机械识图基础知识
党小组长职责-车水马龙的意思解释
2023年2月19日发(作者：新税法)机械识图基础知识
1、机械图样的概念
（1）工程图样：工程技术上根据投影方法并遵照国家标准的规定绘制成的用于工程施工或产品制造等
用途的图叫做工程图样，简称图样。
◆工程图样可分为：机械图样、建筑图样、水利工程图样等。
（2）机械图样：是专门研究绘制机械图样理论和方法。是生产中最基本的技术文件；是设计、制造、
检验、装配产品的依据；是进行科技交流的工程技术语言。它的主要内容为一组用正投影法绘制成的机件
视图，还有加工制造所需的尺寸和技术要求。
2、投影
（1）投影的基本概念
◆用灯光或日光照射物体，在地面或墙面上就会产生影子，这种现象就叫投影。
◆正投影：当投射线互相平行，并与投影面垂直时，物体在投影面上所得的投影叫正投影。
（2）三面视图：指物体在正投影面所得主视图、在水平投影面所得的俯视图、在侧投影面所得左视图
的总称。
◆主视图：表示从物体的前方向后看的形状和长度、高度方向的尺寸以及左右、上下方向的位置。
◆俯视图：表示从物体上方向下俯视的形状和长度、宽度方向的尺寸以及左右、前后方向的位置。
◆左视图：表示从物体左方向右看的形状和宽度、高度方向的尺寸以及前后、上下方向的位置。
3、图纸视角
（1）视角定义图样的画法：两种形式：“第一视角”和“第三视角”
◆ISO国际标准规定：在表达机件结构中，第一角和第三角投影法同等有效。
我国则侧重第一角画法（英国、德国等），我们公司则侧重第三角画法，（美国、日本及港资台资企业）
◆视角定义
第一视角：是按人（观察者）－－物（机件）－－面（投影面）的相对位置，作正投影所得的图形的方
法。
第三视角：是按人－－面－－物的相对位置关系，作正投影所得的图形的方法。
（2）视角举例识别
◆第一视角：
◆第三视角：
（3）第三角投影的视图
◆第三角投影法的各投影面展开时，同第一角投影法相同，规定V面不动，将其它投影面旋转到与V
面成一个平面。
◆展开后的顶视图位于前视图的上方，右视图位于前视图的右方。
◆用第三角投影法得到的六个基本视图的名称是：前视图、顶视图、右视图、后视图、底视图、和左视
图。
（4）第一角与第三角视图名称及配置
（5）两种投影法的对比
◆相同之处
--两种投影法绘制的视图都是在三个互相垂直的投影面上用正投影得到的
--展开投影面，都规定V面不动，将H面，W面旋转到与V面成一个平面，所以第三角投影中各视图
之间仍保持“长对正，高平齐，宽相等”的投影规律。
◆不同之处
--第一角投影是将物体放在观察者与投影面之间，即人→物→图
--第三角投影是将投影面放在观察者与物体之间，即人→图→物。并可假想投影面是透明的，视图是观
察者通过透明投影面看物体而得到的。
常用金属材料牌号表示方法
机械零件所用金属材料多种多样，为了使生产、管理方便、有序，有关标准对不同金属材料规定了它
们牌号的表示方法，以示统一和便于采纳、使用。现将常用金属材料牌号表示方法向读者作一些简单介绍。
一、钢铁产品牌号表示方法(参照GB/T221—2000)
1.标准的基本概况
GB/T221—2000标准是参照国外钢铁产品牌号表示方法和国内钢铁产品牌号表示方法变化(如Q345代
替16Mn)等情况修订后，于2000年4月1日发布，并于2000年11月1日开始实施。
2.主要技术内容变动情况
(1)由于一些钢铁产品牌号有它们专用的标准，故取消了原标准中铁合金、铸造合金、高温合金、精
密合金、耐蚀合金和铸铁、铸钢、粉末材料等牌号表示方法。
(2)一些新的钢铁产品的出现，更加完善了原标准。新标准增加了脱碳低磷粒铁、含钒生铁JP2、铸
造耐磨生铁、保证淬透性钢、非调质机械结构钢、塑料模具钢、取向硅钢(电讯用)等牌号表示方法。
(3)对不适应科技发展和与生产不协调的一些用钢牌号作了彻底改变或修改。如碳素结构钢A３改为
Q235，低合金高强度结构钢16Mn改为Q345等。对不锈钢、耐热钢和冷轧硅钢等的牌号表示方法也做了
修改。
(4)原标准中“钢铁产品牌号表示方法举例”的表3，因不适用于新标准而被删除。
3.钢铁产品牌号表示方法的基本原则
(1)凡国家标准和行业标准中钢铁产品的牌号均应按GB/T221—2000标准规定的牌号表示方法编写。
凡不符合规定编写的钢铁产品牌号，应在标准修订时予以更改，一些新的钢铁产品，其牌号也应按此予以
编写牌号。
(2)产品牌号的表示，一般采用汉语拼音字母，化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法来表示。
(3)采用汉语拼音字母表示产品名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表产品名称的汉语拼音中
选取第一个字母。当和另一个产品所选用的字母重复时，可改用第二个字母或第三个字母，或同时选取两
个汉字中的第一个拼音字母。
(4)暂时没有可采用的汉字及汉语拼音的，采用符号为英文字母。
4.钢铁产品名称、用途、特性和工艺方法表示符号(摘录)
钢铁产品名称、用途、特性和工艺方法表示符号见表1。
5.钢铁产品牌号表示方法示例及说明
(1)生铁牌号表示方法生铁牌号采用表1中规定的符号和阿拉伯数字表示。
①阿拉伯数字表示平均含硅量(以千分之几计)。例如：含硅量为2.75%～3.25%的铸造用生铁，其牌
号表示为“Z30”；含硅量为0.85%～1.25%的炼钢用生铁，其牌号表示为“L10”。
②含钒生铁和脱碳低磷粒铁，阿拉伯数字分别表示钒和碳的平均含量(均以千分之几计)。例如：含
钒量不小于0.40%的含钒生铁，其牌号表示为“F40”；含碳量为1.20%～1.60%的炼钢用脱碳低磷粒铁，
其牌号表示为“TL14”。
(2)碳素结构钢和低合金高强度结构牌号表示方法以上用钢通常分为通用钢和专用钢两大类。
①通用结构钢采用代表屈服点的拼音字母“Q”。屈服点数值(单位为MPa)和表1中规定的质量等级、
脱氧方法等符号，按顺序组成牌号。例如：碳素结构钢牌号表示为：Q235AF，Q235BZ；低合金高强度结构
钢牌号表示为：Q345C，Q345D。
