钢材基础知识总汇

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1、一、钢材分类以及大致用途 钢材按外形可分为型材、板材、管材、金属制品四大类。为便于 采购、订货和管理，我国目前将钢材分为十六大品种： 类别品种说明 型材重轨每米重量大于 30 千克的钢轨（包括起重机轨） 轻轨每米重量小于或等于30 千克的钢轨 大型型 钢 普通钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽 钢、等边和不等边角钢及螺纹钢等。按尺寸大小 分为大、中、小型 中型型 钢 小型型 钢 线材直径 5-10 毫米的圆钢和盘条 冷弯 型钢 将钢材或钢带冷弯成型制成的型钢 优质型 材 优质钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢等 其它钢 材 包括重轨配件、车轴坯、轮箍等 板材薄钢板厚度等于和小于 4 毫米的钢板 厚

2、钢 板 厚度大于 4 毫米的钢板。可分为中板（厚度大于 4mm 小于 20mm ） 、 厚板 （厚度大于 20mm 小于 60mm ） 、 特厚板（厚度大于60mm ） 钢带也叫带钢，实际上是长而窄并成卷供应的薄钢 板 电工硅 钢薄板 也叫硅钢片或矽钢片 管材无缝钢 管 用热轧、热轧冷拔或挤压等方法生产的管壁 无接缝的钢管 焊接 钢管 将钢板或钢带卷曲成型，然后焊接制成的钢管 金 属 制 品 金属 制品 包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等 （二） 、钢的分类 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和 塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、 锰、硫、磷等

3、。钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种： 1、按品质分类 (1) 普通钢（ P0.045% ，S0.050% ） (2) 优质钢（ P、S均0.035% ） (3) 高级优质钢（ P0.035% ，S0.030% ） 2.、按化学成份分类 (1) 碳素钢：a. 低碳钢（C0.25%） ； b. 中碳钢（C0.250.60%） ； c. 高碳钢（ C0.60%） 。 (2) 合金钢： a. 低合金钢（合金元素总含量5% ） ；b. 中合金钢 （合金元素总含量 510% ） ；c. 高合金钢（合金元素总含量10% ） 。 3、按成形方法分类： (1) 锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4

4、) 冷 拉钢。 4、综合分类 (1)普通钢 a.碳素结构钢： (a) Q195 ；(b) Q215(A 、B)；(c) Q235(A 、B、 C)；(d) Q255(A 、B)；(e) Q275 。 b.低合金结构钢 c.特定用途的普通结构钢 (2)优质钢（包括高级优质钢） a.结构钢： (a) 优质碳素结构钢； (b) 合金结构钢； (c) 弹簧钢； (d) 易切钢； (e) 轴承钢； (f) 特定用途优质结构钢。 b.工具钢： (a) 碳素工具钢； (b) 合金工具钢； (c) 高速工具钢。 c.特殊性能钢： (a) 不锈耐酸钢； (b) 耐热钢； (c) 电热合金钢； (d) 电工用钢；

5、 (e) 高锰耐磨 二、钢号表示方法 （一） 、我国钢号表示方法概述 产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音 的缩写字母表示。 钢中主要化学元素含量（% ）采用阿拉伯数字表示。 （二） 、我国钢号表示方法的分类说明 1碳素结构钢 由 Q+ 数字+质量等级符号 +脱氧方法符号组成。它的钢号冠以 “Q ”，代表钢材的屈服点， 后面的数字表示屈服点数值， 单位是 MPa 例如 Q235表示屈服点（ s）为 235 MPa的碳素结构钢。 必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量 等级符号分别为 A、B、C、D。脱氧方法符号： F表示沸腾钢； b 表示 半镇静钢： Z表示镇静钢

6、； TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号， 即 Z和 TZ都可不标。例如Q235-AF表示 A级沸腾钢。 专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素 结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。 2优质碳素结构钢 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之 几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“ 45”，它不是顺序 号，所以不能读成45 号钢。 锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn 。 沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后 特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。 3碳素工具钢 钢号冠以“ T”

7、，以免与其他钢类相混。 钢号中的数字表示碳含量， 以平均碳含量的千分之几表示。例 如“T8”表示平均碳含量为0.8%。 锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn ”，例如“ T8Mn ”。 高级优质碳素工具钢的磷、 硫含量，比一般优质碳素工具钢低， 在钢号最后加注字母“ A”，以示区别，例如“ T8MnA ”。 4合金结构钢 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之 几表示，如 40Cr。 钢中主要合金元素， 除个别微合金元素外， 一般以百分之几表 示。当平均合金含量 1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标 明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字 “1” ，

8、例 如 钢 号“12CrMoV ” 和 “12Cr1MoV ” ， 前 者 铬 含 量 为 0.4-0.6% ，后者为0.9-1.2% ，其余成分全部相同。当合金元素平均 含量1.5%、2.5%、3.5%, 时，在元素符号后面应标明含量， 可相应表示为 2、3、4, 等。例如18Cr2Ni4WA 。 钢中的钒 V、钛 Ti 、铝 AL、硼 B、稀土 RE等合金元素，均属 微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB 钢中。 钒为 0.07-0.12% ，硼为 0.001-0.005% 。 高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。 专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后

