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常见钢种解释

耐候钢

中文名称：

耐候钢

英文名称：

weatheringsteel

其他名称：

耐大气腐蚀钢

定义：

在大气环境中耐腐蚀性优于非合金钢的低合金工程结构钢。

应用学科：

材料科学技术（一级学科）；金属材料（二级学科）；钢铁材料（三级学科）；钢铁材料品种（四级学科）

耐候钢，即耐大气腐蚀钢，是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢系列，耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素而成，具有优质钢的强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、抗疲劳等特性；耐候性为普碳钢的2~8倍，涂装性为普碳钢的1.5~10倍。

同时，它具有耐锈，使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗，省工节能等特点。

耐候钢主要用于铁道、车辆、桥梁、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构。

用于制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台及化工石油设备中含硫化氢腐蚀介质的容器等结构件。

耐候钢概述：

　　其特征在于：

耐候钢的合金成分及重量百分比含量为：

C：

0.12～0.21、Si：

0.2～2.0、Mn：

0.7～2.0、S≤0.036、P≤0.034、Cu：

0.10～0.40、Al<0.2，其余为Fe和微量杂质。

通过Cu、Mn、Si、Al等合金化，并简单调整普通低碳钢（Q235钢）的部分元素含量，在不需改变Q235钢生产工艺条件下，就能生产出具有良好的耐大气腐蚀性能、综合机械性能的经济耐候钢。

　　耐候钢（即耐大气腐蚀钢）在融入现代冶金新机制、新技术和新工艺后得以可持续发展和创新，属世界超级钢技术前沿水平的系列钢种之一。

耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素而成，具有优质钢的强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、疲劳等特性；耐候性为普碳钢的2~8倍，涂装性为普碳钢的1.5~10倍，能减薄使用、裸露使用或简化涂装使用。

该钢种具有耐锈，使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗，省工节能的特性，使构件制造者、使用者受益。

而目前制造该钢种的精英人才，也是目前我国最稀缺的，目前收纳耐候钢人才较多的有钢铁英才网。

耐候钢产品供制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台及化工石油设备中含硫化氢腐蚀介质的容器等结构件。

耐候钢特点：

　　指具有保护锈层耐大气腐蚀，可用于制造车辆、桥梁、塔架、集装箱等钢结构的低合金结构钢。

与普碳钢相比，耐候钢在大气中具有更优良的抗蚀性能。

与不锈钢相比，耐候钢只有微量的合金元素，诸如磷、铜、铬、镍、钼、铌、钒、钛等，合金元素总量仅占百分之几，而不像不锈钢那样，达到百分之十几，因此价格较为低廉。

耐候钢原理：

　　钢中加入磷、铜、铬、镍等微量元素后，使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜，阻碍锈蚀往里扩散和发展，保护锈层下面的基体，以减缓其腐蚀速度。

在锈层和基体之间形成的约50μm～100μm厚的非晶态尖晶石型氧化物层致密且与基体金属黏附性好，由于这层致密氧化物膜的存在，阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入，减缓了锈蚀向钢铁材料纵深发展，大大提高了钢铁材料的耐大气腐蚀能力。