碳素结构钢的牌号组成中，镇静钢符号“Z”和特殊镇静钢符号“TZ”可以省略，例如：质量等级分
别为C级和D级的Q235钢，其牌号表示应为Q235CZ和Q235DTZ，但可以省略为Q235C和Q235D。
低合金高强度结构钢有镇静钢和特殊镇静钢，但牌号尾部不加写表示脱氧方法的符号。
②专用结构钢一般采用代表钢屈服点的符号“Q”、屈服点数值和表1中规定的代表产品用途的符号
等表示，例如：压力容器用钢牌号表示为“Q345R”；耐候钢其牌号表示为：Q340NH。
③根据需要，通用低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字(以万分之几计平均含碳量)
和标准的元素符号组成；专用低合金高强度结构钢的牌号，除一般组成外，尚应加写表1中规定代表产品
用途的符号。
(3)优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢牌号表示方法
优质碳素结构钢采用两位阿拉伯数字(以万分之几计表示平均含碳量)或阿拉伯数字和元素符号、表1
中规定的符号组合成牌号。
①沸腾钢和半镇静钢，在牌号尾部分别加符号“F”和“b”。例如：平均含碳量为0.08%的沸腾钢，
其牌号表示为“08F”；平均含碳量为0.10%的半镇静钢，其牌号表示为“10b”。
②镇静钢(S、P分别≤0.035%)一般不标符号。例如：平均含碳量为0.45%的镇静钢，其牌号表示为
“45”。
③较高含锰量的优质碳素结构钢，在表示平均含碳量的阿拉伯数字后加锰元素符号。例如：平均含
碳量为0.50%，含锰量为0.70%～1.00%的钢，其牌号表示为“50Mn”。
④高级优质碳素结构钢(S、P分别≤0.030%)，在牌号后加符号“A”。例如：平均含碳量为0.45%的
高级优质碳素结构钢，其牌号表示为“45A”。
⑤特级优质碳素结构钢(S≤0.020%、P≤0.025%)，在牌号后加符号“E”。例如：平均含碳量为0.45%
的特级优质碳素结构钢，其牌号表示为“45E”。
优质碳素弹簧钢牌号的表示方法与优质碳素结构钢牌号表示方法相同(65、70、85、65Mn钢在GB/T1222
和GB/T699两个标准中同时分别存在)。
(4)合金结构钢和合金弹簧钢牌号表示方法
①合金结构钢牌号采用阿拉伯数字和标准的化学元素符号表示。
用两位阿拉伯数字表示平均含碳量(以万分之几计)，放在牌号头部。
合金元素含量表示方法为：平均含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素，一般不标明含量；平均合金
含量为1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、4.50%～5.49%、……时，在合金元素后相应写成2、
3、4、5……。
例如：碳、铬、锰、硅的平均含量分别为030%、0.95%、0.85%、1.05%的合金结构钢，当S、P含量
分别≤0.035%时，其牌号表示为“30CrMnSi”。
高级优质合金结构钢(S、P含量分别≤0.025%)，在牌号尾部加符号“A”表示。例如：“30CrMnSiA”。
特级优质合金结构钢(S≤0.015%、P≤0.025%)，在牌号尾部加符号“E”，例如：“30CrMnSiE”。
专用合金结构钢牌号尚应在牌号头部(或尾部)加表1中规定代表产品用途的符号。
②合金弹簧钢牌号的表示方法与合金结构钢相同。例如：碳、硅、锰的平均含量分别为0.60%、1.75%、
0.75%的弹簧钢，其牌号表示为“60Si2Mn”。高级优质弹簧钢，在牌号尾部加符号“A”，其牌号表示为
“60Si2MnA”。
(5)易切削钢牌号表示方法易切削钢采用标准化学元素符号、表1规定的符号和阿拉伯数字表示。阿
拉伯数字表示平均含碳量(以万分之几计)。
①加硫易切削钢和加硫、磷易切削钢，在符号“Y”和阿拉伯数字后不加易切削元素符号。
例如：平均含碳量为0.15%的易切削钢，其牌号表示为“Y15”。
②较高含锰量的加硫或加硫、磷易切削钢在符号“Y”和阿拉伯数字后加锰元素符号。例如：平均含
碳量为0.40%，含锰量为1.20%～1.55%的易切削钢，其牌号表示为“Y40Mn”。
③含钙、铅等易切削元素的易切削钢，在符号“Y”和阿拉伯数字后加易切削元素符号。例如：
“Y15Pb”、“Y45Ca”。
(6)非调质机械结构钢牌号表示方法非调质机械结构钢，在牌号头部分别加符号“YF”和“F”表示易
切削非调质机械结构钢和热锻用非调质机械结构钢，牌号表示方法的其他内容与合金结构钢相同。例如：
“YF35V”、“F45V”。
(7)工具钢牌号表示方法工具钢分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢三类。
①碳素工具钢采用标准化学元素符号、表1规定的符号和阿拉伯数字表示。阿拉伯数字表示平均含
碳量(以千分之几计)。
a.普通含锰量碳素工具钢，在工具钢符号“T”后为阿拉伯数字。例如：平均含碳量为0.80%的碳素工
具钢，其牌号表示为“T8”。
b.较高含锰量的碳素工具钢，在工具钢符号“T”和阿拉伯数字后加锰元素符号。例如：“T8Mn”。
c.高级优质碳素工具钢，在牌号尾部加“A”。例如：“T8MnA”。
②合金工具钢和高速工具钢
合金工具钢、高速工具钢牌号表示方法与合金结构钢牌号表示方法相同。采用标准规定的合金元素
符号和阿拉伯数字表示，但一般不标明平均含碳量数字，例如：平均含碳量为1.60%，含铬、钼，钒含量
分别为11.75%、0.50%、0.22%的合金工具钢，其牌号表示为“Cr12MoV”；平均含碳量为0.85%，含钨、
钼、铬、钒含量分别为6.00%、5.00%、4.00%、2.00%的高速工具钢，其牌号表示为“W6Mo5Cr4V2”。
若平均含碳量小于1.00%时，可采用一位阿拉伯数字表示含碳量(以千分之几计)。例如：平均含碳量
为0.80%，含锰量为0.95%，含硅量为0.45%的合金工具钢，其牌号表示为“8MnSi”。
低铬(平均含铬量＜1.00%)合金工具钢，在含铬量(以千分之几计)前加数字“0”。例如：平均含铬量
为0.60%的合金工具钢，其牌号表示为“Cr06”。
