鋼鐵知識2----鋼材分類及其有關基礎知識

jnzc · 發表于 2006-12-7 15:07:07

線　　材：普線高線螺紋鋼
型　　材：工字鋼槽鋼角鋼方鋼重軌高工鋼 H型鋼圓鋼不等邊角鋼扁鋼輕軌齒輪鋼六角鋼耐熱鋼棒合結圓鋼合工圓鋼方管碳工鋼軸承鋼碳結圓鋼不銹圓鋼軸承圓鋼矩型管彈簧鋼
板　　材：中厚板容器板中板碳結板鍋爐板低合金板花紋板冷板熱板冷卷板熱卷板鍍鋅板電鍍鋅板電鍍鋅卷錳板不銹鋼板硅鋼片彩涂板彩鋼瓦楞鐵鍍鋅卷板熱軋帶鋼
管　　材：焊管不銹鋼管熱鍍鋅管冷鍍鋅管無縫管螺旋管熱軋無縫

一、黑色金屬、鋼和有色金屬

在介紹鋼的分類之前先簡單介紹一下黑色金屬、鋼與有色金屬的基本概念。

1、黑色金屬是指鐵和鐵的合金。如鋼、生鐵合金、鑄鐵等。鋼和生鐵都是以鐵為基礎，以碳為主要添加元素的合金，統稱為鐵碳合金。生鐵是指把鐵礦石放到高爐中冶煉而成的產品，主要用來煉鋼和制造鑄件。把鑄造生鐵放在熔鐵爐中熔煉，即得到鑄鐵（液狀），把液狀鑄鐵澆鑄成鑄件，這種鑄鐵叫鑄鐵件。

鐵合金是由鐵與硅、錳、鉻、鈦等元素組成的合金，鐵合金是煉鋼的原料之一，在煉鋼時做鋼的脫氧劑和合金元素添加劑用。

2、把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內按一定工藝熔煉，即得到鋼。鋼的產品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼，一般是指軋制成各種鋼材的鋼。鋼屬于黑色金屬但鋼不完全等于黑色金屬。

3、有色金屬又稱非鐵金屬，指除黑色金屬外的金屬和合金，如銅、錫、鉛、鋅、鋁以及黃銅、青銅、鋁合金和軸承合金等。另外在工業上還采用鉻、鎳、錳、鉬、鈷、釩、鎢、鈦等，這些金屬主要用作合金附加物，以改善金屬的性能，其中鎢、鈦、鉬等多用以生產刀具用的硬質合金。以上這些有色金屬都稱為工業用金屬，此外還有貴重金屬：鉑、金、銀等和稀有金屬，包括放射性的鈾、鐳等。

二、鋼的分類

鋼是含碳量在0.04%-2.3%之間的鐵碳合金。為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。鋼的分類方法多種多樣，其主要方法有如下七種：

　　1、按品質分類
　　(1) 普通鋼（P≤0.045%，S≤0.050%）
　　(2) 優質鋼（P、S均≤0.035%）
　　(3) 高級優質鋼（P≤0.035%，S≤0.030%）

　　2.、按化學成份分類
　　(1) 碳素鋼：a.低碳鋼（C≤0.25%）；b.中碳鋼（C≤0.25~0.60%）；c.高碳鋼（C≤0.60%）。
　　(2)合金鋼：a.低合金鋼（合金元素總含量≤5%）b.中合金鋼（合金元素總含量＞5~10%）c.高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。

　　3、按成形方法分類：(1) 鍛鋼；(2) 鑄鋼；(3) 熱軋鋼；(4) 冷拉鋼。

　　4、按金相組織分類
　　(1) 退火狀態的a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）b.共析鋼（珠光體）c.過共析鋼（珠光體+滲碳體）d.萊氏體鋼（珠光體+滲體）。
　　(2) 正火狀態的：a.珠光體鋼；b.貝氏體鋼；c.馬氏體鋼；d.奧氏體鋼。
　　(3) 無相變或部分發生相變的