耐候钢是可减薄使用、裸露使用或简化涂装，而使制品抗蚀延寿、省工降耗、升级换代的钢系，也是一个可融入现代冶金新机制、新技术、新工艺而使其持续发展和创新的钢系。

耐候钢制造工艺：

　　耐候钢一般采用精料入炉-冶炼（转炉、电炉-微合金化处理-吹氩-LF精炼-低过热度连铸（喂入稀土丝）-控轧控冷等工艺路线。

在冶炼时，废钢随炉料一起加入炉内，按常规工艺冶炼，出钢后加入脱氧剂及合金，钢水经吹氩处理后，随即进行浇铸，吹氩调温后的钢水经连铸机铸成板坯。

由于钢中加入稀土元素，耐候钢得到净化，夹杂物含量大为减少。

耐侯钢焊接性：

如果使用无抗大气腐蚀的填充金属则应该确保焊缝本身是耐候的。

在焊接之前，应该将已形成的表面层清除至接头边缘10mm到20mm的距离。

焊接钢材级别S355J0WP和S355J2WP采用的磷含量很高时，应该采用特殊的预防措施。

耐侯钢运用：

　　工程实例一、高性能耐候钢和耐火钢可减小钢结构的维护费用，为解决外露无防护钢结构的防火防腐问题提供了新的解决方案

　　二、耐火耐候钢的制作安装工艺与常规钢材基本相同，设计方法亦与普通钢结构相同，但需要更多试验验证

　　三、高强度耐候钢已在桥梁工程中推广应用，需要研究设计理论和方法

　　四、耐火耐候钢也可运用于楼承板

（1）上海中福高层钢结构住宅约5000吨

（2）北京国家大剧院约300吨

　　（3）武钢技术中心大厦约3000多吨

　　（4）北京财富中心，摩根中心7000多吨

（5）中国残疾人体育艺术培训基地200多吨

耐火刚：

中文名称：

耐火钢

英文名称：

fire-resistantsteel，FRsteel

定义：

一般规定在600℃1~3小时内的屈服强度大于室温屈服强度的2/3，用于钢结构建筑或高层大型建筑的在一定条件下具有防火抗坍塌功能的工程结构钢。

应用学科：

材料科学技术（一级学科）；金属材料（二级学科）；钢铁材料（三级学科）；钢铁材料品种（四级学科）

H型钢：

中文名称：

H型钢

英文名称：

H-shapedsteel

定义：

断面形状为H型的型钢。

应用学科：

材料科学技术（一级学科）；金属材料（二级学科）；钢铁材料（三级学科）；钢铁材料品种（四级学科）

H型钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材，因其断面与英文字母“H”相同而得名。

由于H型钢的各个部位均以直角排布，因此H型钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，已被广泛应用。

表示方法：

　　高度H×宽度B×腹板厚度t1×翼板厚度t2，如H型钢Q235、SS400200×200×8×12表示为高200mm宽200mm腹板厚度8mm，翼板厚度12mm的宽翼缘H型钢，其牌号为Q235或SS400。

热轧H型钢的表示方法。

H型钢分为宽翼缘H型钢（HW）、窄翼缘H型钢（HN）和H型钢桩（HU）三类。

其表示方法为：

高度H×宽度B×腹板厚度t1×翼板厚度t2，如H型钢Q235B、SS400200×200×8×12表示为高200mm宽200mm腹板厚度8mm，翼板厚度12mm的宽翼缘H型钢，其牌号为Q235B或SS400。

热轧H型钢的优点：

　　H型钢是一种新型经济建筑用钢。

　　H型钢截面形状经济合理，力学性能好，轧制时截面上各点延伸较均匀、内应力小，与普通工字钢比较，具有截面模数大、重量轻、节省金属的优点，可使建筑结构减轻30-40%；又因其腿内外侧平行，腿端是直角，拼装组合成构件，可节约焊接、铆接工作量达25%。

常用于要求承截能力大，截面稳定性好的大型建筑（如厂房、高层建筑等），以及桥梁、船舶、起重运输机械、设备基础、支架、基础桩等。

　　H-型钢是由工字型钢优化发展而成的一种断面力学性能更为优良的经济型断面钢材，尤其断面与英文字母“H”相同而得名。

其特点如下：

　　→翼缘宽，侧向刚度大。

抗弯能力强。

　　→翼缘两表面相互平行使得连接、加工、安装简便。

　　→与焊摄工字钢相比，成本低，精度高，残余应力小，无需昂贵的焊接材料和焊缝检测，节约钢结构制作成本30%左右。

　　→相同截面负荷下．热轧H钢结构比传统钢结构重量减轻15%-20%。

　　→与砼结构相比，热轧H钢结构可增大6%的使用面积，而结构自重减轻20%一30%，减少结构设计内力。

　　→H型钢可加工成T型钢，蜂窝梁可经组合形成各种截面形式，极大满足工程设计与制作需求。

H型钢主要用于工程，厂房设备，机械设备，桥梁，高速公路，民房等;机械性能和物理性能好，牢固，节约能源和环保的效果。

H型钢是一种经济型断面钢材，广泛用于工业、建筑、桥梁、石油钻井平台等方面，据预测2005年我国H型钢需求量约250万吨，2010年需求量500万吨，但目前我国H型钢年生产能力为120万吨，市场需求量非常巨大。

H型钢的特点：

1.结构强度高

　　同工字钢相比，截面模数大，在承载条件相同时，可节约金属10-15%。

2.设计风格灵活、丰富

在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开间大50%，从而使建筑布置更加灵活。

3.结构自重轻

　　与混凝土结构自重相比轻,结构自重的降低，减少了结构设计内力，可使建筑结构基础处理要求低，施工简便，造价降低。

4.结构稳定性高

　　以热轧H型钢为主的钢结构，其结构科学合理，塑性和柔韧性好，结构稳定性高，适用于承受振动和冲击载荷大的建筑结构，抗自然灾害能力强，特别适用于一些多地震发生带的建筑结构。