(8)塑料模具钢牌号表示方法塑料模具钢牌号除在头部加符号“SM”外，其余表示方法与优质碳素结
构钢和合金工具钢牌号表示方法相同。例如：平均含碳量为0.45%的碳素塑料模具钢，其牌号表示为
“SM45”；平均含碳量为0.34%，含铬量为1.70%，含钼量为0.42%的合金塑料模具钢，其牌号表示为
“SM3Cr2Mo”。
(9)轴承钢牌号表示方法轴承钢分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢等
四大类。
①高碳铬轴承钢，在牌号头部加符号“G”，但不标明含碳量。铬含量以千分之几计，其他合金元素
按合金结构钢的合金含量表示。例如：平均含铬量为150%的轴承钢，其牌号表示为“GCr15”。
②渗碳轴承钢，采用合金结构钢的牌号表示方法，另在牌号头部加符号“G”。例如：“G20CrNiMo”。
高级优质渗碳轴承钢，在牌号尾部加“A”。例如：“G20CrNiMoA”。
③高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢，采用不锈钢和耐热钢的牌号表示方法，牌号头部不加符号“G”。
例如：高碳铬不锈轴承钢“9Cr18”和高温轴承钢“10Cr14Mo”。
(10)不锈钢和耐热钢的牌号表示方法不锈钢和耐热钢牌号采用标准规定的合金元素符号和阿拉伯数
字表示，为切削不锈钢、易切削耐热钢在牌号头部加“Y”。
一般用一位阿拉伯数字表示平均含碳量(以千分之几计)；当平均含碳量≥1.00%时，用两位阿拉伯数
字表示；当含碳量上限＜0.10%时，以“0”表示含碳量；当含碳量上限≤0.03%，＞0.01%时(超低碳)，以
“03”表示含碳量；当含碳量上限(≤0.01%时极低碳)，以“01”表示含碳量。含碳量没有规定下限时，
采用阿拉伯数字表示含碳量的上限数字。
合金元素含量表示方法同合金结构钢。例如：平均含碳量为0.20%，含铬量为13%的不锈钢，其牌号
表示为“2Cr13”；含碳量上限为0.08%，平均含铬量为18%，含镍量为9%的铬镍不锈钢，其牌号表示为
“0Cr18Ni9”；含碳量上限为0.12%，平均含铬量为17%的加硫易切削铬不锈钢，其牌号表示为“Y1Cr17”；
平均含碳量为1.10%，含铬量为17%的高碳铬不锈钢，其牌号表示为“11Cr7”；含碳量上限为0.03%，平
均含铬量为19%，含镍量为10%的超低碳不锈钢，其牌号表示为“03Cr19Ni10”；含碳量上限为0.01%，平
均含铬量为19%，含镍量为11%的极低碳不锈钢，其牌号表示为“01Cr19Ni11”。
(11)焊接用钢牌号表示方法
焊接用钢包括焊接用碳素钢、焊接用合金钢和焊接用不锈钢等，其牌号表示方法是在各类焊接用钢
牌号头部加符号“H”。例如：“H08”、“H08Mn2Si”、“H1Cr18Ni9”。
高级优质焊接用钢，在牌号尾部加符号“A”。例如：“H08A”、“08Mn2SiA”。
常用金属材料的密度表
材料名称密度,克/
立方厘米
材料名称密度,克/
立方厘米
灰口铸铁6.6~7.4不
锈
钢
1Crl8NillNb、Cr23Ni187.9
白口铸铁7.4~7.72Cr13Ni4Mn98.5
可锻铸铁7.2~7.43Cr13Ni7Si28.0
铸钢7.8纯铜材8.9
工业纯铁7.8759、62、65、68黄铜8.5
普通碳素钢7.8580、85、90黄铜8.7
优质碳素钢7.8596黄铜8.8
碳素工具钢7.8559-1、63-3铅黄铜8.5
易切钢7.8574-3铅黄铜8.7
锰钢7.8190-1锡黄铜8.8
15CrA铬钢7.7470-1锡黄铜8.54
20Cr、30Cr、40Cr铬钢7.8260-1和62-1锡黄铜8.5
38CrA铬钢7.8077-2铝黄铜8.6
铬钒、铬镍、铬镍钼、铬锰、
硅、铬锰硅镍、硅锰、硅铬钢
7.8567-2.5、66-6-3-2、60-1-1铝黄铜8.5
镍黄铜8.5
铬镍钨钢7.80锰黄铜8.5
铬钼铝钢7.65硅黄铜、镍黄铜、铁黄铜8.5
含钨9高速工具钢8.35-5-5铸锡青铜8.8
含钨18高速工具钢8.73-12-5铸锡青铜8.69
高强度合金钢`7.826-6-3铸锡青铜8.82
轴承钢7.817-0.2、6.5-0.4、6.5-0.1、4-3锡青铜8.8
不
锈
钢
0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、
4Cr13、Cr17Ni2、Cr18、9Cr18、
Cr25、Cr28
7.754-0.3、4-4-4锡青铜8.9
Cr14、Cr177.74-4-2.5锡青铜8.75
0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、
1Cr18Ni9Ti、
2Cr18Ni9
7.855铝青铜8.2
1Cr18Ni11Si4A1Ti7.52锻
铝
LD82.77
7铝青铜7.8LD7、LD9、LD102.8
19-2铝青铜7.6超硬铝2.85
9-4、10-3-1.5铝青铜7.5LT1特殊铝2.75
10-4-4铝青铜7.46工业纯镁1.74
铍青铜8.3变
形
镁
MB11.76
3-1硅青铜8.47MB2、MB81.78
1-3硅青铜8.6MB31.79
1铍青铜8.8MB5、MB6、MB7、MB151.8
0.5镉青铜8.9铸镁1.8
0.5铬青铜8.9工业纯钛（TA1、TA2、TA3）4.5
1.5锰青铜8.8钛
合
金
TA4、TA5、TC64.45
5锰青铜8.6TA64.4
白
铜
B5、B19、B30、BMn40-1.58.9TA7、TC54.46
BMn3-128.4TA84.56
BZN15-208.6TB1、TB24.89
BA16-1.58.7TC1、TC24.55
BA113-38.5TC3、TC44.43
纯铝2.7TC74.4
防
锈
铝
LF2、LF432.68TC84.48
LF32.67TC94.52
LF5、LF10、LF112.65TC104.53
LF62.64纯镍、阳极镍、电真空镍8.85
LF212.73镍铜、镍镁、镍硅合金8.85
