钢材基础知识

钢材基础知识钢材基础知识 钢是指以铁为主要元素、含碳量一般在2以下并含有其他元素的铁碳合金。 根据分类目的的不同，可以按照不同的方法对钢进行分类。常用的分类方法有 按冶金方法分类、按化学成分分类、按冶金质量分类、按金相组织分类、按使用 加工方法和按用途分类。 1. 按冶金方法分类 根据冶炼方法和冶炼设备的不同，钢材可以分为电炉钢、平炉钢和转炉 钢三大类。 电炉钢还可以分为电弧炉钢、 感应炉钢、 真空感应炉钢和电渣炉钢等。 转炉钢还可以分为底吹、侧吹、顶吹和纯氧吹炼等转炉钢。平炉钢多为碱性，平 炉钢由于冶炼时间长、能耗高，在我国已被逐步淘汰。 2. 按化学成分分类 根据国家标准 GB/T13304-91，按照化学成分分类可以把钢分为非合金 钢、 低合金钢和合金钢。 非合金钢是铁-碳合金， 其中含有少量有害杂质元素 （如 硫、磷等）和在脱氧过程中引进的一些元素（如硅/锰等）。非合金钢有两类 碳素结构钢和高级碳素结构钢。 低合金钢是在碳素结构钢的基础上加入少量合金 元素（一般含量小于 3.5），用以提高钢的性能。合金钢是为了改善钢的某些 性能而特意加入一定量合金元素的钢。根据钢中所含合金元素，合金钢又可分为 锰钢、铬钢、硅锰钢、铬锰钢、铬锰钼钢等很多类。 3. 按冶金质量分类 按冶金质量分类钢可以分为优质钢、高级优质钢和特级优质钢。 4. 按金相组织分类 按钢的金相组织分类可分为铁素体型、奥氏体型、珠光体型、马氏体型、 贝氏体型、双相（如马氏体/铁素体）类型等。 5. 按使用加工方法分类 按照在钢材使用时的制造加工方式可以将钢分为压力加工用钢、切削加 工用钢和冷顶锻用钢。 6. 按用途分类 按照用途不同可以把钢分为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金高强 度结构钢、合金结构钢、弹簧钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、轴承 钢、不锈耐酸钢、耐热钢和电工用硅钢十二大类。 为了满足专门用途的需要，由上述钢类又派生出一些为专门用途的钢，统称为专 门钢。它们包括焊接用钢、钢轨钢、铆螺钢、锚链钢、地质钻探管用钢、船用 钢、汽车大梁用钢、矿用钢、压力容器用钢、桥梁用钢、锅炉用钢、焊接气瓶用 钢、车辆车轴用钢、机车车轴用钢、耐侯钢和管线钢等。 各钢种的主要特点及用途各钢种的主要特点及用途 1.1.碳素结构钢碳素结构钢 a.牌号表示方法 钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音”Q”、屈服点数值（单位为 MPa） 在标准中现含有 Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 五个牌号，它们的主要 区别在于化学成分（主要是碳含量）和力学性能不同。 b.主要特点和用途 碳素结构钢按钢中硫、磷含量划分质量等级。 碳素结构钢是一种普通碳素钢，不含合金元素，通常也称为普碳钢。在各类 钢中碳素结构钢的价格最低，具有适当的强度、良好的塑性、韧性、工艺性能和 加工性能。这类钢的产量最高，用途很广，多轧制成板材、型材（圆、方、扁、 工、槽、角等）、线材和异型材，用于制造厂房、桥梁和船舶等建筑工程结构。 这类钢材一般在热轧状态下直接使用。 2.2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢 钢的牌号采用阿拉伯数字或阿拉伯数字和化学元素符号表示。以二位阿拉伯 数字表示平均含碳量（以万分之几计），例如“ 08F”、“45”、“65Mn”。 a.执行标准和牌号 国家标准 GB/T699-1999 规定了优质碳素结构钢的牌号、化学成分、力学性 能等技术条件以及钢材的试验方法和验收规则。 