低碳钢：Wc ≤ 0.25%
中碳钢：Wc = 0.25% ~ 0.60%
高碳钢：Wc ≥ 0.6%
普通质量非合金钢
Ws ≤ 0.050%，Wp ≤ 0.045%
生产过程中不规定特别质量要求
优质非合金钢
Ws ≤ 0.035%，Wp ≤ 0.035%
生产过程有质量要求，主要用于机械结构件
特殊质量非合金钢
Ws ≤ 0.025%，Wp ≤ 0.025%
生产过程中严格控制质量与性能
碳素结构钢：用于制造机械零件和金属结构
非合金工具钢（碳素工具钢）：用于制造刀具、量具、模具
铸造碳钢：用于形状复杂、强度要求较高的铸件
按专业用途：锅炉用钢、矿用钢、钢轨钢、压力容器用钢等
按脱氧方法：沸腾钢、镇静钢、特殊镇静钢
牌号格式：Q + 屈服强度值 + 质量等级 + 脱氧方法
示例：Q235AF
Q：表示屈服强度
235：屈服强度为 235 MPa
A：质量等级（A、B、C、D，D 级最优）
F：脱氧方法为沸腾钢（Z 为镇静钢，TZ 为特殊镇静钢，Z、TZ 可省略）
常见牌号：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275
应用：
桥梁、高压线塔、房屋框架
螺栓、螺母、垫片、铆钉
链轮、模具拉杆、安全销
牌号格式：两位数字表示平均碳的质量分数（万分之几）
示例：
08F：平均 Wc = 0.08%，F 表示沸腾钢
45：平均 Wc = 0.45%
常见牌号：
低碳钢：08F、20
中碳钢：45
高碳钢：60、70、80
应用：机械零件，可进行热处理提高性能
牌号格式：T + 数字（数字表示碳的质量分数千分之几）
示例：
T7：平均 Wc = 0.7%
T10A：平均 Wc = 1.0%，A 表示高级优质钢
常见牌号：T7、T8、T9、T10、T12、T13
应用：刀具、量具、模具
牌号格式：ZG + 屈服强度值 - 抗拉强度值
示例：
ZG200-400：屈服强度 ≥ 200 MPa，抗拉强度 ≥ 400 MPa
ZG340-640：屈服强度 ≥ 340 MPa，抗拉强度 ≥ 640 MPa
应用：
大型齿轮、飞轮、火车车轮、车钩
电动机机座、截止阀阀体、变速箱壳体
特点：加入 S、Pb、Sn、Ca 等元素，提高切削性能
牌号：Y12、Y20、Y35、Y40Mn 等
Si、Mn：提高强度、硬度
S：引起"热脆性"
P：引起"冷脆性"
1.1 典型牌号：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275
1.2 碳含量：低碳（Wc ≤ 0.25%）
1.3 性能特点：强度中等，塑性、韧性好，焊接性能优良，价格低廉
1.4 主要用途：
建筑结构：桥梁、房屋框架、钢结构厂房
工程结构：高压线塔、护栏、广告牌支架
普通机械零件：螺栓、螺母、铆钉、轴套、垫片
轻型结构件：支架、拉杆、连接件
2.1 典型牌号：08F、15、20、45、60、70、80、85
2.2 碳含量：低碳至中高碳（0.08%～0.85%）
2.3 性能特点：
2.3.1 低碳钢（08F、15、20）：塑性好，焊接性好，强度较低，易于冷加工，08F为沸腾钢，表面质量好
2.3.2 中碳钢（如45钢）：综合力学性能良好，可通过热处理（调质）强化，具有良好的切削加工性
2.3.3 高碳钢（60、70、80、85）：强度、硬度高，塑韧性较低，耐磨性和弹性好
