钢材手册--钢铁材料的基本知识教材

钢铁手册 第一章 钢铁材料的基本知识 一、钢铁材料的分类 二、钢铁产品牌号的表示方法 三、钢铁材料的使用性能 四、钢铁材料的工艺性能和试验 五、钢铁材料的热处理 六、合金元素对钢的性能影响 七、钢铁产品有关术语 八、钢材的标记 九、钢材理论质量计算公式 十、钢材的保管 第二章 钢铁原料及制品 一、生铁 二、铁合金 三、铸铁 四、铸钢 五、锻钢 六、钢坯 第三单 钢的品种及技术性能 一、结构钢 二、工具钢 三、轴承钢 四、特种钢 五、专业用钢 第四章 型钢 通用型钢 专业用钢 冷弯型钢 线材 钢板 钢带 无缝钢管 焊接钢管 铸铁管 钢丝 钢丝绳 电工用钢 高温合金 耐蚀合金 精密合金 软磁合金 变形永磁合金 第五章 钢板和钢带 第六章 钢管和铸铁管 第七章 钢丝和钢丝绳 第八章 特殊含金和钢材 弹性合金 膨胀合金 精密电阻合金 热双金属和其他特殊合金 第九章 附录 常用计量单位（新旧）对照换算 常用线规号与公称直径对照表 黑色金属硬度及强度换算值 主要钢铁生产企业 贸易知识 第一章 钢铁材料的基本知识 一、钢铁材料的分类 1．生铁的分类 钢铁材料通常是指铁碳合金，按含碳量的大小分类，含碳量(质量分数)大于 2％的为生铁，小于 2％的 为钢，含碳量(质量分数)小于 0．04％的为工业纯铁。 1．生铁的分类(见表 1．1) 表 1-1 生铁的分类 分类方法分类名称 (1)炼钢生铁 1．按用途分 (2)铸造生铁 说明 炼钢生铁是指用于平炉、转炉炼钢的生铁，一般含硅量较低(不大于 1.75％)，含硫量较高(不 大于 0.07％)，质硬而脆，断口呈白色，也称白口铁 铸造生铁是指用于铸造各种生铁铸件的生铁，一般含硅量较高(达 3.75％)，含硫量稍低(不大 于 0.06％)，断口呈灰色，也称灰口铁 (1)普通生铁 普通生铁是指不含其他合金元素的生铁，如炼钢生铁、铸造生铁均属此类 1)天然合金生铁——用含有共生金属的铁矿石或精矿、用还原剂还原而制成的一种特殊生铁， 2．按化学成分分 (2)特种生铁 可用来炼钢及铸造 2)铁合金——在炼铁时特意加入其他成分的元素， 炼成含有多种合金元素的特种生铁， 其品种 较多，如锰铁、硅铁、铬铁等，是炼钢的原料之一，也可用于铸造 注：成分含量皆指质量分数。 2．铸铁的分类 2006-08-25 16:20:00 表 1-2 铸铁的分类 分类方法分类名称 (1)灰铸铁 说明 这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学 性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中 白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不 (2)白口铸铁能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。由于其具有很高的表面硬度和耐磨性， 又称激冷铸铁或冷硬铸铁 (3)麻口铸铁 (1)普通铸铁 麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极 少应用 是指不含任何合金元素的铸铁，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等 是在普通铸铁内加入一些合金元素， 用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁。 如各种耐蚀、 耐热、耐磨的特殊性能铸铁 1．按断口 颜色分 2．按化学 成分分(2)合金铸铁 (1)普通灰铸铁 参见“灰铸铁” (2)孕育铸铁 这是在灰铸铁基础上，采用“变质处理”而成，又称变质铸铁。其强度、塑性和韧性均比一般灰 铸铁好得多，组织也较均匀。主要用于制造力学性能要求较高，而截面尺寸变化较大的大型铸件 可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成， 比灰铸铁具有较高的韧性， 又称韧性铸铁。 