钢材的分类和技术参数教学内容.docx

1、钢材的分类和技术参数教学内容钢材的分类和技术参数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

2、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

3、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

4、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（P0.045%，S0.050%）(2) 优质钢（P、S均0.035%）(3) 高级优质钢（P0.035%，S0.030%）2.、按化学成份分类(1) 碳素钢：a.低碳钢（C0.25

5、%）；b.中碳钢（C0.250.60%）；c.高碳钢（C0.60%）。(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510%）；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；

6、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

7、、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

8、。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。钢材的尺寸和重量一、钢材长度尺寸钢材长度尺寸是各种钢材的最基本尺寸，是指钢材的长、宽、高、直径、半径、内径、外径以及壁厚等长度。钢材长度的法定计量单位是米（ m ）、厘米（ cm ）、毫米（ mm ）。在现行习惯中，也有用英寸（）表示的，但它不是法定计量单位。1. 钢材的范围定尺 是节省材料的一种有效措施。范围定尺就是长度或长乘宽不小于某种尺寸，或是长度、长乘宽从多少到多少的尺寸范围内交货。生产单位可以按此尺寸要

9、求进行生产供货。2. 不定尺（通常长度） 凡产品尺寸（长度或宽度），在标准规定范围内，而又不要求固定尺寸的叫不定尺。不定尺长度又叫通常长度（通尺）。按不定尺交货的金属材料，只要在规定长度范围内交货即可。例如，不大于 25mm 的普通圆钢，其通常长度规定为 4-10m, 则长度在此范围内的圆钢都可以交货。3. 定尺 按订货要求切成固定尺寸的称为定尺。按定尺长度交货时，所交金属材料必须具有需方在订货合同中指定的长度。例如，合同上注明按定尺长度 5m 交货，则所交货的材料必须都是 5m 长的，短于 5m 或长于 5m 均为不合格。但实际上交货不可能都是 5m 长，因此规定了允许有正偏差，而不允许有负

10、偏差。4. 倍尺 按订货要求的固定尺寸切成整倍数的称为倍尺。按倍尺长度交货时，所交金属材料的长度必须为需方在订货合同中指定的长度（叫单倍尺）的整数倍数（另加锯口）。例如，需方在订货合同中要求单倍尺长度为 2m ，那么，切成双倍尺时长度即为 4m ，切成 3 倍尺时即为 6m ，并分别加上一个或两个锯口量。锯口量在标准中有规定。倍尺交货时，只允许有正偏差，不允许出现负偏值。5. 短尺 长度小于标准规定的不定尺长度下限，但不小于允许的最短长度的叫短尺。例如，水、煤气输送钢管标准中规定，允许每批有 10% 的（按根数计算） 2-4m 长的短尺钢管。 4m 即为不定尺长度的下限，允许的最短长度为 2m

11、 。6. 窄尺 宽度小于标准规定的不定尺宽度下限，但不小于允许的最窄宽度的叫窄尺。按窄尺交货时，必须注意有关标准规定的窄尺比例和最窄尺。二、钢材长度尺寸举例1. 型钢的长度尺寸火车轨的标准长度有 12.5m 和 25m 两种。圆钢、线材、钢丝尺寸以直径 d 的毫米（ mm ）数标定。方钢尺寸以边长a的毫米( mm )数标定。六角钢、八角钢尺寸以对边距离s的毫米（ mm ）数标定。扁钢的尺寸以宽度b和厚度d的毫米（ mm ）数标定。工字钢、槽钢的尺寸以腰高h、腿宽b和腰厚d的毫米（ mm ）数标定。等边角钢的尺寸以相等边宽b和边厚d的毫米（ mm ）数标定。不等边角钢的尺寸以边宽B、b和边厚d的

12、毫米（ mm ）数标定。H型钢的尺寸以腹板高度h、翼板宽度b和腹板厚度t1、翼板厚度t2的毫米（ mm ）数标定。2. 钢板、钢带的长度尺寸一般以钢板的厚度 d 的毫米（ mm ）数标定。而钢带则以钢带的宽度b和厚度d的毫米（ mm ）数标定。单张钢板有规定的不同尺寸，如热轧钢板有： 1mm 厚的钢板，有宽度600长度2000 mm ；6502000 mm ；7001420 mm ；7501500 mm ；9001800 mm ；10002000 mm 等。3. 钢管的长度尺寸一般以钢管的外径 D 、内径和壁厚 S 的毫米（ mm ）数标定。每种钢管有规定的不同尺寸，如无缝钢管外径 50mm