标准中现有“08F”、“45”、“85”、“70Mn”等三十一个牌号。 b.主要特点和用途 优质碳素结构钢牌号的区别主要在于含碳量不同。通常根据含碳量将优质碳 素结构钢分为低碳钢 （C0.25） 、 中碳钢C 0.25-0.60和高碳钢C 0.60。 低碳钢主要用于冷加工和焊接结构，在制造受磨损零件时，可进行表面渗碳。中 碳钢主要用于强度要求较高的机械零件，根据要求的强度不同，进行淬火和回火 处理。 高碳钢主要用于制造弹簧和耐磨损机械零件。这类钢一般都在热处理状态 下使用。有时也把其中的“65”、“70”、“85”、“65Mn”四个牌号称为 优质碳素弹簧钢。 优质碳素结构钢产量较高，用途较广。多轧制或锻制成圆、方、扁等形状比 较简单的型材，供使用单位再加工成零、部件来使用。这类钢一般需经正火或调 质等热处理后使用，多用于制作机械产品一般的结构零、部件。 3.3.低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢 a. 牌号表示方法 钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音”Q”、屈服点数值、质量等级符号（A、 B、C、D、E）三部分按顺序排列组成，例如Q390A、Q420E。 b.执行标准和牌号 国家标准 GB/T1591-94 规定了低合金高强度结构钢的牌号、化学成分、力 学性能等技术要求以及钢材的试验方法和检验规则。标准中现含有“Q295”、 “Q345”、“Q390”、“Q420”、“Q460”五个牌号，区别在于化学成分 和力学性能上的差异。 c. 主要特点和用途 低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上，加入少量合金元素（一般不 超过 3）冶炼的低合金钢。过去曾经称其为普通低合金钢或低合金结构钢。这 类钢碳含量低（不超过 0.2），合金元素主要有钒、铌、钛、锰、硼等，这类 钢与碳素结构钢相比，强度较高、韧性好，有较好的加工性能、焊接性能和耐蚀 性。 低合金高强度结构钢钢材品种主要有热轧型钢、棒材和钢板。这类钢材广泛地应 用于制造锅炉、桥梁、化工、矿山、船舶等设备。 4.4.合金结构钢合金结构钢 a. 牌号表示方法 钢的牌号采用阿拉伯数字和化学元素符号表示。采用二位阿拉伯数字表示平 均碳含量（以万分之几计），放在牌号头部。合金元素含量表示方法为当平均 合金元素含量低于 1.5时，牌号中仅标明元素，一般不标明含量；当平均合金 元素含量为 1.50-2.49, 2.50-3.49 时， 相应地在合金元素符号后面加上 。 例如碳、铬、锰、硅的平均含量分别为0.35、1.25、0.95、1.25的合 金结构钢，其牌号表示为 35CrMnSi；碳、铬、镍的平均含量分别为 0.12、 0.75、2.95的合金结构钢，牌号表示为 12CrNi3。 b. 执行标准和牌号 国家标准 GB/T3077-1999 规定了合金结构钢的牌号、化学成分、力学性能、 低倍组织、表面质量、脱碳层深度、非金属夹杂物等方面的技术要求。 标准中现含有二十四个钢组（或称钢种），共计七十七个牌号。钢组是按钢 中所含有的合金元素来划分的，每个钢组都含有多个牌号。例如Cr 钢组含有 “15 Cr”、“50Cr”等八个牌号。 c. 主要特点和用途 合金结构钢是在碳素结构钢的基础上，加入一种或几种合金元素，用以提高 钢的强度、韧性和淬透性。根据化学成分（主要是含碳量）、热处理工艺和用途 的不同，又可分为渗碳钢、调质钢和氮化钢。 合金结构钢的钢材品种主要有热轧棒材和厚钢板、 薄钢板、 冷拉钢、 锻造扁钢等。 这类钢材主要用于制造截面尺寸较大的机械零件，广泛用于制造汽车、船舶、重 型机床等交通工具和设备的各种传动件和紧固件。 5.5.弹簧钢弹簧钢 a. 牌号表示方法 按照化学成分，弹