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钢材基础知识
一钢材的分类、编号方式
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)
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。
,把
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。
8、按照材料外形可分为型、板、管和丝四大类。
a、型钢类型钢品种很多,是一种具有一定截面形状和尺寸的实心长条钢材。
按其断面形状
不同又分简单和复杂断面两种。
前者包括圆钢、方钢、扁钢、六角钢和角钢;后者包括钢轨、
工字钢、槽钢、窗框钢和异型钢等。
直径在
6.5-9.0mm的小圆钢称线材。
b、钢板类是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。
按厚度不同分薄板
(厚度<4mm)、中板
(厚度4-25mm)和厚板(厚度>25mm)三种。
钢带包括在钢板类内。
c、钢管类是一种中空截面的长条钢材。
按其截面形状不同可分圆管、方形管、六角形管和
各种异形截面钢管。
按加工工艺不同又可分无缝钢管和焊管钢管两大类。
d、钢丝类钢丝是线材的再一次冷加工产品。
按形状不同分圆钢丝、扁形钢丝和三角形钢丝
等。
钢丝除直接使用外,还用于生产钢丝绳、钢纹线和其他制品。
9、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(包括超重机轨)
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
我国钢号表示方法
一、我国钢号表示方法概述
钢的牌号简称钢号,是对每一种具体钢产品所取的名称,
是人们了解钢的一种共同语言。
我国的钢号表示方法,根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》
(GB221-79)中规定,采用
汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。
①钢号中化学元素采用国际化学符号表示,
例如Si,Mn,Cr⋯⋯等。
混合稀土元素用―RE‖
(或―Xt‖表示。
)
②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,见表。
③钢中主要化学元素含量(
%)采用阿拉伯数字表示。
GB标准钢号中所采用的缩写字母及其涵义
名称汉字符号字体位置名称汉字符号字体位置
屈服点屈Q
大写头多层或高压容器用钢
高层gc小写尾
沸腾钢沸F大写尾铸钢铸钢ZG大写头
半镇静钢
半b小写尾轧辊用铸钢铸辊ZU
大写头
镇静钢镇
Z大写尾地质钻探钢管用钢
地质
DZ大写头
特殊镇静钢
特镇TZ大写尾电工用热轧硅钢
电热DR
大写头
氧气转炉(钢)
氧Y大写中电工用冷轧无取向硅钢
电无DW
大写头
碱性空气转炉(钢)
碱J大写中电工用冷轧取向硅钢
电取DQ
大写头
易切削钢
易Y
大写头电工用纯铁电铁DT
大写头
碳素工具钢
碳
T大写头超级超C大写尾
滚动轴承钢
滚
G大写头船用钢船C大写尾
焊条用钢
焊H
大写头桥梁钢桥q小写尾
高级(优质钢)
高A大写尾锅炉钢锅g小写尾
特级特E大写尾钢轨钢轨U小写头
铆螺钢铆螺ML大写头精密合金精J大写中
锚链钢锚M
大写头耐蚀合金耐蚀NS大写头
矿用钢矿K
大写尾变形高温合金高合GH
大写头
汽车大梁用钢
梁L大写尾铸造高温合金
K
大写头
压力容器用钢
容R大写尾
二、我国钢号表示方法的分类说明
1.碳素结构钢
①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(σs)为235MPa的碳素结构钢。
②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;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。
③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
①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。
②锰含量较高的优质碳素结构钢,应将锰元素标出,例如
50Mn。
③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
①钢号冠以―T‖,以免与其他钢类相混。
②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%。
③锰含量较高者,在钢号最后标出―Mn‖,例如―T8Mn‖。
④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.易切削钢
①钢号冠以―Y‖,以区别于优质碳素结构钢。