硬
铝
LY1、LY2、LY4、LY62.76镍铬合金8.72
LY32.73锌锭（Zn0.1、Zn1、Zn2、Zn3）7.15
LY7、LY8、LY10、LY11、LY142.8铸锌6.86
LY9、LY122.784-1铸造锌铝合金6.9
LY16、LY172.844-0.5铸造锌铝合金6.75
锻
铝
LD2、LD302.7铅和铅锑合金11.37
LD42.65铅阳极板11.33
LD52.75
金属热处理基础知识(一)
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以
不同速度冷却的一种工艺。
1．金属组织
金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展
性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。
合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。
相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。
固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格
类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。
固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这
种现象叫固溶强化现象。
化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。
机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立
的机械性能。
铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。
珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c含碳0.8%）
莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体
的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性
能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处
理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以
控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处
理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770~
前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的
柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县
燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。
随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮
打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同
时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206~公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为
0.15~0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯
外传，因而发展很慢。
1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和
冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁
的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此
同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳
等。
1850~1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。
1889~1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。
二十世纪以来，金属物理的发展和其它新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著
的进展是1901~1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计,使炉内气
氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，
热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使
金属热处理基础知识(二)
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，
不可间断。加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，
进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可
以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。
金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后
零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也
可用涂料或包装方法进行保护加热。
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。
加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组
织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，
使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加
热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。
冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般
退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例
如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和
冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获
得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因
此钢铁热处理工艺种类繁多。
整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢
铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是
使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。
正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于
改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变
硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长
时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其
中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。
“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，
把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高
的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。
把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形
变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处
理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。
表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使
过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使
工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热
源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。
化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不
同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质(气体、
液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要
进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。
热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性
能，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。
例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁，提高塑性；齿轮采用正确的热处理工艺，使用
寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高；另外，价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些
价昂的合金钢性能，可以代替某些耐热钢、不锈钢；工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用。
金属热处理基础知识(三)
钢的分类
钢是以铁、碳为主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11%。钢是经济建设中极为重要的金属材料。
钢按化学成分分为碳素钢（简称碳钢）与合金钢两大类。碳钢是由生铁冶炼获得的合金，除铁、碳为其
主要成分外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质。碳钢具有一定的机械性能，又有良好的工艺性能，且
价格低廉。因此，碳钢获得了广泛的应用。但随着现代工业与科学技术的迅速发展，碳钢的性能已不能完
