（一）金屬材料
1．黑色金屬
黑色金屬一般是指鋼鐵材料，鋼鐵材料是工業中應用最廣、用量最多的金屬材料，它們是以鐵為基的合金。含碳量小于2.11%（重量）的合金稱為鋼；而含碳量大于2.11%（重量）的合金稱為生鐵。工程實際中用的鋼和鑄鐵除含鐵、碳以外，還含有其它元素，其中一類是雜質元素，如硫、磷、氫等，另一類是根據使用性能和工藝性能的需要，有意加入的合金元素，常見有鉻、鎳、錳和鈦等，鐵碳合金中加入上述元素就成了合金鋼或合金鑄鐵。
（1）鋼及其合金的分類和牌號表示方法
鋼中主要化學元素為鐵，另外還含有少量的碳、硅、錳、硫、磷、氧和氮等，這些少量元素對鋼材性質影響很大。鋼中碳的含量對鋼的性質有決定性影響，含碳量低，鋼的強度較低，但塑性大，延伸率和沖擊韌性高，鋼質較軟，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高，鋼的強度高、塑性小、硬度大、性脆和不易加工。硫、磷為鋼中有害元素，含量稍多會嚴重影響鋼的塑性和韌性，磷使鋼顯著產生冷脆性，硫則產生熱脆性。硅、錳為有益元素，它們能使鋼材強度、硬度提高，而塑性、韌性不顯著降低。
鋼的力學性能（如抗拉強度、屈服強度、伸長率、沖擊韌度和硬度等）決定于鋼的成分和金相組織。鋼的成分一定時，其金相組織主要決定于鋼的熱處理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影響最大。
例題1：碳的含量對鋼的性質有決定性的影響，當含碳量低時，其性能表現為（ ）。
A．強度高，塑性、韌性低 B．塑性小，性脆，硬度大
C．強度低，塑性、韌性高 D．強度高，塑性、韌性也較高
答案：C．強度高，塑性、韌性低
例題2：鋼的成分確定后，其力學性能主要取決于（ ）。
A．鋼的沖擊韌性 B．碳的含量
C．有害元素含量 D．鋼的金相組織
答案：D．鋼的金相組織
1） 鋼的分類。我國鋼的分類標準（GB/T13304—1991）是參照國際標準ISO4948/1和ISO4948/2鋼分類而制訂的。