13、的，壁厚有 2.5-10mm 的 15 种；或者说相同壁厚 5mm 的，外径有 32-195mm 的 29 种。又如焊接钢管公称口径 25mm 的壁厚有 3.25mm 的普通钢管和 4mm 的加厚钢管。三、钢材重量1. 钢材的理论重量钢材的理论重量是按钢材的公称尺寸和密度（过去称为比重）计算得出的重量称之为理论重量。这与钢材的长度尺寸、截面面积和尺寸允许偏差有直接关系。由于钢材在制造过程中的允许偏差，因此用公式计算的理论重量与实际重量有一定出入，所以只作为估算时的参考。2. 钢材的实际重量钢材实际重量是指钢材以实际称量（过磅）所得的重量，称之为实际重量。实际重量要比理论重量准确。3. 钢材重量

14、的计算方法毛重 是“净重”的对称，是钢材本身和包装材料合计的总重量。运输企业计算运费时按毛重计算。但钢材购销中是按净重计算。净重 是“毛重”的对称。钢材毛重减去包装材料重量后的重量，即实际重量，称之为净重。在钢材购销中一般按净重计算。皮重 钢材包装材料的重量，称之为皮重。重量吨 按钢材毛重计算运费时使用的重量单位。其法定计量单位为吨（1000kg），还有长吨（英制重量单位1016.16kg）、短吨（美制重量单位907.18kg）。计费重量 亦称“计费吨”或“运费吨”。运输部门收取运费的钢材重量。不同的运输方式，有不同的计算标准和方法。如铁路整车运输，一般以所使用的货车标记载重作为计费重量。公路

15、运输则是结合车辆的载重吨位收取运费。铁路、公路的零担，则以毛重若干公斤为起码计费重量，不足时进整。钢材理论重量计算钢材理论重量计算的计量单位为公斤（ kg ）。其基本公式为：W （重量， kg ） = F （断面积 mm2 ） L （长度， m ）（密度， g/cm3 ） 1/1000钢的密度为： 7.85g/cm3 ，各种钢材理论重量计算公式如下：名称（单位）计算公式符号意义计算举例圆钢 盘条（kg/m）W= 0.006165 d 2d = 直径mm直径 100 mm 的圆钢，求每m 重量。每m 重量= 0.006165 1002= 61.65kg螺纹钢（kg/m）W= 0.00617 d

16、2d= 断面直径mm断面直径为 12 mm 的螺纹钢，求每m 重量。每m 重量=0.00617 12 2= 0.89kg方钢（kg/m）W= 0.00785 a 2a= 边宽mm边宽 20 mm 的方钢，求每m 重量。每m 重量= 0.00785 202= 3.14kg扁钢（kg/m）W= 0.00785 b db= 边宽mmd= 厚mm边宽 40 mm ，厚 5mm 的扁钢，求每m 重量。每m 重量= 0.00785 40 5= 1.57kg六角钢（kg/m）W= 0.006798 s 2s= 对边距离mm对边距离 50 mm 的六角钢，求每m 重量。每m 重量= 0.006798 502=

17、 17kg八角钢（kg/m）W= 0.0065 s 2s= 对边距离mm对边距离 80 mm 的八角钢，求每m 重量。每m 重量= 0.0065 802= 41.62kg等边角钢（kg/m）W= 0.00785 d （2b d ）+0.215 （R2 2r 2 ）b= 边宽d= 边厚R= 内弧半径r= 端弧半径求 20 mm 4mm 等边角钢的每m 重量。从冶金产品目录中查出 4mm 20 mm 等边角钢的R 为3.5 ，r 为1.2 ，则每m 重量= 0.00785 4 （2 20 4 ）+0.215 （3.52 2 1.2 2 ）= 1.15kg不等边角钢（kg/m）W= 0.00785

18、d （B+b d ）+0.215 （R2 2 r 2 ）B= 长边宽b= 短边宽d= 边厚R= 内弧半径r= 端弧半径求 30 mm 20mm 4mm 不等边角钢的每m 重量。从冶金产品目录中查出30 20 4 不等边角钢的R 为3.5 ，r 为1.2 ，则每m 重量= 0.00785 4 （30+20 4 ）+0.215 （3.52 2 1.2 2 ）= 1.46kg槽钢（kg/m）W=0.00785 hd+2t （b d ）+0.349 （R2 r 2 ）h= 高b= 腿长d= 腰厚t= 平均腿厚R= 内弧半径r= 端弧半径求 80 mm 43mm 5mm 的槽钢的每m 重量。从冶金产品目

