北方重工产品用金属材料推荐手册

1 前言

本手册旨在为北方重工产品设计、工艺及采购人员提供金属材料选用的推荐指南。手册基于北方重工多年来的产品实践，结合国内外相关标准，针对不同工况、性能要求和成本因素，给出了常用的金属材料牌号、特性及应用示例，以供参考。

2 金属材料选用原则

选用金属材料时应综合考虑以下因素：

• 力学性能：强度、硬度、韧性、疲劳性能等；
• 物理性能：密度、导热性、导电性、热膨胀系数等；
• 化学性能：耐蚀性、抗氧化性等；
• 工艺性能：铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性、热处理工艺性等；
• 经济性：材料成本、加工成本、使用寿命等；
• 资源与环保：材料可获得性、回收利用率等。

3 推荐金属材料

3.1 碳素结构钢

| 牌号 | 标准 | 主要特性 | 典型应用 |
|------|------|----------|----------|
| Q235 | GB/T 700 | 塑性、焊接性好，强度适中 | 一般结构件、焊接件、支架 |
| Q345 | GB/T 1591 | 综合力学性能好，低温韧性较好 | 桥梁、船舶、压力容器、重型机械 |
| 45 | GB/T 699 | 中碳钢，调质后综合力学性能好 | 轴类、齿轮、连杆、螺栓 |

3.2 合金结构钢

| 牌号 | 标准 | 主要特性 | 典型应用 |
|------|------|----------|----------|
| 20CrMnTi | GB/T 3077 | 淬透性较高，渗碳后耐磨性好 | 齿轮、轴、变速器零件 |
| 40Cr | GB/T 3077 | 调质后综合力学性能好，淬透性较好 | 轴、齿轮、连杆、螺栓 |
| 42CrMo | GB/T 3077 | 高强度、高韧性，淬透性好 | 大型齿轮、轴、连杆、弹簧 |
| 35CrMo | GB/T 3077 | 高温强度好，蠕变强度高 | 汽轮机、锅炉、高温高压螺栓 |

3.3 不锈钢

| 牌号 | 标准 | 主要特性 | 典型应用 |
|------|------|----------|----------|
| 304 | GB/T 20878 | 耐蚀性、耐热性、低温强度好 | 食品设备、化工设备、管道 |
| 316 | GB/T 20878 | 耐蚀性优于304，尤其耐点蚀 | 海洋环境、化工、医疗设备 |
| 410 | GB/T 20878 | 马氏体不锈钢，强度高，耐蚀性一般 | 泵轴、阀门、螺栓 |
| 2205 | GB/T 21833 | 双相不锈钢，强度高，耐应力腐蚀 | 化工、石油、海洋工程 |

3.4 工具钢

| 牌号 | 标准 | 主要特性 | 典型应用 |
|------|------|----------|----------|
| T10 | GB/T 1298 | 高硬度、高耐磨性 | 刀具、量具、模具 |
| Cr12MoV | GB/T 1299 | 高耐磨性、淬透性好 | 冷作模具、冲头 |
| H13 | GB/T 1299 | 热作模具钢，高温强度好 | 热锻模、压铸模 |

3.5 铸铁

| 牌号 | 标准 | 主要特性 | 典型应用 |
|------|------|----------|----------|
| HT200 | GB/T 9439 | 铸造性好，减震性好 | 机床床身、箱体、支架 |
| QT450-10 | GB/T 1348 | 强度、韧性较好 | 曲轴、齿轮、阀体 |
| RuT300 | GB/T 26655 | 蠕墨铸铁，强度高，热疲劳性好 | 发动机缸体、缸盖、制动盘 |

3.6 铝合金

| 牌号 | 标准 | 主要特性 | 典型应用 |
|------|------|----------|----------|
| 6061 | GB/T 3190 | 中等强度，焊接性好，耐蚀 | 结构件、车辆、船舶 |
| 7075 | GB/T 3190 | 高强度，耐蚀性一般 | 航空、模具、高强度零件 |
| ZL104 | GB/T 1173 | 铸造性好，气密性好 | 壳体、泵体、汽车零件 |

3.7 铜合金

| 牌号 | 标准 | 主要特性 | 典型应用 |
|------|------|----------|----------|
| H62 | GB/T 5231 | 强度高，耐蚀，加工性好 | 销钉、螺母、垫圈、导管 |
| QAl9-4 | GB/T 5231 | 耐磨、耐蚀，强度高 | 轴承、齿轮、蜗轮 |
| ZQSn6-6-3 | GB/T 1176 | 耐磨、耐蚀，铸造性好 | 轴承、衬套、阀体 |

4 材料选用建议

• 一般结构件：优先选用Q235、Q345等碳素结构钢，成本低，工艺性好。
• 承受载荷的零件：根据载荷大小和工况，选用45、40Cr、42CrMo等合金结构钢，并进行适当的热处理。
• 耐磨零件：选用20CrMnTi、Cr12MoV、H13等，进行渗碳、淬火等处理。
• 耐腐蚀零件：选用304、316、2205等不锈钢，或根据介质选择铜合金、铝合金。
• 大型铸件：选用HT200、QT450-10、RuT300等铸铁，或铸钢、铸造铝合金。
• 轻量化零件：选用6061、7075等铝合金，或镁合金、钛合金。

5 注意事项

• 材料选用应符合相关国家标准和行业标准。
• 对于特殊工况（高温、高压、腐蚀、磨损等），应进行专项试验和评估。
• 材料代用时需经过设计、工艺部门审批。
• 本手册中的材料数据仅供参考，具体性能以材料质保书为准。

6 附录

6.1 常用金属材料热处理工艺

• 退火：消除内应力，软化组织，便于加工。
• 正火：细化晶粒，均匀组织，提高切削性能。
• 淬火：提高硬度和耐磨性。
• 回火：消除淬火应力，调整强度、韧性和硬度。
• 调质：淬火+高温回火，获得良好的综合力学性能。
• 渗碳：提高表面硬度和耐磨性，心部保持韧性。
• 渗氮：提高表面硬度和耐蚀性，热处理变形小。

6.2 常用金属材料对照表

| 中国 | 美国 | 日本 | 德国 |
|------|------|------|------|
| Q235 | A36 | SS400 | S235JR |
| 45 | 1045 | S45C | C45 |
| 40Cr | 5140 | SCr440 | 41Cr4 |
| 304 | 304 | SUS304 | X5CrNi18-10 |
| 6061 | 6061 | A6061 | AlMg1SiCu |

注：本手册将根据技术发展定期更新，最新版本请咨询技术部门。

编制单位：北方重工技术中心
发布年份：2025年
版本号：V1.0