2.4 主要用途：
2.4.1 低碳钢：冷冲压件：汽车外壳、电器壳体；容器：储罐、管道；焊接件：焊接结构件
2.4.2 中碳钢：轴类零件：传动轴、主轴；齿轮：变速箱齿轮、传动齿轮；连杆：发动机连杆、机械连杆；机床零件：导轨、滑块
2.4.3 高碳钢：弹簧：螺旋弹簧、板簧；高强度结构件：高强度螺栓、销轴；工具坯料：工具手柄、连接件
3.1 典型牌号：T7、T8A、T9、T10A、T12、T13
3.2 碳含量：高碳（Wc ≥ 0.7%）
3.3 性能特点：
高硬度：淬火后硬度可达62～65HRC
耐磨性好：适用于低速切削和耐磨件
热硬性差：切削温度＞200℃时硬度明显下降
淬透性低：仅表层能淬硬，中心硬度低"
3.4 主要用途：
3.4.1 手工工具：锻造工具：锤子、凿子、冲头；切削工具：锉刀、锯条、刨刀；装配工具：扳手、钳子
3.4.2 刀具：低速切削刀具：车刀、刨刀、钻头；木工工具：木工锯、木工刨刀；农用工具：镰刀、锄头
3.4.3 量具：测量工具：卡规、样板、量规；检测工具：塞规、环规
3.4.4 模具：冲裁模具：小型冲头、凹模；拉伸模具：小型拉伸模；压铸模具：简单压铸模
4.1 典型牌号：ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640
4.2 碳含量：中低碳（Wc 约0.2%～0.6%）
4.3 性能特点：
4.3.1 低碳铸造钢（ZG200-400）：塑性、韧性较好，强度较低，焊接性能好
4.3.2 中高碳铸造钢（ZG340-640）：强度、硬度较高，耐磨性好，铸造性能较差
4.4 主要用途：
4.4.1 重型机械零件：大型齿轮：矿山机械齿轮、重型机床齿轮；大型飞轮：发动机飞轮、冲床飞轮；机架结构：机床床身、压力机机架
4.4.2 工程设备：铁路设备：火车车轮、车钩、转向架；建筑机械：挖掘机斗齿、推土机履带板；起重设备：吊钩、滑轮
4.4.3 设备基础件：动力设备：电动机机座、发电机机座；传动系统：变速箱壳体、减速器箱体；流体设备：截止阀阀体、泵壳
5.1 典型牌号：Y12、Y20、Y30、Y35、Y40Mn、Y45Ca
5.2 碳含量：中低碳（Wc 约0.12%～0.45%）
5.3 性能特点：切削加工性能优异：切削力小，排屑顺畅；刀具寿命长：减少刀具磨损；表面质量好：加工表面光洁度高；力学性能略低：强度、韧性略低于同碳量普通钢
5.4 主要用途：
5.4.1 自动机床加工零件：紧固件：螺丝、螺母、垫圈；连接件：轴销、套筒、衬套；标准件：螺钉、螺栓
5.4.2 办公设备零件：复印机零件：齿轮、轴套、导轨；打印机零件：打印头支架、进纸辊；照相机零件：快门部件、镜头座
5.4.3 家用电器零件：钟表零件：齿轮、轴、发条；小五金件：锁芯、铰链、把手；电子产品：连接器、插头、插座
来源：中等职业教育国家规划教材《机械基础》第 3-2-1 节 整理补充：包括分类、牌号、性能、用途及元素影响等内容
改善力学性能（强度、韧性、硬度）
获得特殊性能（耐蚀、耐热、耐磨）
优化工艺性能（焊接性、切削性）
硅(Si)：提高弹性极限、耐热性，脱氧剂
锰(Mn)：提高强度、韧性、淬透性，脱硫剂
铬(Cr)：提高耐蚀性、抗氧化性、淬透性
镍(Ni)：提高韧性、耐蚀性，稳定奥氏体
钼(Mo)：提高热强性、淬透性，防止回火脆性
钨(W)：提高红硬性、耐磨性
