钢材知识2简化版.docx

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钢材知识2简化版

上海展志实业集团有限责任公司

钢材基础知识

一、钢材及其分类

1、生铁的分类

2、铸铁的分类

3、钢的分类

二、钢材产品牌号与命名

1、钢铁牌号和命名

2、常用钢铁产品牌号的表示方法

3、钢铁及合金牌号统一数字代号体系（GB/T17616－1998）

三、钢铁材料的使用性能

1、物理性能

2、力学性能

3、化学性能

4、工艺性能

四、钢铁材料的热处理

1、钢铁材料的基本组织

2、钢铁材料的一般热处理

五、合金元素对钢的性能影响

六、钢铁产品有关术语

1、常用钢产品术语

2、钢材缺陷术语

3、钢材标准常用术语

4、钢材交货状态

七、

钢材的标记

1、钢材标记代号（GB/T15575－1995）

2、钢材涂色标记

八、钢材理论质量计算公式

九、钢材的保管

一、钢材及其分类

炼钢炉炼出的钢水被铸成钢坯，钢锭或钢坯经压力加工成钢材（钢铁产品）。

钢材种类很多，一般可分为型、板、管和丝四大类。

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

（一）、生铁的分类：

钢铁材料通常是指铁碳合金，按含碳量的大小分类，含碳量（质量分数）大于2％的为生铁，小于2％的为钢，含碳量（质量分数）小于0．04％的为工业纯铁。

1．生铁的分类（见表1．1）

表1-1生铁的分类

分类

方法

分类名称

说明

按用途

分类

炼钢生铁

炼钢生铁是指用于平炉、转炉炼钢的生铁，一般含硅量较低（不大于1.75％），含硫量较高（不大于0.07％），质硬而脆，断口呈白色，也称白口铁

铸造生铁

铸造生铁是指用于铸造各种生铁铸件的生铁，一般含硅量较高（达3.75％），含硫量稍低（不大于0.06％），断口呈灰色，也称灰口铁

按化学

成分

分类

普通生铁

普通生铁是指不含其他合金元素的生铁，如炼钢生铁、铸造生铁均属此类

特种生铁

1）天然合金生铁——用含有共生金属的铁矿石或精矿、用还原剂还原而制成的一种特殊生铁，可用来炼钢及铸造

2）铁合金——在炼铁时特意加入其他成分的元素，炼成含有多种合金元素的特种生铁，其品种较多，如锰铁、硅铁、铬铁等，是炼钢的原料之一，也可用于铸造

注：

成分含量皆指质量分数。

（二）、铸铁的分类

表1-2铸铁的分类

分类方法

分类名称

说明

按断口

颜色分

灰铸铁

这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中

白口铸铁

白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。

由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称激冷铸铁或冷硬铸铁

麻口铸铁

麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极少应用

按化学

成分分

普通铸铁

是指不含任何合金元素的铸铁，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等

合金铸铁

是在普通铸铁内加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁。

如各种耐蚀、耐热、耐磨的特殊性能铸铁

按生产

方法和

组织性

能分

普通

灰铸铁

参见“灰铸铁”

铸铁

这是在灰铸铁基础上，采用“变质处理”而成，又称变质铸铁。

其强度、塑性和韧性均比一般灰铸铁好得多，组织也较均匀。

主要用于制造力学性能要求较高，而截面尺寸变化较大的大型铸件

可锻

铸铁

可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成，比灰铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁。

它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件

球墨

铸铁

简称球铁。

它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获得的。

它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，在机械工程上应用广泛

特殊性能

铸铁

这是一种有某些特性的铸铁，根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。

大都属于合金铸铁，在机械制造上应用较广泛

（三）、钢的分类

表1-3钢的分类

分类方法

分类名称

说明

1．按化学

成分分

（1）碳素钢

碳素钢是指钢中除铁、碳外，还含有少量锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金，按其含碳量的不同可分为：

1）低碳钢——含碳量wc≤0.25％

2）中碳钢——含碳量wc>0.25％～0.60％

3）高碳钢——含碳量wc>0.60％

（2）合金钢

为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，加入一些合金元素而炼成的钢，如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。