据统计，在世界上发生7级以上毁灭性大地震灾害中，以H型钢为主的钢结构建筑受害程度最小。

5.增加结构有效使用面积

　　与混凝土结构相比，钢结构柱截面面积小，从而可增加建筑有效使用面积，视建筑不同形式，能增加有效使用面积4-6%。

6.省工省料

　　与焊接H型钢相比，能明显地省工省料，减少原材料、能源和人工的消耗，残余应力低，外观和表面质量好。

7.便于机械加工

　　易于结构连接和安装，还易于拆除和再用。

8.环保

　　采用H型钢可以有效保护环境，具体表现在三个方面：

一是和混凝土相比，可采用干式施工，产生的噪音小，粉尘少；二是由于自重减轻，基础施工取土量少，对土地资源破坏小，此外大量减少混凝土用量，减少开山挖石量，有利于生态环境的保护；三是建筑结构使用寿命到期后，结构拆除后，产生的固体垃圾量小，废钢资源回收价值高。

9.工业化制作程度高

　　以热轧H型钢为主的钢结构工业化制作程度高，便于机械制造，集约化生产，精度高，安装方便，质量易于保证，可以建成真正的房屋制作工厂、桥梁制作工厂、工业厂房制作工厂等。

发展钢结构，创造和带动了数以百计的新兴产业发展。

10.工程施工速度快

占地面积小，且适合于全天候施工，受气候条件影响小。

用热轧H型钢制作的钢结构的施工速度约为混凝土结构施工速度的2-3倍，资金周转率成倍提高，降低财务费用，从而节省投资。

以我国“第一高楼”上海浦东的“金贸大厦”为例，主体高达近400m的结构主体仅用不到半年时间就完成了结构封顶，而钢混结构则需要两年工期。

T型钢：

因其断面与英文字母“T”相同而得名。

T型钢分两种：

1.是用H型钢直接剖分而成T型钢，使用标准同H型钢相同（GB/T11263-1998），是替代双角钢焊接的理想材料。

具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点。

2.热轧一次成型的T型钢，主要使用在机械、充小五金型钢使用。

热轧T型钢的表示方法：

　　其表示方法为：

高度H宽度B腹板厚度t1翼板厚度t2，如T型钢Q235B或SS400200*200*8*12，表示为高200mm宽200mm腹板厚度8mm，翼板厚度12mm的T型钢，其牌号为Q235B或SS400。

渗碳钢：

中文名称：

渗碳钢

英文名称：

carburizedsteel

定义：

适宜进行渗碳处理并经淬火和低温回火处理后使零件表面硬度和耐磨性显著提高而心部保持适当强度和良好韧性的结构钢。

应用学科：

材料科学技术（一级学科）；金属材料（二级学科）；钢铁材料（三级学科）；钢铁材料品种（四级学科）

其成分特点是低的含碳量，一般为0.1%～0.25%；主要合金元素有Ni、Cr、Mn等辅助合金元素有W、Mo、V、Ti等。

可经受渗碳淬火使表面硬度和耐磨性提高而心部保持适当强度和韧性的钢。

特点:

其热处理的特点是，对于低强度的15Cr和20Cr多则，渗碳后应直接淬火或二次淬火；中强度的20CrMnTi钢渗碳后应直接淬火；高强度的18Cr2Ni4W4钢渗碳后应采取空冷、高温回火，这样能使零件满足其在机械性能上的要求。

用途:

渗碳钢主要用于制造齿轮、凸轮、活塞销等零件。

渗碳钢是用于制造渗碳零件的钢种。

详细信息:

常用渗碳钢的牌号、化学成分、热处理、性能及用途如表6-8所示。

1、用途渗碳钢主要用于:

制造要求高耐磨性、承受高接触应力和冲击载荷的重要零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮，内燃机上凸轮轴、活塞销等。

2、性能要求:

①表面具有高硬度和高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧；②具有良好的热处理工艺性能，如高的淬透性和渗碳能力，在高的渗碳温度下，奥氏体晶粒长大倾向小以便于渗碳后直接淬火。

3、成分特点：

①低碳：

含碳量一般为0.1~0.25%，以保证心部有足够的塑性和韧性，碳高则心部韧性下降。

②合金元素：

主加元素为Cr、Mn、Ni、B等，它们的主要作用是提高钢的淬透性，从而提高心部的强度和韧性；辅加元素为W、Mo、V、Ti等强碳化物形成元素，这些元素通过形成稳定的碳化物来细化奥氏体晶粒，同时还能提高渗碳层的耐磨性。

4、热处理和组织特点:

渗碳件一般的工艺路线为：

下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火+低温回火→磨削。

渗碳温度为900~950℃，渗碳后的热处理通常采用直接淬火加低温回火，但对渗碳时易过热的钢种如20、20Mn2等，渗碳后需先正火，以消除晶粒粗大的过热组织，然后再淬火和低温回火。

