钢材分类Word文档格式.docx
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铂、金、银等和稀有金属，包括放射性的铀、镭等。
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。
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（P≤0.045％，S≤0.050％）
（2）优质钢（P、S均≤0.035％）
（3）高级优质钢（P≤0.035％，S≤0.030％）
2.、按化学成份分类
（1）碳素钢：
a.低碳钢（C≤0.25％）;
b.中碳钢（C≤0.25~0.60％）;
c.高碳钢（C≤0.60％）。
（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>
5~10％）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）冷拉钢。
4、按金相组织分类
（1）退火状态的
a.亚共析钢（铁素体+珠光体）b.共析钢（珠光体）c.过共析钢（珠光体+渗碳体）d.莱氏体钢（珠光体+渗体）。
（2）正火状态的：
a.珠光体钢;
b.贝氏体钢;
c.马氏体钢;
d.奥氏体钢。
（3）无相变或部分发生相变的
5、按用途分类
（1）建筑及工程用钢：
a.普通碳素结构钢;
b.低合金结构钢;
c.钢筋钢。
（2）结构钢
a.机械制造用钢：
（a）调质结构钢;
（b）表面硬化结构钢：
包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢;
（c）易切结构钢;
（d）冷塑性成形用钢：
包括冷冲压用钢、冷镦用钢。
b.弹簧钢c.轴承钢
（3）工具钢：
a.碳素工具钢;
b.合金工具钢;
c.高速工具钢。
（4）特殊性能钢：
a.不锈耐酸钢b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢c.电热合金钢;
d.耐磨钢;
e.低温用钢;
f.电工用钢
（5）专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。
6、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;
（e）高锰耐磨钢。
7、按冶炼方法分类
（1）按炉种分
a.平炉钢：
（a）酸性平炉钢;
（b）碱性平炉钢。
b.转炉钢：
（a）酸性转炉钢;
（b）碱性转炉钢。
或（a）底吹转炉钢;
（b）侧吹转炉钢;
（c）顶吹转炉。
c.电炉钢：
（a）电弧炉钢;
（b）电渣炉钢;
（c）感应炉钢;
（d）真空自耗炉钢;
（e）电子束炉钢。
（2）按脱氧程度和浇注制度分a.沸腾钢;
b.半镇静钢;
c.镇静钢;
d.特殊镇静钢。
碳素钢：
含碳量小于1.35%，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。
碳素钢的性能主要取决于含碳量。
含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。
与其他钢类相比，碳素钢使用最早，成本低，性能范围宽，用量最大。
适用于公称压力PN≤32.0MPa，温度为-30-425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。
常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn
分类：
1.按化学成分分类
碳素钢按化学成分（即以含碳量）可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
（1）低碳钢
又称软钢，含碳量从0.10%至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削，常用於制造链条，铆钉，螺栓，轴等。
（2）中碳钢
碳量0.25%～0.60%的碳素钢。
有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。
除碳外还可含有少量锰（0.70%～1.20%）。
