化學成分、晶體結構相同并與其他部分有界面分開的均勻組成部分。組織組成物——合金組織中那些具有確定本質，一定形成機制和特殊形態的組成部分。1.2合金的晶體結構701.2.1合金的基本概念1.2合金的晶體結構23（1）固溶體

——合金組元通過溶解形成的一種成分和性能均勻、且結構與組元之一相同的固相。置換固溶體——在溶劑晶格的某些結點上，其原子被溶質原子所替代而形成的固溶體。無限固溶體——溶質與溶劑能以任何比例相互溶解的固溶體。有限固溶體——若溶質超過某個溶解度有其他相形成，即兩個元素之間的相互溶解度有一定的限度的固溶體。間隙固溶體——溶質原子進入溶劑晶格的間隙之中形成的固溶體。固溶強化——通過形成固溶體使金屬的強度和硬度提高的現象。原因：溶質原子的溶入，造成了不同程度的晶格畸變，阻礙了晶體的滑移，從而使合金固溶體的強度和硬度得到提高。1.2.2固態合金的相結構71（1）固溶體——合金組元通過溶解形成的一種成分和性能均勻、（2）中間相（金屬化合物）——合金組元之間相互作用形成的、晶格類型和特性均不同于任一組元的新相。正常價化合物——由元素周期表上相距較遠而化學性質相差較大的兩元素形成的、嚴格遵守化合價規律的化合物。電子化合物——不遵守一般的化合價規律但符合一定的電子濃度（化合物的價電子數與原子數之比值）的化合物。間隙相——原子半徑比值γX/γM（M代表金屬、X代表非金屬）小于0.59時形成的簡單形式的晶格，如VC、TiN、TiC、NbC、Fe4N等。間隙化合物——當γX/γM大于0.59時形成的具有復雜晶格結構的化合物，如鋼中的Fe3C、Cr23C6、Cr7C3、FeB、Fe2B等。。72（2）中間相（金屬化合物）——合金組元之間相互作用形成的、晶1.3.1高分子材料的結構（1）高分子材料概述高分子聚合物（簡稱高聚物）——以高分子化合物為主要組分的有機材料，其相對分子質量在5000以上。分類：天然：天然橡膠、蠶絲、羊毛、纖維素、油脂、蛋白質淀粉等；人工合成：合成橡膠、塑料、合成纖維、涂料和膠粘劑等。單體——彼此能相互連接起來而形成高分子化合物的低分子化合物。鏈節——組成高分子化合物的長鏈中的基本結構單元。

1.3非金屬材料的結構731.3.1高分子材料的結構1.3非金屬材料的結構26高分子化合物化學結構的特點：高分子化合物的分子量很大，化學組成比較簡單，同有機化合物一樣僅由幾種元素所組成。其結構像一條長鏈，這個長鏈是由許多結構相同的重復單元（即鏈節）組成。高分子鏈的所有原子之間的結合鍵都是共價鍵。高分子化合物總含有各種大小不同（鍵長不同、分子量不同）的分子。高分子化合物的分子量是一個平均值。74高分子化合物化學結構的特點：27（2）大分子鏈的結構均聚物——只含有一種單體鏈節，若干個鏈節由共價鍵按一定方式重復連接起來，像一根又細又長的鏈子一樣。

圖1－16均聚物結構示意圖（a）線型結構（b）支鏈型結構（c）網狀結構75（2）大分子鏈的結構圖1－16均聚物結構示意圖28共聚物——由兩種以上不同的單體鏈節聚合而成的高分子聚合物。

圖1－17共聚物結構示意圖（●表示M1，○表示M2）76共聚物——由兩種以上不同的單體鏈節聚合而成的高分子聚合物。可分為：1.使用性能-----指金屬材料在使用過程中反映出來的特性。包括：a機械性能----金屬材料必須具備的抵抗外力而不破壞或變形的性能，即金屬材料在外力作用下所反映出來的力學性能。b物理性能：密度、密度、導電性…...c化學性能：抵抗化學浸蝕的能力。2.工藝性能-----指金屬材料在制造加工過程中反映出來的各種特性。如：鑄造性、可鑄性、可焊性、可切削加工性、熱處理性…...