按其合金元素的总含量，可分为：

1）低合金钢——合金元素的总含量≤5％

2）中合金钢——合金元素的总含量5％～10％

3）高合金钢——合金元素的总含量>10％

2．按冶炼

设备分

（1）转炉钢

用转炉吹炼的钢，可分为底吹、侧吹、顶吹和空气吹炼、纯氧吹练等转炉钢；根据炉衬的不同，又分酸性和碱性两种

（2）平炉钢

用平炉炼制的钢，按炉衬材料的不同分为酸性和碱性两种，一般平炉钢多为碱性

（3）电炉钢

用电炉炼制的钢，有电弧炉钢、感应炉钢及真空感应炉钢等。

工业上大量生产的，是碱性电弧炉钢

3．按浇注

前脱氧程

度分

（1）沸腾钢

属脱氧不完全的钢，浇注时在钢锭模里产生沸腾现象。

其优点是冶炼损耗少、成本低、表面质量及深冲性能好；缺点是成分和质量不均匀、抗腐蚀性和力学强度较差，一般用于轧制碳索结构钢的型钢和钢板

（2）镇静钢

属脱氧完全的钢，浇注时在钢锭模里钢液镇静，没有沸腾现象。

其优点是成分和质量均匀；缺点是金属的收得率低，成本较高。

一般合金钢和优质碳素结构钢都为镇静钢

（3）半镇静钢

脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢之间的钢，因生产较难控制．目前产量较少

4．按钢的

品质分

（1）普通钢

钢中含杂质元素较多，含硫量ws一般≤O．05％，含磷量wP≤0.045％，如碳素结构钢、低合金结构钢等

（2）优质钢

钢中含杂质元素较少，含硫及磷量ws、wp，一般均≤0.04％，如优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢和合金工具钢、弹簧钢、轴承钢等