按产品质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。
热加工及切削性能良好，焊接性能较差。
强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。
可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。
淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。
能够达到的最高硬度约为HRC55（HB538），σb为600～1100MPa。
所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。
（3）高碳钢
常称工具钢，含碳量从0.60%至1.70%，可以淬硬和回火。
锤，撬棍等由含碳量0.75%的钢制造；
切削工具如钻头，丝攻，铰刀等由含碳量0.90%至1.00%的钢制造。
2.按钢的品质分类
按钢的品质可分为普通碳素钢和优质碳素钢。
（1）普通碳素结构钢又称普通碳素钢，对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。
在中国和某些国家根据交货的保证条件又分为三类：
甲类钢（A类钢）是保证力学性能的钢。
乙类钢（B类钢）是保证化学成分的钢。
特类钢（C类钢）是既保证力学性能又保证化学成分的钢，常用于制造较重要的结构件。
中国目前生产和使用最多的是含碳量在0.20%左右的A3钢（甲类3号钢），主要用于工程结构。
有的碳素结构钢还添加微量的铝或铌（或其他碳化物形成元素）形成氮化物或碳化物微粒，以限制晶粒长大，使钢强化，节约钢材。
在中国和某些国家，为适应专业用钢的特殊要求，对普通碳素结构钢的化学成分和性能进行调整，从而发展了一系列普通碳素结构钢的专业用钢（如桥梁、建筑、钢筋、压力容器用钢等）。
（2）优质碳素结构钢和普通碳素结构钢相比，硫、磷及其他非金属夹杂物的含量较低。
根据含碳量和用途的不同，这类钢大致又分为三类：
①小于0.25%C为低碳钢，其中尤以含碳低于0.10%的08F,08Al等，由于具有很好的深冲性和焊接性而被广泛地用作深冲件如汽车、制罐……等。
20G则是制造普通锅炉的主要材料。
此外，低碳钢也广泛地作为渗碳钢，用于机械制造业。
②0.25～0.60%C为中碳钢，多在调质状态下使用，制作机械制造工业的零件。
③大于0.6%C为高碳钢，多用于制造弹簧、齿轮、轧辊等。
根据含锰量的不同，又可分为普通含锰量（0.25～0.8%）和较高含锰量（0.7～1.0%和0.9～1.2%）两钢组。
锰能改善钢的淬透性，强化铁素体，提高钢的屈服强度、抗拉强度和耐磨性。
通常在含锰高的钢的牌号后附加标记“Mn”，如15Mn、20Mn以区别于正常含锰量的碳素钢。
3.按用途分类
按用途则又可分为碳素结构钢、碳素工具钢。
碳素工具钢含碳量在0.65～1.35%之间，经热处理后可得到高硬度和高耐磨性，主要用于制造各种工具、刃具、模具和量具（见工具钢）。
碳素结构钢按照钢材屈服强度分为5个牌号：
Q195、Q215、Q235、Q255、Q275
每个牌号由于质量不同分为A、B、C、D等级，最多的有四种，有的只有一；
另外还有钢材冶炼的脱氧方法区别。
脱氧方法符号：
F——沸腾钢
b——半镇静钢
Z——镇静钢
TZ——特殊镇静钢
优质碳素结构钢定义：
优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，这种钢中所含的硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少，机械性能较为优良。
优质碳素结构钢（GB/T699-1999）：
钢中除含有碳（C）元素和为脱氧而含有一定量硅（Si）（一般不超过0.40%）、锰（Mn）（一般不超过0.80%，较高可到1.20%）合金元素外，不含其他合金元素（残余元素除外）。
此类钢必须同时保证化学成分和力学性能。
其硫（S）、磷（P）杂质元素含量一般控制在0.035%以下。
若控制在0.030%以下者叫高级优质钢，其牌号后面应加“A”，例如20A；
若P控制在0.025%以下、S控制在0.020%以下时，称特级优质钢，其牌号后面应加“E”以示区别。