1.4金屬材料的性能77可分為：1.4金屬材料的性能301強度－－金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。包括：抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗扭強度

圖1.2低碳鋼拉伸曲線彈性變形－－將外力去掉試樣將回復到原來的形狀和尺寸。塑性變形－－將外力去掉，試樣不能恢復原狀，而被伸長。

1.4.1金屬材料的機械性能σsεσσb781強度－－金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。2塑性－－金屬材料在外力作用下產生永久變形而不斷裂的能力。

用延伸率（）和斷面收縮率（）來表示。3剛性－－金屬材料在外力的作用下抵抗彈性變形的能力。

常用材料的彈性模量來（E）表示。E愈大，剛性愈大。4彈性－－是材料開始塑性變形前的最大彈性變形量。5硬度－－金屬材料抵抗集中負荷作用的性能，即金屬材料抵抗硬物壓入的能力。硬度可反映耐磨性。衡量指標有：布氏硬度HB球壓頭、測壓痕直徑洛氏硬度HRC圓錐體壓頭、測壓痕深度維氏硬度HV

1.4.1金屬材料的機械性能(續)792塑性－－金屬材料在外力作用下產生永久變形而不斷裂的能力。5沖擊韌性------金屬材料抵抗沖擊負荷的能力。一次擺錘沖擊小能量多次沖擊6疲勞強度------金屬材料在重復或交變負荷的作用力下，循環一定周次后，斷裂時所能承受的最大應力。7斷裂韌性------金屬材料抵抗裂紋擴展斷裂的韌性性能。

1.4.1金屬材料的機械性能（續）805沖擊韌性------金屬材料抵抗沖擊負荷的能力。1.4.2金屬材料的其它性能物理性能------包括密度、熔點、熱膨脹性、導熱性、導電性、磁性等。化學性能------主要是指金屬抵抗活潑介質化學侵蝕的能力。工藝性能------是反映金屬材料在各種加工過程中，適應加工工藝要求的能力。它是物理性能、化學性能和機械性能的綜合表現。工藝性能主要有鑄造性、可鍛性、可焊性、切削加工性和熱處理性等。811.4.2金屬材料的其它性能物理性能------包括密第2章金屬材料組織和性能的控制2.1、純金屬的結晶金屬結晶的概念一、結晶的概念結晶－－液態金屬轉變成固態形成晶體的過程。凝固即結晶。近程有序狀態－－液態金屬內部，原子在短距離的小范圍內作近似于固態結構的規則排列。不穩定。結晶過程實質上是原子由近程有序狀態過渡為長程有序狀態的過程。82第2章金屬材料組織和性能的控制2.1、純金屬的結晶35

二結晶的條件結晶只能在低于平衡溫度下才能進行，即必須有一定的過冷度。為什么呢？熱力學指出：在自然界中，一切自發轉變過程，是由一種較高的能量狀態趨向于最低能量的穩定狀態，就象小球由高處滾向低處，降低自己的勢能一樣。所以，在恒溫狀態下結晶，只有那些引起體系自由降低的過程，才能自發進行。83二結晶的條件結晶只能在低于平衡溫度下才能進行三冷卻曲線及過冷度冷卻曲線------金屬在結晶的過程中，其溫度與時間的變化關系曲線。該曲線表明：液態金屬由高溫開始冷卻時，周圍環境吸熱，溫度均勻下降，當溫度降到Tn后開始結晶，并放出結晶潛熱，補償了向周圍散失的熱量。過冷-----液態金屬實際冷卻到結晶溫度以下而暫不結晶的現象過冷度T-----實際結晶溫度Tn與理論結晶溫度To之差。84三冷卻曲線及過冷度冷卻曲線------金屬在結晶的2.2金屬的結晶過程１、形核：自發晶核----液態金屬在接近結晶溫度時，原子已在短距離范圍內近似固態結構的規則排列，存在著大量尺寸不同的近程有序的原子集團。這些原子集團是不穩定的，時聚時散。當溫度降低到理論結晶溫度以下，達到一定的過冷度以后，液態金屬中那些超過臨界晶核尺寸的近程有序原子集團開始變得穩定，不再消失，成為結晶的核心，這種晶核則稱為自發晶核。非自發晶核----實際的金屬并不純凈，存在一些雜質，它常可以促進晶核在其表面形成，這種晶核稱為非自發晶核。852.2金屬的結晶過程１、形２、長大：晶核形成后，隨著時間的推移，新的晶核不斷產生，同時其他一些原子也按一定的規律排列在晶核四周，使晶核不斷長大。當過冷度較大，特別是有雜質存在的情況下，晶核往往是以樹狀的形式長大，開始形成晶軸，再在其上形成枝芽，最后發展成樹枝狀結晶。在晶核不斷長大的同時，新的晶核也在不斷地生成，直至各個晶粒互相接觸，液體全部消失，結晶成外形不規則的多晶體晶粒，結晶才告完成。86２、長大：39３、晶體的長大方式平面長方式樹枝長大方式87３、晶體的長大方式平面長方式40