它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件 简称球铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而 (4)球墨铸铁获得的。它和钢相比，除塑性、韧性稍低外， 其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料， 在机械工程上应用广泛 (5)特殊性能铸 这是一种有某些特性的铸铁，根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。大都 铁属于合金铸铁，在机械制造上应用较广泛 3．按生产 (3)可锻铸铁 方法和组 织性能分 3．钢的分类 2006-08-25 17:03:00 表 1-3 钢的分类 分类方法分类名称说明 碳素钢是指钢中除铁、碳外，还含有少量锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金，按其含碳量的不同 可分为： (1)碳素钢 1．按化学 成分分 (2)合金钢 1)低碳钢——含碳量 wc≤0.25％ 2)中碳钢——含碳量 wc0.25％～0.60％ 3)高碳钢——含碳量 wc0.60％ 为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，加入一些合金元素而炼成的钢，如铬钢、锰钢、铬 锰钢、铬镍钢等。按其合金元素的总含量，可分为： 1)低合金钢——合金元素的总含量≤5％ 2)中合金钢——合金元素的总含量 5％～10％ 3)高合金钢——合金元素的总含量10％ 2．按冶炼 (1)转炉钢 用转炉吹炼的钢，可分为底吹、侧吹、顶吹和空气吹炼、纯氧吹练等转炉钢；根据炉衬的不同， 又分酸性和碱性两种 用平炉炼制的钢，按炉衬材料的不同分为酸性和碱性两种，一般平炉钢多为碱性 用电炉炼制的钢，有电弧炉钢、感应炉钢及真空感应炉钢等。工业上大量生产的，是碱性电弧炉 钢 属脱氧不完全的钢，浇注时在钢锭模里产生沸腾现象。其优点是冶炼损耗少、成本低、表面质量 设备分(2)平炉钢 (3)电炉钢 3．按浇注 前脱氧程 度分 (1)沸腾钢及深冲性能好；缺点是成分和质量不均匀、抗腐蚀性和力学强度较差，一般用于轧制碳索结构钢 的型钢和钢板 (2)镇静钢 属脱氧完全的钢，浇注时在钢锭模里钢液镇静，没有沸腾现象。其优点是成分和质量均匀；缺点 是金属的收得率低，成本较高。一般合金钢和优质碳素结构钢都为镇静钢 (3)半镇静钢脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢之间的钢，因生产较难控制．目前产量较少 (1)普通钢 4．按钢的 品质分(2)优质钢 钢中含杂质元素较多，含硫量ws 一般≤O．05％，含磷量wP≤0.045％，如碳素结构钢、低合金 结构钢等 钢中含杂质元素较少，含硫及磷量 ws、wp，一般均≤0.04％，如优质碳素结构钢、合金结构钢、 碳素工具钢和合金工具钢、弹簧钢、轴承钢等 (3) 高 级 优 质钢中含杂质元素极少，含硫量 ws 一般≤O．03％，含磷量 wP≤0.035％，如合金结构钢和工具钢 钢等。高级优质钢在钢号后面，通常加符号“A”或汉字“高” ，以便识别 1)建筑及工程用结构钢——简称建造用钢，它是指用于建筑、桥梁、船舶、锅炉或其他工程上制 (1)结构钢 作金属结构件的钢。如碳素结构钢、低合金钢、钢筋钢等 2)机械制造用结构钢——是指用于制造机械设备上结构零件的钢。这类钢基本上都是优质钢或高 级优质钢，主要有优质碳素结构钢、合金结构钢、易切结构钢、弹簧钢、滚动轴承钢等 5．按钢的 用途分(2)工具钢 (3)特殊钢 (4)专业用钢 一般用于制造各种工具， 如碳素工具钢、 合金工具钢、 高速工具钢等。 如按用途又可分为刃具钢、 模具钢、量具钢 具有特殊性能的钢，如不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、高电阻合金、耐磨钢、磁钢等 这是指各个工业部门专业用途的