钒(V)：细化晶粒，提高强度、韧性
钛(Ti)、铌(Nb)：细化晶粒，防止晶间腐蚀
硼(B)：显著提高淬透性
核心特点：低碳(wc<0.2%)+少量Mn为主合金化
牌号体系：Q+屈服强度+质量等级
质量等级：A→B→C→D→E→F依次提高（冲击韧性、纯净度）
典型牌号：
Q355：桥梁、建筑结构通用牌号
Q460：鸟巢、大型场馆用
Q690D：重型工程机械
主要用途：
大型工程结构（桥梁Q420、高层建筑Q460）
压力容器（Q345R）、锅炉（Q620g）
车辆制造（Q390）、船舶（Q420）
技术原理：Cu、Cr、P等元素促进致密氧化膜形成
牌号标记：数字后加NH（耐候）或GNH（高耐候）
典型牌号：
Q355NH：焊接耐候钢，电力铁塔、通信塔
Q295GNHL：高耐候钢，集装箱、铁道车辆
应用优势：免涂装或减少维护，使用寿命延长
汽车大梁钢：09MnREL、16MnL（轻量化、高承载）
钢筋用钢：20MnSi、20MnSiV（Ⅲ级螺纹钢主力）
铁道用钢：
重轨：U71Mn、U75V（高耐磨、耐接触疲劳）
轻轨：55Q、45SiMnP（城市轨道交通）
Q+上屈服强度值+质量等级
质量等级：A（最低）→F（最高）
特殊用途标记：NH（耐候）、g（锅炉）、L（汽车大梁）
举例：Q355NH、Q460C、Q550D
两位数字(wc万分之几)+合金元素+数字(含量%)
含量<1.5%不标，1.5-2.49%标2，以此类推
质量级别：优质钢(不标)、高级优质钢(A)、特级优质钢(E)
举例：
20MnVB：wc≈0.20%，Mn、V、B均<1.5%
40Cr：wc≈0.40%，Cr<1.5%
37SiMn2MoV：wc≈0.37%，Si<1.5%，Mn≈2%，Mo、V<1.5%
碳含量标注规则：
wc<1%：标千分数（如9SiCr，wc≈0.9%）
wc≥1%：不标（如CrWMn，wc>1%）
合金元素表示：同合金结构钢
举例：9Mn2V、5CrNiMo
不标碳含量+合金元素符号及含量
举例：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2
G+Cr含量(千分之几)+其他元素
举例：
GCr15：wCr≈1.5%
GCr15SiMn：额外含Si、Mn
碳含量精确标注：
wc≥0.04%：两位小数（如15CrMoV）
wc≤0.03%：三位小数（如022Cr18Ni10N）
举例：06Cr19Ni10、12Cr13
3.1.1 合金渗碳钢
成分特点：低碳(0.1-0.25%C)+Ni、Cr、Mn提高淬透性
热处理：渗碳+淬火+低温回火
组织特点：表面高碳马氏体（高硬度），心部低碳马氏体/贝氏体（高韧性）
典型应用：
20Cr：一般渗碳件
20CrMnTi：汽车齿轮主力材料（差速器、变速箱）
20CrMnMo：重型齿轮、石油钻机零件
3.1.2 合金调质钢
成分特点：中碳(0.3-0.5%C)+Cr、Mn、Ni、B提高淬透性
热处理：淬火+高温回火（500-650℃）
性能特点：强韧性最佳配合（回火索氏体组织）
典型应用：
40Cr：应用最广，轴类、连杆、螺栓
40MnB：40Cr替代品（节Ni、Cr）
35CrMo：重要调质件，石油钻杆
3.1.3 合金弹簧钢
成分特点：高碳(0.5-0.7%C)+Si、Mn提高弹性极限
热处理：淬火+中温回火（350-500℃）
典型牌号：