3.3晶粒大小一、晶粒度的概念

晶粒度－－晶粒大小。金屬的性能在很大程度上與晶粒的大小有關。

晶粒細化是提高金屬機械性能的最重要的途徑之一。晶粒愈小，則金屬的強度、塑性和韌性愈好。883.3晶粒大小一、晶粒度的概念41二、影響晶粒大小的因素細晶強化－－生產上常通過細化晶粒的方法來改善金屬材料的機械性能，以達到強韌化的目的。變質處理－－在液體金屬中加入孕育劑或變質劑，以細化晶粒和改善組織。

影響晶粒大小的因素：

１）過冷度：增加過冷度使晶粒細化

２）未熔雜質89二、影響晶粒大小的因素細晶強化－－生產上常通過二、影響晶粒大小的因素過冷度的影響難熔雜質（孕育處理）非自發形核90二、影響晶粒大小的因素過冷度的影響難熔雜質（孕

3.4、鑄錠的結構鑄錠的組織一般分為三個區域：１）細晶粒層－－最外層緊靠錠模，液態金屬冷卻快，過冷度大，晶核多，很快形成。２）柱狀晶－－中間區域的液態金屬在結晶時，是垂直于模壁向外散熱，冷卻速度比外層慢，晶體朝著與散熱相反方向向液體內部平行長大而形成。晶質較致密，但存在弱面部夾雜及低熔點雜質富集于晶面。３）等軸晶粒－－中心部分的液態金屬冷卻更慢，過冷度也更小，散熱方向的影響也不明顯，晶核可向各個方向均勻長大成粗大的。無弱面，晶枝結合較牢，性能均勻，無方向性。913.4、鑄錠的結構鑄錠的組織一般分為三個區域：44

3.5、金屬的同素異構轉變同素異構轉變----固態金屬由一種晶格轉變為另一種晶格的變化過程。Fe、Co、Mn、Ti等金屬結晶以后，在繼續冷卻時，隨著溫度等外界條件的改變，晶體結構還會發生變化。-Fe-Fe-Fe1394℃

912℃

923.5、金屬的同素異構轉變同素異構轉變----固態金屬由鋼管鋼的分類與編號鋼管鋼的分類與編號6..鋼的分類鋼的種類繁多，為了便于生產、使用、管理，可按以下幾種方法分類。.按化學成分分類按化學成份可將鋼分為碳素鋼和合金鋼。碳素鋼根據含碳量分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。合金鋼根據合金元素含量分為低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼。2.按質量分類鋼的質量是以硫、磷的含量來劃分的。根據硫、磷的含量可將鋼分為普通質量鋼、優質鋼、高級優質鋼和特級優質鋼。3.按冶煉方法分類根據冶煉所用煉鋼爐不同，可將鋼分為平爐鋼、轉爐鋼和電爐鋼。4.按金相組織分類在退火組織可將鋼分為亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。按正火組織可將鋼分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼和萊氏體鋼等。5.按用途分類按用途可將鋼分為結構鋼、工具鋼和特殊性能鋼。93鋼管鋼的分類與編號鋼管鋼的分類與編號46