淬火温度一般为Ac1+30~50℃。

使用状态下的组织为：

表面是高碳回火马氏体加颗粒状碳化物加少量残余奥氏体（硬度达HRC58~62），心部是低碳回火马氏体加

铁素体（淬透）或铁素体加托氏体（未淬透）。

5、常用钢种

　　根据淬透性不同，可将渗碳钢分为三类。

　　①低淬透性渗碳钢：

典型钢种如20、20Cr等，其淬透性和心部强度均较低，水中临界直径不超过20~35mm。

只适用于制造受冲击载荷较小的耐磨件，如小轴、小齿轮、活塞销等。

　　②中淬透性渗碳钢：

典型钢种如20CrMnTi等，其淬透性较高，油中临界直径约为25~60mm，力学性能和工艺性能良好，大量用于制造承受高速中载、抗冲击和耐磨损的零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、离合器轴等。

③高淬透性渗碳钢：

典型钢种如18Cr2Ni4WA等，其油中临界直径大于100mm，且具有良好的韧性，主要用于制造大截面、高载荷的重要耐磨件，如飞机、坦克的曲轴和齿轮等。

Z向钢：

中文名称：

Z向钢

英文名称：

Z-directionsteel

其他名称：

抗层状撕裂钢

定义：

专指海洋石油平台、船舶或压力容器用的厚板或特厚钢板，钢中硫含量极低，夹杂物形态得到控制，不易沿厚度方向产生层状台阶状裂纹的钢。

我国钢号后加Z15、Z25、Z35分别表示厚板的断面收缩率大小。

应用学科：

材料科学技术（一级学科）；金属材料（二级学科）；钢铁材料（三级学科）；钢铁材料品种（四级学科）

　又称“抗层状撕裂钢（lamellartearingresistantsteel）”，即平时所说的Z向性能测试钢。

　　采用焊接连接的钢结构中，当钢板厚度不小于40mm且承受沿板厚度方向的拉力时，为避免焊接时产生层状撕裂，需采用抗层状撕裂的钢材（通常简称为“Z向钢”）。

厚板存在层状撕裂问题，故要提出Z向性能测试。

　　钢板和型钢经过滚轧成型的，一般多高层钢结构所用钢材为热轧成型，热轧可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒。

钢锭浇筑时形成的气泡和裂纹，可在高温和压力作用下焊合，从而使钢材的力学性能得到改善。

然而这种改善主要体现在沿轧制方向上，因钢材内部的非金属夹杂物（主要为硫化物、氧化物、硅酸盐等）经过轧压后被压成薄片，仍残留在钢板中（一般与钢板表面平行），而使钢板出现分层（夹层）现象。

这种非金属夹层现象。

使钢材沿厚度方向受拉的性能恶化。

因此钢板在三个方向的机械性能是有差别的：

沿轧制方向最好；垂直于轧制方向的性能稍差；沿厚度方向性能又次之。

一般厚钢板较易产生层状撕裂，因为钢板越厚，非金属夹杂缺陷越多，且焊缝也越厚，焊接应力和变形也越大。

为解决这个问题，最好采用Z向钢。

这种钢板是在某一级结构钢（称为母级钢）的基础上，经过特殊冶练、处理的钢材，其含硫量为一般钢材的1/5以下，截面收缩率在15%以上。

钢板沿厚度方向的受力性能（主要为延性性能）称为Z向性能。

钢板的Z向性能可通过做试样拉伸试验得到，一般用断面收缩率来度量。

我国生产的Z向钢板的标志是在母级钢钢号后面加上Z向钢板等级标志Z15、Z25、Z35，Z字后面的数字为截面收缩率的指标（%）。

冷弯薄壁型钢：

定义：

冷弯薄壁型钢指用钢板或带钢在冷状态下弯曲成的各种断面形状的成品钢材。

冷弯型钢是一种经济的截面轻型薄壁钢材，也称为钢质冷弯型材或冷弯型材。

型号种类：

C型钢、U型钢、Z型钢、带钢、镀锌带钢、镀锌卷板、镀锌C型钢、镀锌U型钢、镀锌Z型钢。

发展历史：

我国冷弯型钢生产始于二十世纪五十年代。

第一台专业化辊式冷弯成型机组于1958年10月投产。

1946年美国AISI公布的第一部冷弯薄壁型钢结构设计规范。

1987年中国正式出版了国家标准《冷弯薄壁型钢结构设计规范》（GBJ18-87）

应用：

冷弯型钢作为承重结构、围护结构、配件等在轻钢房屋中也大量应用。

在房屋建筑中，冷弯型钢可用作钢架、桁架、梁、柱等主要承重构件，也被用作屋面檩条、墙架梁柱、龙骨、门窗、屋面板、墙面板、楼板等次要构件和围护结构。

另外，利用冷弯型钢与钢筋混凝土形成组合梁、板、柱的冷弯型钢--混凝土组合结构也成为工程领域一个新的研究方向。

冷弯薄壁型钢结构构件通常有压型钢板、檩条、墙梁、刚架等。

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