（3）高级优质钢

钢中含杂质元素极少，含硫量ws一般≤O．03％，含磷量wP≤0.035％，如合金结构钢和工具钢等。

高级优质钢在钢号后面，通常加符号“A”或汉字“高”，以便识别

5．按钢的

用途分

（1）结构钢

1）建筑及工程用结构钢——简称建造用钢，指用于建筑、桥梁、船舶、锅炉或其他工程上制作金属结构件的钢。

如碳素结构钢、低合金钢、钢筋钢等

2）机械制造用结构钢——是指用于制造机械设备上结构零件的钢。

这类钢基本上都是优质钢或高级优质钢，主要有优质碳素结构钢、合金结构钢、易切结构钢、弹簧钢、滚动轴承钢等

（2）工具钢

一般用于制造各种工具，如碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢等。

如按用途又可分为刃具钢、模具钢、量具钢

（3）特殊钢

具有特殊性能的钢，如不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、高电阻合金、耐磨钢、磁钢等

（4）专业用钢

这是指各个工业部门专业用途的钢，如汽车用钢、农机用钢、航空用钢、化工机械用钢、锅炉用钢、电工用钢、焊条用钢等

6．按制造

加工

形式分

（1）铸钢

指采用铸造方法而生产出来的一种钢铸件。

铸钢主要用于制造一些形状复杂、难于进行锻造或切削加工成形而又要求较高的强度和塑性的零件

（2）锻钢

锻钢是指采用锻造方法而生产出来的各种锻材和锻件。

锻钢件的质量比铸钢件高，能承受大的冲击力作用，塑性、韧性和其他方面的力学性能也都比铸钢件高，所以凡是一些重要的机器零件都应当采用锻钢件

（3）热轧钢

指用热轧方法而生产出来的各种热轧钢材。

大部分钢材都是采用热轧轧成的，热轧常用来生产型钢、钢管、钢板等大型钢材，也用于轧制线材

（4）冷轧钢

指用冷轧方法而生产出来的各种冷轧钢材。

与热轧钢相比，冷轧钢的特点是表面光洁、尺寸精确、力学性能好。

冷轧常用来轧制薄板、钢带和钢管

（5）冷拔钢

冷拔钢是指用冷拔方法而生产出来的各种冷拔钢材。

冷拔钢的特点是：

精度高、表面质量好。

冷拔主要用于生产钢丝，也用于生产直径在50mm以下的圆钢和六角钢，以及直径在76mm以下的钢管

表1－4非合金钢、低合金钢和合金钢合金元素规定含量界限值（GB／T13304—1991）

按化学成份

合金元素

合金元素规定含量（质量分数）界限值（％）

非合金钢

低合金钢

合金钢

—

≥O．10

<0．0005

—

≥0．O005

—

≥O．10

O．30～

≥O．50

<0.10

—

≥O．10

O．10～

≥0.50

<1．00

1．00～<1.40

≥1.4

0.05～<0.10

≥O．10

0.30～<0.50

≥O．50

<0.02

0.02～<0.06

≥O．06

（O．40

—

≥0.40

—

≥0.10

O．50～<0.90

≥O．90

—

≥O．10

O．05～

≥O．13

—

≥0.10

<0.04

O．04～

≥O．12

<0.05

0.05～<0.12

≥0.12

La系（每一种元素）

<0.02

0.02～<0.05

≥0.05

其他规定元素

（S、P、c、N除外）

<0.05

—

≥0.05

注：

La系元素含量，也可为混合稀土含量总量。

表1-5合金钢的分类GB／T13304--1991）

分

类

主要质量等级

优质合金钢

特殊质量合金钢

主要使用特性

工程结构用钢

其他

工程结

构用钢

机械结构用钢（第4、6除外）

不锈、耐蚀和耐热钢

工具钢

轴承钢

特殊物理性能钢

其他

按

其

他

特

性

对

钢

进

一

步

分

类

一般工程结构用合金钢

电工用硅（铝）钢（无

磁导率要求）

压力容器用合金钢（4类除外）

Mn（x）系钢

马氏体型或

铁素体型

411／421cr（x）系钢

51合

金工具

钢

511

Cr（x）系钢

高碳铬轴承钢

软磁钢

（除16外）

412／422

CrNi（x）系钢

合金钢筋钢

32SiMn（x）系钢

512Ni（x）、CrNi（x）系钢

413／423

CrNo（X）

CrCo（x）系钢

17铁道用合金钢

22热处理合金钢筋钢

513M0（x）、CrMo（x）

系钢

渗碳轴承钢

永磁钢

414／424

CrAI（x）

CrSi（x）系钢

地质石油钻探用合金钢（23除外）

经热处理的地质、石油钻探用合金钢

cr（x）系钢

514v（x）、CrV（x）系钢

不锈轴承钢

无磁钢

415／425

其他

515w（x）、CrW（x）

系钢

CrMo（x）

系钢

431／441／451CrNi（x）

系钢

高电阻钢和

合金

432／442／452CrNiMo（x）系钢

516其他

高温轴承钢

奥氏体型或

奥氏体一铁素体型或

沉淀硬化型

高

速

工

具

钢

521

WMo系钢

35CrNiMo（x）系钢

433／443／453CrNi+面或Nb钢

高锰钢

522

w系钢

无磁轴承钢

434／444／454CrNiMo+Ti或Nb钢

Ni（x）系钢

523

Co系钢

435／445／455CrNi+V、w、co钢

B（x）系钢

436／446CrNiSi（x）系钢

437CrMnNi（x）系钢

其他

438其他

注：

（x）表示该合金系列中还包括有其他合金元素，如cr（x）系，除Cr钢外，还包括CrMn钢等。

二、钢铁产品牌号与命名

1、钢铁牌号的命名

（一）、普通及机械结构用钢板中常见的日本牌号

1、日本钢材（JIS系列）的牌号中普通结构钢主要由三部分组成第一部分表示材质，如：

S（Steel）表示钢，F（Ferrum）表示铁；第二部分表示不同的形状、种类、用途，如P（Plate）表示板，T（Tube）表示管，K（Kogu）表示工具；第三部分表示特征数字，一般为最低抗拉强度。

如：

SS400--第一个S表示钢（Steel），第二个S表示"结构"（Structure），400为下限抗拉强度400MPa，整体表示抗拉强度为400 MPa的普通结构钢。