　　5、按用途分類
　　(1) 建筑及工程用鋼：a.普通碳素結構鋼；b.低合金結構鋼；c.鋼筋鋼。
　　(2) 結構鋼a.機械制造用鋼：(a)調質結構鋼；(b)表面硬化結構鋼：包括滲碳鋼、氨鋼、表面淬火用鋼；(c)易切結構鋼；(d)冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。　b.彈簧鋼　c.軸承鋼
　　(3) 工具鋼：a.碳素工具鋼；b.合金工具鋼；c.高速工具鋼。
　　(4) 特殊性能鋼：a.不銹耐酸鋼b.耐熱鋼包括抗氧化鋼、熱強鋼、氣閥鋼c.電熱合金鋼；d.耐磨鋼；e.低溫用鋼；f.電工用鋼
　　(5) 專業用鋼——如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農機用鋼等。

　　6、綜合分類
　　(1)普通鋼a.碳素結構鋼：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。b.低合金結構鋼c.特定用途的普通結構鋼
　　(2)優質鋼（包括高級優質鋼）
　　 a.結構鋼：(a)優質碳素結構鋼；(b)合金結構鋼；(c)彈簧鋼；(d)易切鋼；(e)軸承鋼；
　　　　　　　 (f)特定用途優質結構鋼。
　　 b.工具鋼：(a)碳素工具鋼；(b)合金工具鋼；(c)高速工具鋼。c.特殊性能鋼：(a)不銹耐酸鋼；(b)耐熱鋼；
　　　　　　　 (c)電熱合金鋼；(d)電工用鋼；(e)高錳耐磨鋼。

　　7、按冶煉方法分類
　　(1) 按爐種分a.平爐鋼

a)酸性平爐鋼；(b)堿性平爐鋼。
　　　　　　　　b.轉爐鋼

a)酸性轉爐鋼;(b)堿性轉爐鋼。或 (a)底吹轉爐鋼;(b)側吹轉爐鋼；(c)頂吹轉爐鋼。
　　　　　　　　c.電爐鋼

a)電弧爐鋼；(b)電渣爐鋼；(c)感應爐鋼；(d)真空自耗爐鋼；(e)電子束爐鋼。
　　(2)按脫氧程度和澆注制度分a.沸騰鋼；b.半鎮靜鋼；鎮靜鋼；d.特殊鎮靜鋼

jnzc · 發表于 2006-12-7 15:07:42

什么是特殊鋼？

  對特殊鋼尚無統一的定義和概念，一般認為特殊鋼是指具有特殊的化學成分（合金化）、采用特殊的工藝生產、具備特殊的組織和性能、能夠滿足特殊需要的鋼類。與普通鋼相比，特殊鋼具有更高的強度和韌性、物理性能、化學性能、生物相容性和工藝性能。

  我國與日本、歐盟對特殊鋼的定義比較接近，將特殊鋼分成優質碳素鋼、合金鋼、高合金鋼（合金元素大于10％）三大類，其中合金鋼和高合金鋼占特殊鋼產量的70％。主要鋼種優特殊碳素結構鋼、碳素工具鋼、碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、合金結構鋼、滾珠軸承鋼、合金工具鋼、高合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱鋼，以及高溫合金、精密合金、電熱合金等。目前世界上有近2000個特殊鋼牌號、約50000個品種規格。特殊鋼除了種類繁多之外，在規格上也表現出與普通鋼不同的特點。除了板、管、絲、帶、棒和異型材之外，還有復合材、表面合金化材、表面處理材、精鍛材、精密鑄件、粉末冶金制品等。

一、我國鋼號表示方法概述

  鋼的牌號簡稱鋼號，是對每一種具體鋼產品所取的名稱，是人們了解鋼的一種共同語言。我國的鋼號表示方法，根據國家標準
《鋼鐵產品牌號表示方法》（GB221-79）中規定，采用漢語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數字相結合的方法表示。即：

①鋼號中化學元素采用國際化學符號表示，例如Si,Mn,Cr……等。混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。

②產品名稱、用途、冶煉和澆注方法等，一般采用漢語拼音的縮寫字母表示。

③鋼中主要化學元素含量（%）采用阿拉伯數字表示。

二、我國鋼號表示方法的分類說明

1．碳素結構鋼

①由Q+數字+質量等級符號+脫氧方法符號組成。它的鋼號冠以“Q”，代表鋼材的屈服點，后面的數字表示屈服點數值，單位是MPa例如Q235表示屈服點（σs）為235 MPa的碳素結構鋼。