全满足需要，于是人们研制了各种合金钢。合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入某些元素（称为合金元
素）而得到的多元合金。与碳钢比，合金钢的性能有显著的提高，故应用日益广泛。
由于钢材品种繁多，为了便于生产、保管、选用与研究，必须对钢材加以分类。按钢材的用途、化学成
分、质量的不同，可将钢分为许多类：
一．按用途分类
按钢材的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。
结构钢：1.用作各种机器零件的钢。它包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢。
2．用作工程结构的钢。它包括碳素钢中的甲、乙、特类钢及普通低合金钢。
工具钢：用来制造各种工具的钢。根据工具用途不同可分为刃具钢、模具钢与量具钢。
特殊性能钢：是具有特殊物理化学性能的钢。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。
二．按化学成分分类
按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢：按含碳量又可分为低碳钢（含碳量≤0.25%）；中碳钢（0.25%＜含碳量＜0.6%）；高碳钢（含
碳量≥0.6%）。
合金钢：按合金元素含量又可分为低合金钢（合金元素总含量≤5%）；中合金钢（合金元素总含量
=5%--10%）；高合金钢（合金元素总含量＞10%）。此外，根据钢中所含主要合金元素种类不同，也可分
为锰钢、铬钢、铬镍钢、铬锰钛钢等。
三．按质量分类
按钢材中有害杂质磷、硫的含量可分为普通钢（含磷量≤0.045%、含硫量≤0.055%；或磷、硫含量均
≤0.050%）；优质钢（磷、硫含量均≤0.040%）；高级优质钢（含磷量≤0.035%、含硫量≤0.030%）。
此外，还有按冶炼炉的种类，将钢分为平炉钢（酸性平炉、碱性平炉），空气转炉钢（酸性转炉、碱性
转炉、氧气顶吹转炉钢）与电炉钢。按冶炼时脱氧程度，将钢分为沸腾钢（脱氧不完全），镇静钢（脱氧
比较完全）及半镇静钢。
钢厂在给钢的产品命名时，往往将用途、成分、质量这三种分类方法结合起来。如将钢称为普通碳素结
构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢等。
金属材料的机械性能
金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金
属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加
工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处
理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括机
械性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。
在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机
械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能（或称为力学性
能）。
金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、
冲击、循环载荷等），对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、
冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。下面将分别讨论各种机械性能。
1．强度
强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、
压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度间常
有一定的联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指针。
2．塑性
塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏的能力。
3．硬度
硬度是衡量金属材料软硬程度的指针。目前生产中测定硬度方法最常用的是压入硬度法，它是用一定几
何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材料表面，根据被压入程度来测定其硬度值。
常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等方法。
4．疲劳
前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的机械性能指针。实际上，许多机器零件都是
在循环载荷下工作的，在这种条件下零件会产生疲劳。
5．冲击韧性
以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。
不锈钢基础知识介绍(一)
在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能
好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不
锈钢。代表性能的有13铬钢，18-铬镍钢等高合金钢。
从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐
腐蚀的作用。
为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬。
不锈钢种类：
不锈钢可以按用途、化学成分及金相组织来大体分类。
以奥氏体系类的钢由18%铬-8%镍为基本组成，各元素的加入量变化的不同，而开发各种用途的钢种。
以化学成分分类：
①．CR系列：铁素体系列、马氏体系列