②字母―Y‖后的数字表示碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,
例如平均碳含量为
0.3%的
易切削钢,其钢号为―Y30‖。
③锰含量较高者,亦在钢号后标出―Mn‖,例如―Y40Mn‖。
5.合金结构钢
①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。
②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,‖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。
③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%。
④高级优质钢应在钢号最后加―A‖,以区别于一般优质钢。
⑤专门用途的合金结构钢,钢号冠以(或后缀)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
。
6.低合金高强度钢
①钢号的表示方法,基本上和合金结构钢相同。
②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‖。
7.弹簧钢:
弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类,其钢号表示方法,前
者基本上与优质碳素结构钢相同,后者基本上与合金结构钢相同。
8.滚动轴承钢
①钢号冠以字母―G‖,表示滚动轴承钢类。
②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出,铬含量以千分之几表示。
例如GCr15。
渗碳轴承钢的钢号表示方法,基本上和合金结构钢相同。
9.合金工具钢和高速工具钢
①合金工具钢钢号的平均碳含量
≥1.0%时,不标出碳含量;当平均碳含量<
1.0%时,以千分
之几表示。
例如Cr12、CrWMn
、9SiCr、3Cr2W8V。
②钢中合金元素含量的表示方法,
基本上与合金结构钢相同。
但对铬含量较低的合金工具钢
钢号,其铬含量以千分之几表示,并在表示含量的数字前加
―0,‖以便把它和一般元素含量
按百分之几表示的方法区别开来。
例如
Cr06。
③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量,
只标出各种合金元素平均含量的百分之几。
例如钨
系高速钢的钢号表示为―W18Cr4V‖。
钢号冠以字母―C‖者,表示其碳含量高于未冠
―C‖的通
用钢号。
10.不锈钢和耐热钢
①钢号中碳含量以千分之几表示。
例如―2Cr13‖钢的平均碳含量为0.2%;若钢中含碳量
≤0.03%或≤0.08%者,钢号前分别冠以―00及‖―0表‖示之,例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni9等。
②对钢中主要合金元素以百分之几表示,而钛、铌、锆、氮⋯⋯等则按上述合金结构钢对微
合金元素的表示方法标出。
11.焊条钢:
它的钢号前冠以字母―H‖,以区别于其他钢类。
例如不锈钢焊丝为―H2Cr13,‖
可以区别于不锈钢―2Cr13‖。
12.电工用硅钢
①钢号由字母和数字组成。
钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢,DW表示电工用冷轧无
取向硅钢,DQ表示电工用冷轧取向硅钢。
②字母之后的数字表示铁损值(W/kg)的100倍。
③钢号尾部加字母―G‖者,表示在高频率下检验的;未加―G‖者,表示在频率为50周波下检
验的。
例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为
4.7W/kg。
13.电工用纯铁
①它的牌号由字母―DT‖和数字组成,―DT‖表示电工用纯铁,数字表示不同牌号的顺序号,
例如DT3。
②在数字后面所加的字母表示电磁性能:
A——高级、E——特级、C——超级,
例如DT8A。
三、部分新老钢号对照
1、碳结钢新、老标准钢号对照。
GB700-88新标准系参照采用国际标准ISO630《结构钢》,而GB700-79旧标准主要参照前苏联IOCT380,因此两者的钢号表示方法以及对各钢号所规定的技术要求都不相同,现将
新旧标准钢号对照及材料试验要求如下。
GB700-88
标准
GB700-79
标准
钢号
技术条件
钢号技术条件
Q195不分等级,其化学成分和力学性能(σs,σ和b,冷δ弯)均须保证。
A1A1钢保证的力
学性能(σs,σb,和δ冷弯),B1钢保证的化学成分与Q195相同
对轧制薄板和盘条等产品,其力学性能的保证条件,可根据产品特点和使用要求,在有关标
准中另行规定。
B1A1钢的冷弯试验是附加保证条件
1号钢没有特类钢
Q215分A、B等级,规定的化学成分和力学性能均须保证
钢保证的化学成分及力学性能,与Q215钢基本相同
A2A2钢保证的力学性能,
C2
Q215A
Q215B
不作冲击试验C2
须作室温冲击试验,用
V型缺口试样