55Si2Mn：汽车板簧主力
60Si2Mn：重型车辆板簧、螺旋弹簧
50CrVA：高级弹簧，气门弹簧、仪表弹簧
3.1.4 超高强度钢
强度等级：σb≥1500MPa
实现途径：二次硬化、马氏体时效、形变热处理
应用领域：航空起落架、火箭壳体、高压气瓶
3.2.1 性能要求：高硬度(61-65HRC)、高耐磨性、高接触疲劳强度、尺寸稳定性好
3.2.2 典型牌号：
GCr15：中小型轴承，占轴承钢产量80%以上
GCr15SiMn：大型、特大型轴承
热处理：球化退火+淬火+低温回火
3.3.1 合金工具钢分类:
量具刃具钢：9SiCr（低变形）、CrWMn（微变形）
冷作模具钢：Cr12MoV（高耐磨）、9Mn2V（低合金）
热作模具钢：5CrNiMo（锤锻模）、3Cr2W8V（压铸模）
塑料模具钢：3Cr2Mo（P20预硬钢）
3.3.2 高速工具钢:
核心特性：红硬性（600℃仍保持高硬度）
合金特点：高W、Mo、Co、V含量
典型牌号：
W18Cr4V：传统高速钢，通用刀具
W6Mo5Cr4V2：韧性较好，复杂刀具
W2Mo9Cr4VCo8：高性能，难加工材料刀具
3.4.1 不锈钢分类：
铬不锈钢（马氏体、铁素体）：
12Cr13：餐具、刃具
68Cr17：刀具、轴承
铬镍不锈钢（奥氏体）：
06Cr19Ni10(304)：厨具、食品设备、建筑装饰
022Cr17Ni12Mo2(316L)：耐腐蚀性更优，化工设备
3.4.2 耐热钢分类：
抗氧化钢：26Cr18Mn12Si2N（炉用构件）
热强钢：15CrMo、12Cr1MoV（锅炉管道、汽轮机叶片）
高锰钢(ZGMn13)：抗冲击磨损，破碎机颚板、铁路道岔
使用特点：使用时表面加工硬化，内部保持韧性
优良的铸造性能：流动性好，收缩率小，适于复杂铸件
良好的切削加工性：石墨起断屑和润滑作用
优异的减振性：石墨能吸收振动能量
良好的耐磨性：石墨有自润滑作用
低的缺口敏感性：对表面缺陷不敏感
较高的抗压强度：接近钢材
成本低廉：原材料广泛，工艺简单
塑性、韧性差：一般不承受冲击载荷
抗拉强度较低：显著低于钢材
焊接性能差：焊接时易产生裂纹
石墨形态：片状石墨
断口颜色：暗灰色，故得名灰铸铁
组织实质：在非合金钢基体上分布片状石墨
力学性能特点：
石墨严重割裂基体，显著降低抗拉强度、塑性、韧性
石墨越多、尺寸越大、分布越不均匀，性能越差
对抗压强度影响不大，抗压强度接近钢材
突出优点：
优良的铸造性能（流动性好、收缩小）
良好的切削加工性
优异的减振性（减振系数是钢的6-10倍）
较低的缺口敏感性
格式：HT + 数字
含义解析：
HT：“灰”“铁”汉语拼音首字母
数字：表示最低抗拉强度（MPa）
牌号举例解析：
HT150：表示最低抗拉强度为150MPa的灰铸铁
HT250：表示最低抗拉强度为250MPa的灰铸铁
2.4.1 HT100
性能等级：最低强度级别
主要用途：
低载荷不重要的零件
支架、手轮、端盖、窨井盖
2.4.2 HT150
性能等级：中等强度
主要用途：
承受中等载荷的零件
台虎钳、轴承座、齿轮箱
2.4.3 HT200/HT250
性能等级：较高强度
主要用途：
承受较大载荷的零件
机床床身、底座、气缸、液压缸、飞轮
2.4.4 HT300/HT350
性能等级：高强度级别
主要用途：
承受高载荷的重要零件
齿轮、凸轮、车床卡盘、高压液压缸