②．CR-NI系列：奥氏体系列，异常系列，析出硬化系列。
以金相组织的分类：
①．奥氏体不锈钢
②．铁素体不锈钢
③．马氏体不锈钢
④．双相不锈钢
⑤．沉淀硬化不锈钢
不锈钢基础知识介绍(二)
不锈钢的定义是在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢是具有美观的表面
和良好的耐腐蚀性能，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的
一种，通常称为不锈钢。代表性能的有13铬钢，18-铬镍钢等高合金钢。
从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐
腐蚀的作用。
为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬。
特性和用途：
一般特性
◆表面美观以及使用可能性多样化
◆耐腐蚀性能好，比普通钢长久耐用
◆强度高，因而薄板使用的可能性大
◆耐高温氧化及强度高，因此能够抗火灾
◆常温加工，即容易塑性加工
◆因为不必表面处理，所以简便、维护简单
◆清洁，光洁度高
◆焊接性能好
各种不锈钢的特性和用途
钢号
特性用途
奥
氏
体
301
17Cr-7Ni-低碳
与304钢相比，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增
高，无磁性，但冷加工后有磁性。
列车、航空器、传送带、
车辆、螺栓、螺母、弹簧、
筛网
301L
17Cr-7Ni-0.1N-低碳
是在301钢基础上，降低C含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性；
通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足，保证
钢的强度。
铁道车辆构架及外部装
饰材料
作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温
强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化
现象（无磁性，使用温度-196℃~800℃）。
家庭用品（1、2类餐具、
橱柜、室内管线、热水器、
锅炉、浴缸），汽车配件
（风挡雨刷、消声器、模
制品），医疗器具，建材，
化学，食品工业，农业，
船舶部件
钢
304
18Cr-8Ni
304L
作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304刚相似，
但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未
进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度
-196℃~800℃。
应用于抗晶界腐蚀性要
求高的化学、煤炭、石油
产业的野外露天机器，建
材耐热零件及热处理有
困难的零件
18Cr-8Ni-低碳
304Cu
因添加Cu其成型性，特别是拔丝性和抗时效裂纹性好，故
可进行复杂形状的产品成形；其耐腐蚀性与304相同。
保温瓶、厨房洗涤槽、锅、
壶、保温饭盒、门把手、
纺织加工机器。
13Cr-7.7Ni-2Cu
在304钢的基础上，减少了S、Mn含量，添加N元素，防
止塑性降低，提高强度，减少钢材厚度。
构件、路灯、贮水罐、水
管304N1
18Cr-8Ni-N
与304相比，添加了N、Nb，为结构件用的高强度钢。构件、路灯、贮水罐
304N2
18Cr-8Ni-N
因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，
可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优（无磁性）。
海水里用设备、化学、染
料、造纸、草酸、肥料等
生产设备；照像、食品工
业、沿海地区设施、绳索、
CD杆、螺栓、螺母
316
18Cr-12Ni-2.5Mo
作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其
抗晶界腐蚀性优。
316钢的用途中，对抗晶
界腐蚀性有特别要求的
产品。
316L
18Cr-12Ni-2.5Mo低
碳
在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在430℃
-900℃温度下使用。
航空器、排气管、锅炉汽
包321
18Cr-9Ni-Ti
因添加了Ti元素，故其高温耐蚀性及高温强度较好。
汽车排气管、热交换机、
集装箱等在焊接后不热
处理的产品。
铁409L
11.3Cr-0.17Ti-低C、
N
素
体
在410钢的基础上，降低了含C量，其加工性，抗焊接变形，
耐高温氧化性优秀。
机械构造用件，发动机排
气管，锅炉燃烧室，燃烧
器。
410L
钢13Cr-低C
作为铁素体钢的代表钢种，热膨胀率抵，成形性及耐氧化性
优。
耐热器具、燃烧器、家电
产品、2类餐具、厨房洗
涤槽、外部装饰材料、螺
栓、螺母、CD杆、筛网
430
16Cr
在430钢中，添加了Cu、Nb等元素；其耐蚀性、成形性、
焊接性及耐高温氧化性良好。
建筑外部装饰材料，汽车
零件，冷热水供给设备。
430J1L
18-Cr0.5Cu-Nb-低
C.N
耐热性、耐磨蚀性良好，因含有Nb、Zr元素，故其加工性，
焊接性优秀。
洗衣机、汽车排气管、电
子产品、3层底的锅。
436L
18Cr-1Mo-Ti、Nb、
Zr低C、N
作为马氏体钢的代表钢，虽然强度高，但不适合于苛酷的腐
蚀环境下使用；其加工性好，依热处理面硬化（有磁性）。
刀刃、机械零件、石油精
练装置、螺栓、螺母、泵
杆、1类餐具（刀叉）。
马
氏
体
410
13Cr-低碳
淬火后硬度高，耐蚀性好（有磁性）。餐具（刀）、涡轮机叶片。
钢
420J1
13Cr-0.2C
淬火后，比420J1钢硬度升高（有磁性）。
刀刃、管嘴、阀门、板尺、
餐具（剪刀、刀）。