Q235
分A、B、C、D等级,规定的化学成分和力学性能均须保证
A3A3钢保证的力学性
能,C3钢保证的化学成分及力学性能,与
Q235钢基本相同
Q235A不作冲击试验C3A3
钢附加保证常温冲击试验,用
U型缺口试样
Q235B须作室温冲击试验,用V型缺口试样
C3钢附加保证常温或
-20OC冲击试验,试
样同上
Q235C、Q235D用于重要焊接结构,前者于
0OC作冲击试验,后者于
-20OC作冲击试验,
试样,试样同上
Q255
分A、B等级,规定的化学成分和力学性能均须保证
A4
A4钢保证的力学性能,C4
钢保证的化学成分及力学性能,与
Q255钢基本相同
Q255A不作冲击试验C4C4
钢附加保证冲击试验,用
U型缺口试样
Q255B须作室温冲击试验,用
V型缺口试样
Q275
不分等级,规定的化学成分和力学性能均须保证
C5
C5钢保证的化学成分及力学性
能,与Q275钢基本相同
低合金钢目前采用GB/T1591-94
代替1591-88,现将部分新老钢号对照如下:
GB/T1591-94GB1591-88
Q295
09MnV09MnNb12Mn
Q345
12MnV16Mn16MnRE
Q390
15MnV15MnTi16MnNb
Q420
15MnVN14MnVTiRE
二建筑用钢材规格型号
建筑用钢材
建筑用钢材可以分为钢结构用钢材,及土建用钢材。
钢结构用钢材主要为低合金钢(Q345系列)及普通结构钢(Q235系列)板材,部分重要结构设计中要求钢材采用带有z15,Z25,Z35等Z向性能要求的材料。
轻钢主结构多采用Q235材料,重钢主结构多采用Q345材料,预埋地脚螺栓多采用Q235圆钢,拉条多为热轧钢筋,另外角钢、槽钢、H型钢等型钢也有少量使用。
土建钢材主要为螺纹钢、圆钢、线材及型钢等。
1、螺纹钢
热轧带肋钢筋的牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成。
H、R、B分别为热轧(Hotrolled)、
带肋(Ribbbed)、钢筋(Bars)三个词的英文首位字母。
热轧带肋钢筋分为HRB335(老牌
号为20MnSi)、HRB400(牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)、HRB500三个牌号。
钢筋混凝土用钢筋是指钢筋混凝土配筋用的直条或盘条状钢材,其外形分为光圆钢筋和变形
钢筋两种,交货状态为直条和盘圆两种。
光圆钢筋实际上就是普通低碳钢的小圆钢和盘
圆。
变形钢筋是表面带肋的钢筋,通常带有2道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。
横肋
的外形为螺旋形、人字形、月牙形3种。
用公称直径的毫米数表示。
变形钢筋的公称直径相
当于横截面相等的光圆钢筋的公称直径。
钢筋的公称直径为8-50毫米,推荐采用的直径为
8、12、16、20、25、32、40毫米。
钢种:
20MnSi、20MnV、25MnSi、BS20MnSi。
钢筋
在混凝土中主要承受拉应力。
变形钢筋由于肋的作用,和混凝土有较大的粘结能力,因而能更好地承受外力的作用。
钢筋广泛用于各种建筑结构、特别是大型、重型、轻型薄壁和高层建筑结构。
产品标准:
(GB1499-1991、BS4449:
1988)
规格:
8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40、50mm
含钒新Ⅲ级螺纹钢筋(20MnSiV、400Mpa)在生产过程中加入了钒、铌、钛等合金,与普
通Ⅱ级螺纹钢筋相比,具有强度高、韧性好、焊接性能和抗震性能良好的优点。
在欧洲等发达国家建筑市场、Ⅲ级螺纹钢筋占整个螺纹钢总量的80%。
在我国1995年原冶金部和建设
部联合发文推广应用,建设部将新Ⅲ级螺纹钢筋技术条件纳入国家标准
结构设计规范》。
含钒Ⅲ级螺纹钢筋的优点
GBJ10-89《混凝土
A、经济:
由于强度高,使用新Ⅲ级螺纹钢筋可比Ⅱ级螺纹钢筋节省钢材
10-15%,因此可
降低建筑工程的建设成本。
B、强度高、韧性好:
采用微合金化处理,屈服点在
分别比Ⅱ级螺纹钢筋提高20%。
400Mpa
以上,抗拉强度
570Mpa
以上,
C、抗震:
含钒钢筋具有较高的抗弯度、时效性能,较高的低周疲劳性能,其抗震性能明显优于Ⅱ级螺纹钢筋。
D、易焊接:
由于碳含量≤0.54%,焊接性能好,适应各种焊接方法,工艺简单方便。
E、施工方便:
采用新Ⅲ级螺纹钢筋增大了施工间隙,为施工方便及施工质量提供了保证。
2、圆钢
圆钢是指截面为圆形的实心长条钢材。
其规格以直径的毫米数表示,如
―50‖即表示直径为
50毫米的圆钢。
圆钢分为热轧、锻制和冷拉三种。
热轧圆钢的规格为
5.5-250毫米。
其中:
5.5-25毫米的小圆
钢大多以直条成捆供应,常用作钢筋、螺栓及各种机械零件;大于
25毫
米的圆钢,主要用于制造
机械零件或作无缝钢管坯。
钢材理论重量计算方法
(单位:
公斤)
圆钢:
每米重量=0.00617*直径*直径(螺纹钢和圆钢相同)
标准:
(GB699-