对于由原料带进钢中的其他残余合金元素，如铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）等的含量一般控制在Cr≤0.25%、Ni≤0.30%、Cu≤0.25%。
有的牌号锰（Mn）含量达到1.40%，称为锰钢。
此类钢是依靠调整含碳（C）量来改善钢的力学性能，因此，根据含碳量的高低，此类钢又可分为：
低碳钢--含碳量一般小于0.25%，如10、20钢等；
中碳钢--含碳量一般在0.25～0.60%之间，如35、45钢等；
高碳钢--含碳量一般大于0.60%。
此类钢一般不用于制造钢管。
实际上，他们之间的含碳量并没有明显的界限。
此类钢产量较大，用途较广，一般多轧（锻）制成圆、方、扁等型材、板材和无缝钢管。
主要用于制造一般结构及机械结构零、部件以及建筑结构件和输送流体用管道。
根据使用要求，有时需热处理（正火或调质）后使用。
优质碳素结构钢的分类
优质碳素结构钢按含碳量不同可分为三类：
低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C为0.25-0.6%）和高碳钢（C>
优质碳素结构钢
0.6%）。
优质碳素结构钢按含锰量不同分为正常含锰量（含锰0.25%-0.8%）和较高含锰量（含锰0.70%-1.20%）两组，后者具有较好的力学性能和加工性能。
1、优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带
优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带用于汽车、航空产业及其他部分。
其钢的牌号为沸腾钢：
08F、10F、15F；
镇静钢：
08、08AL、10、15、20、25、30、35、40、45、50。
25及25以下为低碳钢板30及30以上为中碳钢板。
2、优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带
优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带用于各种机械结构件。
其钢的牌号为低碳钢包括：
05F、08F、08、10F、10、15F、15、20F、20、25、20Mn、25Mn等；
中碳钢包括：
30、35、40、45、50、55、60、30Mn、40Mn、50Mn、60Mn等；
高碳钢包括：
65、70、65Mn等。
优质碳素结构钢的用途
优质碳素结构钢的硫磷含量低于0.035%，主要用来制造较为重要的机件。
在工程中一般用于生产预应力砼用钢丝、钢绞线、锚具，以及高强度螺栓、重要结构的钢铸件等。
依据GB/T699-1999，优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，即是钢中平均含碳量的万分位数。
例如，20号钢表示平均含碳量为0.20%的优质碳素钢。
对于沸腾钢则在尾部加上F，如10F、15F等。
08、10、15、20、25等牌号属于低碳钢，其塑性好，易于拉拔、冲压、挤压、锻造和焊接。
优质碳素结构钢中08、10、15、20、25等牌号属于低碳钢，其塑性好，易于拉拔、冲压、挤压、锻造和焊接。
其中20钢用途最广，常用来制造螺钉、螺母、垫圈、小轴以及冲压件、焊接件，有时也用于制造渗碳件。
30、35、40、45、50、55等牌号属于中碳钢，因钢中珠光体含量增多，其强度和硬度较前提高，淬火后的硬度可显著增加。
其中，以45钢最为典型，它不仅强度、硬度较高，且兼有较好的塑性和韧性，即综合性能优良。
45钢在机械结构中用途最广，常用来制造轴、丝杠、齿轮、连杆、套筒、键、重要螺钉和螺母等。
60、65、70、75等牌号属于高碳钢。
它们经过淬火、回火后不仅强度、硬度提高，且弹性优良，常用来制造小弹簧、发条、钢丝绳、轧辊等。
合金钢的分类
一般分类
合金钢
合金钢种类很多，通常按合金元素含量多少分为低合金钢（含量<
5%），中合金钢（含量5%～10%），高合金钢（含量>
10%）；
按质量分为优质合金钢、特质合金钢；
按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢（如软磁钢、永磁钢、无磁钢）等。