9、缀）代表该钢种用途 的符号。例如，铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为 ML30CrMnSi 。 5低合金高强度钢 钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。 对专业用低合金高强度钢， 应在钢号最后标明。 例如 16Mn钢， 用 于 桥 梁 的 专 用 钢 种 为 “16Mnq ” ， 汽 车 大 梁 的 专 用 钢 种 为 “16MnL ”，压力容器的专用钢种为“16MnR ”。 对于碳钢来说， 最主要的就是化学成分和力学性能。国外对于力 学性能更看重。 一般分为五大化学元素和五大机械性能。 五大化学元素： 1、碳（C ）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性 和冲击性降低，当碳量

10、0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于 焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢 的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加 钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（ Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇 静钢含有 0.150.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%, 硅就 算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广 泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0 1.2%的硅，强度可提高 1520% 。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用， 可制造耐热钢。含硅14% 的低碳钢，具有极高的导磁率，用于

11、电器 工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 3、锰（ Mn ）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一 般钢中含锰 0.300.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰 钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度， 提高钢的淬性，改善钢的热加工性能， 如 16Mn钢比 A3屈服点高 40% 。 含锰 1114% 的钢有极高的耐磨性， 用于挖土机铲斗， 球磨机衬板等。 锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆 性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢 中含磷量小于 0.045%

12、，优质钢要求更低些。 5、硫（ S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性， 降低钢的延展性和韧性， 在锻造和轧制时造成裂纹。 硫对焊接性能也 不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055% ，优质钢要 求小于 0.040%。在钢中加入 0.08-0.20% 的硫，可以改善切削加工性， 通常称易切削钢。 五大机械性能： 1. 屈服强度：当材料所受应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时 除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到一个值后， 塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台， 这种现象称为屈服。 这一阶段的最大、 最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈 服点的

13、数值较为稳定， 因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或 屈服强度。 2. 拉伸强度：拉伸强度是指材料在拉伸应力下产生最大均匀塑性变形 的应力值。 3. 延伸率：金属材料在拉伸时，试样拉断后，其标距部分所增加的长 度与原标距长度的百分比。 4. 冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程 度一般用弯曲角度 （外角）或弯心直径 d 对材料厚度 a 的比值 表示， a 愈大或 d/a 愈小，则材料的冷弯性愈好。冷弯性能可衡量 钢材在常温下冷加工弯曲时产生塑性变形的能力。 5. 冲击韧性：冲击切度是评定金属材料于动载荷下受冲击抗力的力学 性能指标，通常都是以大能量的一次冲击值（kv

14、或 kv）作为标 准的。它是采用一定尺寸和形状的标准试样，在摆锤式一次冲击试验 机上来进行试验。试验结果，以冲断试样上所消耗的功（Aku或 Akv） 与断面处横截面积（ F）之比值大小来衡量 关于产品用途（加工性能）分类； 一般国际之通用规格可区分为下列数种： 1.一般商业用 (Commercial Quality ,CQ)： 2.扣锁成型用，也叫机械咬合用(Lock Forming Quality,LFQ或 者 FS)： 3.冲压用 (Drawing Quality,DQ)，深冲用 (Deep Drawing Quality,DDQ ，DDS 或称 Drawing Quality Speci

15、al Killed DQSK)： 4. 结构用： (1)以底材之抗拉强度为基准者，如JIS 规格： (2)以底材之降伏强度为基准者，如ASTM 规格： 热处理 钢的热处理 一、钢的热处理定义： 把钢在固态下加热到一定温度，进行必要的保温，并以适当的速 度冷却到室温，以改变钢的内部组织， 从而得到所需性能的工艺方法。 二、钢的热处理目的： 1、消除毛坯中的缺陷，改善工艺性能，为切削加工或热处理做组织 和性能上的准备。叫预先热处理。 2、提高金属材料的力学性能，充分发挥材料的潜力，节约材料延长 零件使用寿命。叫最终热处理。 三、热处理的方法（按工艺方法不同分） 热处理基本原理 热处理之所以能够使钢

16、的性能发生很大变化，主要是由于在加热 和冷却过程中，钢的内部组织发生了变化造成的 1、钢在加热时的转变 大多数热处理工艺需要将钢加热到临界温度以上（A区域）才能进行， 所以加热转变主要包括A的形成和晶粒长大两个过程。 2、钢在冷却时的转变 ?室温时钢的力学性能，不仅与经过加热、保温后获得的A 晶粒 大小有关，而且决定于A经冷却转变后所获得的组织。而冷却方式、 冷却速度对 A组织的转变有直接影响。 ? A钢冷却至室温有两种方式： 连续冷却 : 就是使奥氏体化后的钢， 在温度连续下降的过程中发生组 织转变。水冷、油冷、炉冷、空冷。 等温冷却：将奥氏体化后的钢迅速冷却到A1 以下某温度，恒温停留 一段时间，在这段保温时间内发生组织转变，然后再冷却下来。 一、钢的退火 概念：将钢加热、保温后缓慢冷却， 以获得接近平衡组织的工艺过程。 1、全退火 目的：细化晶粒，均匀组织，提高塑韧性，消除内应力， 便于机械加工。 2、等温退火目的：同上。但时间短，易控制，脱氧、脱碳小