②必要時鋼號后面可標出表示質量等級和脫氧方法的符號。質量等級符號分別為A、B、C、D。脫氧方法符號：F表示沸騰鋼；b表示半鎮靜鋼：Z表示鎮靜鋼；TZ表示特殊鎮靜鋼，鎮靜鋼可不標符號，即Z和TZ都可不標。例如Q235-AF表示A級沸騰鋼。

③專門用途的碳素鋼，例如橋梁鋼、船用鋼等，基本上采用碳素結構鋼的表示方法，但在鋼號最后附加表示用途的字母。

2．優質碳素結構鋼
①鋼號開頭的兩位數字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，例如平均碳含量為0.45%的鋼，鋼號為“45”，它不是順序號，所以不能讀成45號鋼。

②錳含量較高的優質碳素結構鋼，應將錳元素標出，例如50Mn。

③沸騰鋼、半鎮靜鋼及專門用途的優質碳素結構鋼應在鋼號最后特別標出，例如平均碳含量為0.1%的半鎮靜鋼，其鋼號為10b。

3．碳素工具鋼

①鋼號冠以“T”，以免與其他鋼類相混。

②鋼號中的數字表示碳含量，以平均碳含量的千分之幾表示。例如“T8”表示平均碳含量為0.8%。

③錳含量較高者，在鋼號最后標出“Mn”，例如“T8Mn”。

④高級優質碳素工具鋼的磷、硫含量，比一般優質碳素工具鋼低，在鋼號最后加注字母“A”，以示區別，例如“T8MnA”。

4．易切削鋼

①鋼號冠以“Y”，以區別于優質碳素結構鋼。

②字母“Y”后的數字表示碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，例如平均碳含量為0.3%的易切削鋼，其鋼號為“Y30”。

③錳含量較高者，亦在鋼號后標出“Mn”，例如“Y40Mn”。

5．合金結構鋼

①鋼號開頭的兩位數字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，如40Cr。

②鋼中主要合金元素，除個別微合金元素外，一般以百分之幾表示。當平均合金含量＜1.5%時，鋼號中一般只標出元素符號，而不標明含量，但在特殊情況下易致混淆者，在元素符號后亦可標以數字“1”，例如鋼號“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者鉻含量為0.4-0.6%，后者為0.9-1.2%，其余成分全部相同。當合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……時，在元素符號后面應標明含量，可相應表示為2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。

③鋼中的釩V、鈦Ti、鋁AL、硼B、稀土RE等合金元素，均屬微合金元素，雖然含量很低，仍應在鋼號中標出。例如20MnVB鋼中。釩為0.07-0.12%，硼為0.001-0.005%。

④高級優質鋼應在鋼號最后加“A”，以區別于一般優質鋼。

⑤專門用途的合金結構鋼，鋼號冠以（或后綴）代表該鋼種用途的符號。例如鉚螺專用的30CrMnSi鋼，鋼號表示為ML30CrMnSi。

6．低合金高強度鋼

①鋼號的表示方法，基本上和合金結構鋼相同。

②對專業用低合金高強度鋼，應在鋼號最后標明。例如16Mn鋼，用于橋梁的專用鋼種為“16Mnq”，汽車大梁的專用鋼種為“16MnL”，壓力容器的專用鋼種為“16MnR”。

7．彈簧鋼

彈簧鋼按化學成分可分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼兩類，其鋼號表示方法，前者基本上與優質碳素結構鋼相同，后者基本上與合金結鋼相同。

8．滾動軸承鋼

①鋼號冠以字母“G”，表示滾動軸承鋼類。

②高碳鉻軸承鋼鋼號的碳含量不標出，鉻含量以千分之幾表示例如GCr15。滲碳軸承鋼的鋼號表示方法，基本上和合金結構鋼相同。

9．合金工具鋼和高速工具鋼

①合金工具鋼鋼號的平均碳含量≥1.0%時，不標出碳含量；當平均碳含量＜1.0%時，以千分之幾表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。

②鋼中合金元素含量的表示方法，基本上與合金結構鋼相同。但對鉻含量較低的合金工具鋼鋼號，其鉻含量以千分之幾表示，并在表示含量的數字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之幾表示的方法區別開來。例如Cr06。