在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外，还含有一定量的合金元素，钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种，这种钢叫合金钢。
各国的合金钢系统，随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同，国外以往曾发展镍、硌钢系统，我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、铅、稀土为主的合金钢系统合金钢在钢的总产量中约占百分之十几，一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类，它们是：
合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢，电工用硅钢。
调质钢1．中碳型合金钢，合金元素含量较低；
2．强度较高；
3．用于高温螺栓、螺母材料等。
弹簧钢1、含碳量比调质钢高；
2经调质处理，强度较高抗疲劳强度较高；
3用于弹簧材料。
滚动轴承钢1高碳型合金钢，合金含量较高；
2具有高而均匀的硬度和耐磨性；
3用于滚动轴承。
合金工具钢量具钢1高碳型合金钢，合金元素含量较低；
2具有高的硬度和耐磨性，机加工性能好，稳定性好；
3用于量具材料。
特殊性能钢不锈钢1低碳高合金钢；
2抗腐蚀性好；
3用于抗腐蚀、部分可做耐热材料。
耐热钢1低碳高合金钢；
2耐热性能好；
3用于耐热材料、部分可做抗腐蚀材料。
低温钢1低碳合金钢，根据耐低温程度合金元素有高有低；
2抗低温性好；
3用于低温材料（专用钢为镍钢）。
合金元素在结构钢中的作用
有三个方面：
①增大钢的淬透性。
淬透性是指钢淬火时，从表层起淬成马氏体层的深度，是取得良好综合性能的主要参数。
除Co外，几乎所有合金元素如Mn、Mo、Cr、Ni、Si和C、N、B等都能提高钢的淬透性，其中Mn、Mo、Cr、B的作用最强，其次是Ni、Si、Cu。
而强碳化物形成元素如V、Ti、Nb等，只有溶于奥氏体中时才能增大钢的淬透性。
②影响钢的回火过程。
由于合金元素在回火时能阻碍钢中各种原子的扩散，因而在同样温度下和碳素钢相比，一般均起到延迟马氏体的分解和碳化物的聚集长大作用，从而提高钢的回火稳定性,即提高钢的抗回火软化能力,V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比较显著，Al、Mn、Ni的作用不明显。
含有较高含量的碳化物形成元素如V、W、Mo等的钢，在500～600℃回火时，析出细小弥散的特殊碳化物质点如V4C3、Mo2C、W2C等,代替部分较粗大的合金渗碳体,使钢的强度不再下降反而升高,即出现二次硬化（见回火）。
Mo对钢的回火脆性有阻止或减弱的作用。
③影响钢的强化和韧化。
Ni以固溶强化方式强化铁素体；
Mo、V、Nb等碳化物形成元素,既以弥散硬化方式又以固溶强化方式提高钢的屈服强度；
碳的强化作用最显著。
此外，加入这些合金元素，一般都细化奥氏体晶粒，增加晶界的强化作用。
影响钢的韧性因素比较复杂，Ni改善钢的韧性；
Mn易使奥氏体晶粒粗化，对回火脆性敏感；
降低P、S含量，提高钢的纯净度，对改善钢的韧性有重要作用（见金属的强化）。
合金结构钢一般分为调质结构钢和表面硬化结构钢。
①调质结构钢这类钢的含碳量一般约为0.25％～0.55％，对于既定截面尺寸的结构件，在调质处理（淬火加回火）时，如果沿截面淬透，则力学性能良好，如果淬不透，显微组织中出现有自由铁素体，则韧性下降。
对具有回火脆性倾向的钢如锰钢、铬钢、镍铬钢等，回火后应快冷。
这类钢的淬火临界直径，随晶粒度和合金元素含量的增加而增大，例如，40Cr和35SiMn钢约为30～40mm，而40CrNiMo和30CrNi2MoV钢则约为60～100mm，常用于制造承受较大载荷的轴、连杆等结构件。
②表面硬化结构钢用以制造表层坚硬耐磨而心部柔韧的零部件,如齿轮、轴等。
为使零件心部韧性高,钢中含碳量应低，一般在0.12～0.25％，同时还有适量的合金元素，以保证适宜的淬透性。
氮化钢还需加入易形成氮化物的合金元素（如Al、Cr、Mo等）。
渗碳或碳氮共渗钢，经850～950℃渗碳或碳氮共渗后，淬火并在低温回火（约200℃）状态下使用。
氮化钢经氮化处理（480～580℃），直接使用，不再经淬火与回火处理。
