钢铁基础知识.docx
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钢铁基础知识
钢的分类
一、黑色金属、钢和有色金属
在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢与有色金属的基本概念。
1、黑色金属是指铁和铁的合金。
如钢、生铁、铁合金、铸铁等。
钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。
生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。
把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。
铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金，铁合金是炼钢的原料之一，在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。
2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。
钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。
通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。
钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。
3、有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。
另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。
以上这些有色金属都称为工业用金属，此外还有贵重金属：
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+渗碳体）。
（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）顶吹转炉钢。
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。
钢材的分类
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
钢铁产品有关术语
序号
名 称
说 明
1
碳钢
碳钢也叫碳素钢，是含碳量wc小于2％的铁碳合金。
碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。
按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。
碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种
按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（wc≤0.25％），中碳钢（wc0.25％一0.6％）和高碳钢（wc>O．6％）按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）
一般碳钢中含碳量越高则硬度越高，强度也越高，但塑性降低
2
碳素结构钢
这类钢主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能，用Q+数字表示，其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服点数值，例如Q275表示屈服点为275MPa。
若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，含s、P的量依次降低，钢材质量依次提高。
若在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢，标注“b”为半镇静钢，不标注“F，’或“b”者为镇静钢。
例如Q235-A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-c表示屈服点为235MPa的c级镇静钢
碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而在供应状态下直接使用。
通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低，焊接性能好，塑性、韧性好，有一定强度，常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等结构和制造普通铆钉、螺钉、螺母等零件。
Q255和Q275钢碳的质量分数稍高，强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接，通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件
3
优质结构钢
这类钢必须同时保证化学成分和力学性能。
其牌号是采用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数（wс×10000）。
例如45钢表示钢中平均碳的质量分数为0.45％；08钢表示钢中平均碳的质量分数为0.08％
优质碳素结构钢主要用于制造机器零件。
一般都要经过热处理以提高力学性能。
根据碳的质量分数不同，有不同的用途。
08、08F、10、10F钢，塑性、韧性高，具有优良的冷成形性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车身、拖拉机驾驶室等；15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞销、样板等；30、35、40、45、50钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的综合力学性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件，例如40、45钢常用于制造汽车、拖拉机的曲轴、连杆、一般机床主轴、机床齿轮和其他受力不大的轴类零件；55、60、65钢热处理（淬火+中温回火）后具有高的弹性极限，常用于制作负荷不大、尺寸较小（截面尺寸小于12～15mm）的弹簧，如调压和调速弹簧、柱塞弹簧、冷卷弹簧等
4
碳素工具钢
碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢，含碳量在0.65％～1.35％范围内，其生产成本低，原料来源易取得，切削加工性良好，处理后可以得到高硬度和高耐磨性，所以是被广泛采用的钢种，用来制造各种刃具、模具、量具
但这类钢的红硬性差，即当工作温度大于250℃时，钢的硬度和耐磨性就会急剧下降而失去工作能力。
另外，碳素工具钢如制成较大的零件则不易淬硬，而且容易产生变形和裂纹
5
易切削结
构钢
易切削结构钢是在钢中加入一些使钢变脆的元素，使钢切削时切屑易脆断成碎屑，从而有利于提高切削速度和延长刀具寿命。
使钢变脆的元素主要是硫，在普通低合金易切削结构钢中使用了铅、碲、铋等元素
这种钢的含硫量ws在0.08％一0.30％范围内，含锰量wMn在0.60％-1.55％范围内。
钢中的硫和锰以硫化锰形态存在，硫化锰很脆并有润滑效能，从而使切屑容易碎断，并有利于提高加工表面的质量
6
合金钢
在钢中除含有铁、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、铬、钒、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、铬钢系统，我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、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
7
普通低合
金钢
普通低合金钢是一种含有少量合金元素（多数情况下其总量w总不超过3％）的普通合金钢。
这种钢的强度比较高，综合性能比较好，并具有耐腐蚀、耐磨、耐低温以及较好的切削性能、焊接性能等
在大量节约稀缺合金元素（如镍、铬）条件下，通常lt普通低合金钢可顶1.2—1.3t碳素钢使用，其使用寿命和使用范围更是远远超过碳素钢。
普通低合金钢可以用一般冶炼方法在平炉、转炉中冶炼，成本也和碳素钢接近
8
工程结构
用合金钢
这是指工程和建筑结构用的合金钢，包括可焊接的高强度合金结构钢、合金钢筋钢、铁道用合金钢、地质石油钻探用合金钢、压力容器用合金钢、高锰耐磨钢等。
这类钢用作工程和建筑结构件，在合金钢中，这类钢合金含量总量较低，但生产、使用量较大
9
机械结构
用合金钢
这类钢是指适用于制造机器和机械零件的合金钢。
它是在优质碳紊钢的基础上，适当地加入一种或数种合金元素，用来提高钢的强度、韧性和淬透性。
这类钢通常要经过热处理（如调质处理、表面硬化处理）后使用。
主要包括常用的合金结构钢和合金弹簧钢两大类，其中包括调质处理的
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