2、SPHC--首位S为钢Steel的缩写，P为板Plate的缩写，H为热Heat的缩写，C商业Commercial的缩写，整体表示一般用热轧钢板及钢带。

3、SPHD--表示冲压用热轧钢板及钢带。

4、SPHE--表示深冲用热轧钢板及钢带。

5、SPCC--表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国Q195-215A牌号。

其中第三个字母C为冷Cold的缩写。

需保证抗拉试验时，在牌号末尾加T为SPCCT。

6、SPCD--表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（13237）优质碳素结构钢。

7、SPCE--表示深冲用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（5213）深冲钢。

需保证非时效性时，在牌号末尾加N为SPCEN。

冷轧碳素钢薄板及钢带调质代号：

退火状态为A，标准调质为S，1/8硬为8，1/4硬为4，1/2硬为2，硬为1。

表面加工代号：

无光泽精轧为D，光亮精轧为B。

如SPCC-SD表示标准调质、无光泽精轧的一般用冷轧碳素薄板。

再如SPCCT-SB表示标准调质、光亮加工，要求保证机械性能的冷轧碳素薄板。

8、JIS机械结构用钢牌号表示方法为：

S+含碳量+字母代号（C、CK），其中含碳量用中间值×100表示，字母C：

表示碳 K：

表示渗碳用钢。

如碳结卷板S20C其含碳量为0.18-0.23%。

（二）、我国及日本硅钢片牌号表示方法

1、中国牌号表示方法：

（1）冷轧无取向硅钢带（片）

表示方法：

DW+铁损值（在频率为50HZ，波形为正弦的磁感峰值为1.5T的单位重量铁损值。

）的100倍+厚度值的100倍。

如DW470-50 表示铁损值为4.7w/kg，厚度为0.5mm的冷轧无取向硅钢，现新型号表示为50W470。

（2）冷轧取向硅钢带（片）

表示方法：

DQ+铁损值（在频率为50HZ，波形为正弦的磁感峰值为1.7T的单位重量铁损值。

）的100倍+厚度值的100倍。

有时铁损值后加G表示高磁感。

如DQ133-30表示铁损值为1.33，厚度为0.3mm的冷轧取向硅钢带（片），现新型号表示为30Q133。

（3）热轧硅钢板

热轧硅钢板用DR表示，按硅含量的多少分成低硅钢（含硅量≤2.8%）、高硅钢（含硅量＞2.8%）。

表示方法：

DR+铁损值（用50HZ反复磁化和按正弦形变化的磁感应强度最大值为1.5T时的单位重量铁损值）的100倍+厚度值的100倍。

如DR510-50表示铁损值为5.1，厚度为0.5mm的热轧硅钢板。

家用电器用热轧硅钢薄板的牌号用JDR+铁损值+厚度值来表示，如JDR540-50。

2、日本牌号表示方法：

（1）冷轧无取向硅钢带

由公称厚度（扩大100倍的值）+代号A+铁损保证值（将频率50HZ，最大磁通密度为1.5T时的铁损值扩大100倍后的值）。

如50A470表示厚度为0.5mm，铁损保证值为≤4.7的冷轧无取向硅钢带。

（2）冷轧取向硅钢带

由公称厚度（扩大100倍的值）+代号G：

表示普通材料，P：

表示高取向性材料+铁损保证值（将频率50HZ，最大磁通密度为1.7T时的铁损值扩大100倍后的值）。

如30G130表示厚度为0.3mm，铁损保证值为≤1.3的冷轧取向硅钢带。

（三）、宝钢1550冷轧产品牌号命名方法

一）冲压用冷连轧钢带牌号命名方法

1、一般冲压用钢：

BLCB—宝钢（BAOSTEEL）缩写；L—低碳（Low Carbon）；C—一般用（Commercial）

2、抗时效性低屈服钢：

BLDB—宝钢（BAOSTEEL）缩写；L—低碳（Low Carbon）；D—冲压用（Drawing）

3、非时效性极深冲用钢：

BUFD（BUSD）B—宝钢（BAOSTEEL）缩写；U—超级（Ultra）；F—成型（Formability）；D—冲压（Drawing）

4、非时效性超深冲用钢：

BSUFDB—宝钢（BAOSTEEL）缩写；SU—超高级（Ultra+Super）；F—成型（Formability）；D—冲压（Drawing）

　　二）冷成型用高强度冷连轧钢带牌号命名方法B ×××　×　×

　　B—宝钢（BAOSTEEL）缩写；×××—最小屈服点值；

×—一般用V、X、Y、Z表示

　　V：

高强度低合金，屈服点与抗拉强度差值无规定

　　X：