超高强度钢：
“超高强度钢”的定义是相对于时代要求的技术进步程度而在变化的。
一般讲，屈服强度在1370MPa（140kgf/mm2）以上，抗拉强度在1620MPa（165kgf/mm2）以上的合金钢称超高强度钢。
按其合金化程度和显微组织分为低合金中碳马氏体强化超高强度钢、中合金中碳二次沉淀硬化型超高强度钢、高合金中碳Ni—Co型超高强度钢、超低碳马氏体时效硬化型超高强度钢、半奥氏体沉淀硬化型不锈钢等。
低合金中碳马氏体强化型超高强度钢（MART）是在低合金调质钢的基础上发展起来的，合金元素总量一般不超过6%。
主要牌号包括传统的镍铬钼调质钢4340（40CrNiMo）,碳含量0.45%的镍铬钼钒钢D6AC（45CrNiMoV），碳含量0.30%的铬锰硅镍钢（30CrMnSiNi2A）,在4340钢基础上通过加入硅（1.6%）和钒（0.1%）而研制成的300M钢（43CrNiSiMoV）以及不含镍的硅锰钼钒或硅锰铬钼钒等。
通过真空熔炼降低钢中杂质元素含量，改善钢的横向塑性和韧性，由于钢中合金元素含量较低，成本低，生产工艺简单，广泛用于飞机大梁、起落架、发动机轴、高强度螺栓、固体火箭发动机壳体和化工高压容器等。
中合金中碳二次沉淀硬化型超高强度钢是从5%Cr型模具钢移而来的。
由于它在高温回火状态下有很高的强度和较满意的塑性和韧性，抗热性好，组织稳定，用于飞机起落架、火箭壳体等。
典型钢种为H11和H13等。
其主要成分为：
C0.32%--0.45%；
Cr4.75%--5.5%；
Mo1.1%--1.75%；
Si0.8%--1.2%。
高合金中碳Ni—Co（9Ni--4Co--×
×
）型超高强度钢，是在具有高韧性、低脆性转变温度的9%Ni型低温钢的基础上发展起来的。
在9%Ni钢中添加钻是为了提高钢的Ms（马氏体转变）温度，减少钢中的残余奥氏体，同时，钻在镍钢中起固溶强化作用，还通过加钻来获得钢的自回火特性，从而使这类钢具有优良的焊接性能。
碳在这类钢中起强化作用。
钢中还含有少量铬和钼，以便在回火时产生弥散强化效应。
主要牌号有HP9-4-25，HP9-4-30，HP9-4-45以及改型的AF1410（0.16%C-10%Ni-14%Co-1%Mo-2%Cr-0.05%V）等。
这类钢综合力学性能高。
抗应力腐蚀性好，具有良好的工艺性能和焊接性能，广泛用于航空、航天和潜艇亮体等产品上。
超低碳马氏体时效硬化型超高强度钢，通常称马氏体时效钢。
钢的基体为超低碳的铁镍或铁镍钴马氏体。
其特点是，马氏体形成时不需要快冷，可变温及等温形成；
具有体心立方结构；
硬度约为HRC20，塑性很好；
再加热时不出现像在低碳马氏体中发生的回火现象，并有很大的逆转变温度迟滞，因而可以在较高温度进行马氏体基体内的时效硬化。
在这样的高镍马氏体中含有能引起时效强化的合金元素，借助于时效强化，从过饱和的马氏体中析出弥散分布的金属间化合物，使钢获得高强度和高韧性。
按镍含量，马氏体时效钢分为25%Ni、20%Ni、18%Ni和12%Ni等类型.18%Ni型应用较广，为含有钼、钛等强化原素的超低碳铁-镍（18%）-钻（8.5%）合金，包括3个牌号：
18%Ni（200）、18%Ni（250）、和18%Ni（300）（200、250、300为抗拉强度等级，单位为Ksi）。
这种钢是通过金属间化合物的析出使钢强化。
借无碳的马氏体基体取得高塑性，最后达到很高的强度塑性配合。
这类钢具有良好的成形性能、焊接性能和尺寸稳定性，热处理工艺也较简单，用于航空、航天器构件和冷挤、冷冲压模具等。
半奥氏体沉淀硬化型不锈钢是一类高合金的超高强度钢，如常见的17-7PH（OCr17Ni7Al）、PH15-7Mo（OCr15Ni7Mo2Al）和AFC-77（15Cr15Mo5Co14V）等。
这类钢经固溶化处理，冷却到室温为奥氏体组织，再经过冷加工、冷处理或者加热到750℃进行调整处理后，奥氏体转变为马氏体。
最后在400-550℃时效，便得到在回火马氏体基体上弥散分布着第二相强化组织的超高强度钢。
这类钢在315℃以上长时间使用时，会因为金属间化合物沉淀而使材料变脆，所以使用温度要限制在315℃以下。
这类钢主要用于制造航空器件构件、高压容器和高应力腐蚀化工设备零件等。
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