③高速工具鋼的鋼號一般不標出碳含量，只標出各種合金元素平均含量的百分之幾。例如鎢系高速鋼的鋼號表示為“W18Cr4V”。鋼號冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用鋼號。

10．不銹鋼和耐熱鋼

①鋼號中碳含量以千分之幾表示。例如“2Cr13”鋼的平均碳含量為0.2%；若鋼中含碳量≤0.03%或≤0.08%者,鋼號前分別冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。

②對鋼中主要合金元素以百分之幾表示，而鈦、鈮、鋯、氮……等則按上述合金結構鋼對微合金元素的表示方法標出。

11．焊條鋼

它的鋼號前冠以字母“H”，以區別于其他鋼類。例如不銹鋼焊絲為“H2Cr13”，可以區別于不銹鋼“2Cr13”。

12．電工用硅鋼

①鋼號由字母和數字組成。鋼號頭部字母DR表示電工用熱軋硅鋼，DW表示電工用冷軋無取向硅鋼，DQ表示電工用冷軋取向硅鋼。

②字母之后的數字表示鐵損值（W/kg）的100倍。

③鋼號尾部加字母“G”者，表示在高頻率下檢驗的；未加“G”者，表示在頻率為50周波下檢驗的。

例如鋼號DW470表示電工用冷軋無取向硅鋼產品在50赫頻率時的最大單位重量鐵損值為4.7W/kg。

13．電工用純鐵

①它的牌號由字母“DT”和數字組成，“DT”表示電工用純鐵，數字表示不同牌號的順序號，例如DT3。

②在數字后面所加的字母表示電磁性能：A——高級、E——特級、C——超級，例如DT8A。

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理論重量計算方法

角鋼：每米重量=0.00785*（邊寬+邊寬-邊厚）*邊厚
圓鋼：每米重量=0.00617*直徑*直徑(螺紋鋼和圓鋼相同)
扁鋼：每米重量=0.00785*厚度*邊寬
管材：每米重量=0.02466*壁厚*（外徑-壁厚）
板材：每米重量=7.85*厚度
黃銅管：每米重量=0.02670*壁厚*（外徑-壁厚）
紫銅管：每米重量=0.02796*壁厚*（外徑-壁厚）
鋁花紋板：每平方米重量=2.96*厚度
有色金屬比重：紫銅板8.9黃銅板8.5鋅板7.2鉛板11.37
有色金屬板材的計算公式為：每平方米重量=比重*厚度

jnzc · 發表于 2006-12-7 15:08:11

對鋼材性能產生影響的元素

  　　鋼材的質量及性能是根據需要而確定的，不同的需要，要有不同的元素含量．
　　（ 1 ）碳；含碳量越高，剛的硬度就越高，但是它的可塑性和韌性就越差．
　　（ 2 ）硫；是鋼中的有害雜物，含硫較高的鋼在高溫進行壓力加工時，容易脆裂，通常叫作熱脆性．
　　（ 3 ）磷；能使鋼的可塑性及韌性明顯下降，特別的在低溫下更為嚴重，這種現象叫作冷脆性．在優質鋼中，硫和磷要嚴格控制．但從另方面看，在低碳鋼中含有較高的硫和磷，能使其切削易斷，對改善鋼的可切削性是有利的．
　　（ 4 ）錳；能提高鋼的強度，能消弱和消除硫的不良影響，并能提高鋼的淬透性，含錳量很高的高合金鋼（高錳鋼）具有良好的耐磨性和其它的物理性能．
　　（ 5 ）硅；它可以提高鋼的硬度，但是可塑性和韌性下降，電工用的鋼中含有一定量的硅，能改善軟磁性能．
　　（ 6 ）鎢；能提高鋼的紅硬性和熱強性，并能提高鋼的耐磨性．
　　（ 7 ）鉻；能提高鋼的淬透性和耐磨性，能改善鋼的抗腐蝕能力和抗氧化作用．
　　（ 8 ）釩；能細化鋼的晶粒組織，提高鋼的強度，韌性和耐磨性．當它在高溫熔入奧氏體時，可增加鋼的淬透性；反之，當它在碳化物形態存在時，就會降低它的淬透性．
　（ 9 ）鉬；可明顯的提高鋼的淬透性和熱強性，防止回火脆性，提高剩磁和嬌頑力．
　　（ 10 ）鈦；能細化鋼的晶粒組織，從而提高鋼的強度和韌性．在不銹鋼中，鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕現象．
　　（ 11 ）鎳；能提高鋼的強度和韌性，提高淬透性．含量高時，可顯著改變鋼和合金的一些物理性能，提高鋼的抗腐蝕能力．
　　（ 12 ）硼；當鋼中含有微量的（ 0.001 － 0.005 ％）硼時，鋼的淬透性可以成倍的提高．
　　（ 13 ）鋁；能細化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時效．提高鋼在低溫下的韌性，還能提高鋼的抗氧化性，提高鋼的耐磨性和疲勞強度等．
　　（ 14 ）銅；它的突出作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能，特別是和磷配合使用時更為明顯．