生产方式：白口铸铁经长时间退火处理
石墨形态：团絮状石墨
名称来源：“可锻”形容其较好的塑性韧性，实际不可锻
与灰铸铁对比：
团絮状石墨对基体割裂作用大大减轻
既有较高强度，又有较好的塑性韧性
性能优于灰铸铁
现状与发展：
曾是性能最好的铸铁
现在有被球墨铸铁取代的趋势
主要因生产率低、成本高
格式：KT□ + 数字 - 数字
含义解析：
KT：可锻铸铁标识
□位置字母：
H：黑心可锻铸铁（铁素体基体）
Z：珠光体可锻铸铁
第一组数字：最低抗拉强度（MPa）
第二组数字：断后伸长率（%）
牌号举例解析：
KTH300-06：最低抗拉强度300MPa、断后伸长率6%的黑心可锻铸铁
KTZ550-04：最低抗拉强度550MPa、断后伸长率4%的珠光体可锻铸铁
黑心可锻铸铁系列
KTH300-06/330-08：应用：弯管、三通、管道配件、低压阀门
KTH350-10/370-12：应用：轮壳、电动机壳、阀壳、汽车后桥外壳
珠光体可锻铸铁系列
KTZ450-06/550-04：应用：曲轴、连杆、齿轮、摇臂
KTZ650-02/700-02：应用：高性能要求的重载零件
生产方式：浇注前进行球化处理（加入球化剂）
石墨形态：球状石墨
性能地位：当前综合性能最好的铸铁
力学性能优势：
球状石墨对基体割裂作用最小
充分发挥基体性能潜力
抗拉强度、塑性、韧性接近相应铸钢
应用优势：
兼有铸铁与钢双重优点
可替代非合金钢、合金钢、可锻铸铁
格式：QT + 数字 - 数字
含义解析：
QT：“球”“铁”汉语拼音首字母
第一组数字：最低抗拉强度（MPa）
第二组数字：断后伸长率（%）
牌号举例解析：
QT400-15：最低抗拉强度400MPa、断后伸长率15%
QT600-3：最低抗拉强度600MPa、断后伸长率3%
高塑性球墨铸铁
QT400-15/QT450-10：特点：高塑性、良好韧性；应用：阀体、农机犁刀、汽车零件、机床零件
中高强度球墨铸铁
QT500-7/QT600-3：特点：较高强度、一定塑性；应用：机油泵齿轮、轴瓦、轻型齿轮
高强度球墨铸铁
QT700-2/QT800-2：特点：高强度、耐磨；应用：柴油机曲轴、凸轮轴、气缸套、机床主轴
QT900-2：特点：超高强度、耐磨；应用：变速箱齿轮、刹车盘、发动机连杆
开发时间：20世纪60年代新型铸铁
生产方式：铁水加蠕化剂处理
石墨形态：蠕虫状石墨（介于片状与球状之间）
性能定位：
力学性能：介于HT与QT之间，略低于QT
铸造性能：介于HT与QT之间，优于QT
耐热疲劳性：优于其他铸铁
综合优势：兼具良好铸造性和较好力学性能
格式：RuT + 数字
含义解析：
RuT：“蠕”“铁”标识
数字：最低抗拉强度（MPa）
牌号举例解析：
RuT300：最低抗拉强度300MPa的蠕墨铸铁
RuT450：最低抗拉强度450MPa的蠕墨铸铁
中低强度蠕墨铸铁
RuT300/RuT350：应用：增压机废气进气壳体、汽车底盘零件、排气管
中高强度蠕墨铸铁
RuT400/RuT450：应用：内燃机缸体、联轴器、制动盘、液压件
RuT500：应用：高载荷内燃机缸体、气缸套、重型制动盘
石墨形态：无石墨，碳全部以渗碳体形式存在
断口颜色：银白色，故称白口铸铁
性能特点：
硬度极高，脆性极大
难以切削加工
应用现状：机械工业中很少直接使用
耐磨件坯料：需经退火处理成可锻铸铁
特殊耐磨件：需极高硬度和耐磨性的场合