V中屈服点最小值与抗拉强度最小值差别70MPa

　　Y：

V中屈服点最小值与抗拉强度最小值差别100MPa

　　Z：

V中屈服点最小值与抗拉强度最小值差别140MPa

　　×—氧化物/硫化物夹杂控制（K：

镇静、细晶粒；F：

K+硫化物控制；O：

K、F外）

　　例：

B240ZK、B340VK

　三）抗凹陷性冷连轧钢带牌号命名方法

　　B ×××　×　×

　　B—宝钢（BAOSTEEL）缩写

　　×××—最小屈服点值

　　×—强化方式（P：

强化；H：

烘烤硬化）

　　×—由1或2表示（1：

超低碳；2：

低碳）

　　例：

B210P1：

深冲压用高强度钢；B250P2：

一般加工用含磷高强度钢；B180H1：

深冲用烘烤硬化钢。

2、常用钢铁产品牌号的表示方法

表1-6钢铁材料的名称、用途、特性和工艺方法命名符号（GB/T221-1979）

名称

采用的汉字及其汉语拼音

采用符号

字体

位置

汉字

汉语拼音

碱性平炉炼钢用生铁①

平

PING

大写

牌号头

顶吹氧气转炉炼钢用生铁①

顶

DING

大写

牌号头

碱性空气转炉炼钢用生铁①

碱

J1AN

大写

牌号头

铸造用生铁

铸

ZHU

大写

牌号头

冷铸车轮用生铁

冷

LENG

大写

牌号头

球墨铸铁用生铁

球

QIN

大写

牌号头

金属锰、金属铬

金

JIN

大写

牌号头

氧化钼块

氧

YANG

大写

牌号头

普通碳素结构钢②

大写

牌号头

优质碳素结构钢@

碳素工具钢④

大写

牌号头

氧气转炉（普通碳素钢用）

氧

YANG

大写

牌号中

碱性空气转炉（普通碳素钢用）

碱

JIAN

大写

牌号中

易切削钢

易

大写

牌号头

电工用热轧硅钢

电热

DIANRE

大写

牌号头

电工用冷轧无取向硅钢

电无

DIANWU

大写

牌号头

电工用冷轧取向硅钢

电取

DIANQU

大写

牌号头

电工用纯铁

电铁

D1ANTIE

大写

牌号头

碳素工具钢

碳

TAN

大写

牌号头

滚珠轴承钢

滚

GUN

大写

牌号头

焊接用钢

焊

HAN

大写

牌号头

钢轨钢

轨

GUI

大写

牌号头

铆螺钢

铆螺

MAOLUO

大写

牌号头

锚链钢

锚

MAO

大写

牌号头

地质钻探钢管用钢

地质

DIZHI

大写

牌号头

船用钢

船

CHUAN

大写

牌号尾

汽车大梁用钢

梁

LIANG

大写

牌号尾

矿用钢

矿

KUANG

大写

牌号尾

碱性平炉炼钢用生铁①

平

PING

大写

牌号头

压力容器用钢

容

RONG

大写

牌号尾

多层式高压容器用钢

高层

GAOCENC

小、大写

牌号尾

桥梁钢

桥

QIAO

小写

牌号尾

锅炉钢

锅

GUO

小写

牌号尾

耐蚀合金

耐蚀

NAISHI

大写

牌号头

精密合金

精

JING

大写

牌号中

变形高温合金

高合

GAOHE

大写

牌号头

铸造高温合金

高合

GAOHE

大写

牌号头

铸钢

ZHUGANG

大写

牌号头

轧辊用铸钢

铸辊

ZHU GUN

大写

牌号头

灰铸铁

灰铁

HUITIE

大写

牌号头

球墨铸铁

球铁

QIUTIE

大写

牌号头

可锻铸铁

可铁

KETIE

大写

牌号头

耐热铸铁

热铁

RETIE

大写

牌号头

粉末及粉末材料

粉

FEN

大写

牌号头

沸腾钢

沸

FEI

大写

牌号尾

半镇静钢

半

BAN

小写

牌号尾

高级

高

GAO

大写

牌号尾

特级

特

大写

牌号尾

超级

超

CHAO

大写

牌号尾

①按照GB／T717—1982《炼钢用生铁》的规定，统一采用汉语拼音字母“L”，（“L”为“炼”字汉语拼音第一个字母）为命名符号。

②根据GB700--88修改。

③根据GB699--88修改。

④根据GBl298--86修改。

表1-7生铁牌号的表示方法

产品名称

牌号举例

表示方法说明

铸造用生铁

炼钢用生铁

球墨铸铁用生铁

铸造用磷铜钛低

合金耐磨铸铁

Z14，Z30

L04，L10

QlO，Q16

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