冶金術語

1 、燒結 sintering
粉末或壓坯在低于主要組分熔點的溫度下的熱處理，目的在于通過顆粒間的冶金結合以提高其強度。
  2 、填料 packingmaterial
  在預燒或燒結過程中為了起分隔和保護作用而將壓坯埋入其中的一種材料。
  3 、預燒 presintering
  在低于最終燒結溫度的溫度下對壓坯的加熱處理。
  4 、加壓燒結 pressure
  在燒結同時施加單軸向壓力的燒結工藝。
  5 、松裝燒結 loose-powdersintering,gravitysintering
  粉末未經壓制直接進行的燒結。
  6 、液相燒結 liquid-phasesintering
  至少具有兩種組分的粉末或壓坯在形成一種液相的狀態下燒結。
  7 、過燒 oversintering
  燒結溫度過高和（或）燒結時間過長致使產品最終性能惡化的燒結。
  8 、欠燒 undersintering
  燒結溫度過低和（或）燒結時間過短致使產品未達到所需性能的燒結。
  9 、熔滲 infiltration
  用熔點比制品熔點低的金屬或合金在熔融狀態下充填未燒結的或燒結的制品內的孔隙的工藝方法。
  10 、脫蠟 dewaxing,burn-off
  用加熱排出壓坯中的有機添加劑（粘結劑或潤滑劑）。
  11 、網帶爐 meshbeltfurnace
  一般由馬弗保護的網帶將零件實現爐內連續輸送的燒結爐。
  12 、步進梁式爐 walking-beamfurnace
  通過步進梁系統將放置于燒結盤中的零件在爐內進行傳送的燒結爐。
  13 、推桿式爐 pusherfurnace
  將零件裝入燒舟中，通過推進系統將零件在爐內進行傳送的燒結爐。
  14 、燒結頸形成 neckformation
  燒結時在顆粒間形成頸狀的聯結。
  15 、起泡 blistering
  由于氣體劇烈排出，在燒結件表面形成鼓泡的現象。
  16 、發汗 sweating
  壓坯加熱處理時液相滲出的現象。
  17 、燒結殼 sinterskin
  燒結時，燒結件上形成的一種表面層，其性能不同于產品內部。
  18 、相對密度 relativedensity
  多孔體的密度與無孔狀態下同一成分材料的密度之比，以百分率表示。
  19 、徑向壓潰密度 radialcrushingstrength
  通過施加徑向壓力測定的燒結圓筒試樣的破裂強度。
  20 、孔隙度 porosity
  多孔體中所有孔隙的體積與總體積之比。
  21 、擴散孔隙 diffusionporosity
  由于柯肯達爾效應導致的一種組元物質擴散到另一組元中形成的孔隙。
  22 、孔徑分布 poresizedistribution
  材料中存在的各級孔徑按數量或體積計算的百分率。
  23 、表觀硬度 apparenthardness
  在規定條件下測定的燒結材料的硬度，它包括了孔隙的影響。
  24 、實體硬度 solidhardness
  在規定條件下測定的燒結材料的某一相或顆粒或某一區域的硬度，它排除了孔隙的影響。
  25 、起泡壓力 bubble-pointpressure
  迫使氣體通過液體浸漬的制品產生第一氣泡所需的最小的壓力。
  26 、流體透過性 fluidpermeability
  在規定條件下測定的在單位時間內液體或氣體通過多孔體的數量。

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