19、录中查出该槽钢t 为8 ，R 为8 ，r 为4 ，则每m 重量=0.00785 80 5+2 8 （43 5 ）+0.349 （824 2 ）= 8.04kg工字钢（kg/m）W= 0.00785 hd+2t （b d ）+0.615 （R2 r 2 ）h= 高b= 腿长d= 腰厚t= 平均腿厚R= 内弧半径r= 端弧半径求 250 mm 118mm 10mm 的工字钢每m 重量。从金属材料手册中查出该工字钢t 为13 ，R 为10 ，r 为5 ，则每m 重量= 0.00785 250 10+2 13 （118 10 ）+0.615 （102 5 2 ）= 42.03kg钢板（kg/m2）W=

20、 7.85 dd= 厚厚度 4mm 的钢板，求每m2 重量。每m2 重量=7.85 4= 31.4kg钢管（包括无缝钢管及焊接钢管（kg/m）W= 0.02466 S （D S ）D= 外径S= 壁厚外径为 60 mm 壁厚 4mm 的无缝钢管，求每m 重量。每m 重量= 0.02466 4 （60 4 ）= 5.52kg不锈钢的有关实用知识一、不锈钢热轧钢板不锈钢热轧钢板是用热轧工艺生产的不锈钢钢板。厚度不大于3mm的为薄板，厚度大于3mm的为厚板。用于化工、石油、机械、船舶等行业制造耐蚀零件、容器和设备。其分类和牌号如下：1奥氏体型钢(1)1Cr17Mn6Ni15N；(2)1Cr18Mn8

21、Ni5N；(3)1Cr18Ni9；(4)1Cr18Ni9Si3；(5)0Cr18Ni9；(6)00Cr19Ni10；(7)0Cr19Ni9N；(8)0Cr19Ni10NbN；(9)00Cr18Ni10N；(10)1Cr18Ni12；（11) 0Cr23Ni13；(12)0Cr25Ni20；(13) 0Cr17Ni12Mo2；(14) 00Cr17Ni14Mo2；(15) 0Cr17Ni12Mo2N；(16) 00Cr17Ni13Mo2N；(17) 1Cr18Ni12Mo2Ti；(18) 0Cr18Ni12Mo2Ti；(19) 1Cr18Ni12Mo3Ti；(20) 0Cr18Ni12Mo3Ti

22、；(21) 0Cr18Ni12Mo2Cu2；(22) 00Cr18Ni14Mo2Cu2；(23) 0Cr19Ni13Mo3；(24) 00Cr19Ni13Mo3；(25) 0Cr18Ni16Mo5；(26) 1Cr18Ni9Ti；(27) 0Cr18Ni10Ti；(28) 0Cr18Ni11Nb；(29) 0Cr18Ni13Si42奥氏体铁素体型钢（30）0Cr26Ni5Mo2；（31）00Cr18Ni5Mo3Si2；3铁素体型钢（32）0Cr13Al；(33) 00Cr12；(34)1Cr15；(35)1Cr17；(36)1Cr17Mo；(37)00Cr17Mo；(38)00Cr18Mo2；

23、(39)00Cr30Mo2；(40)00Cr27Mo4马氏体型钢（41）1Cr12；（42）0Cr13；（43）；1Cr13；（44）2Cr13；（45）3Cr13；（46）4Cr13；（47）3Cr16；（48）7Cr175沉淀硬化型钢（49）0Cr17Ni7Al二、不锈钢冷轧钢板不锈钢冷轧钢板是用冷轧工艺生产的不锈钢钢板，厚度不大于3mm的为薄板，厚度大于3mm的为厚板。用于制作耐腐蚀部件，石油、化工的管道、容器、医疗器械、船舶设备等，其分类和牌号如下：1奥氏体型钢除与热轧部分相同外（29种），还有：（1）2Cr13Mn9Ni4(2)1Cr17Ni7(3) 1Cr17Ni82奥氏体铁素体型

24、钢除与热轧部分相同外（2种），还有：(1)1Cr18Ni11Si4AlTi(2) 1Cr21Ni5Ti3铁素体型钢除与热轧部分相同外（9种），还有：00Cr174马氏体型钢除与热轧部分相同外（8种），还有1Cr17Ni25.沉淀硬化型钢：同热轧部分三、铁素体、奥氏体、马氏体简介大家知道固态金属及合金都是晶体，即在其内部原子是按一定规律排列的，排列的方式一般有三种即：体心立方晶格结构、面心立方晶格结构和密排六方晶格结构。金属是由多晶体组成的，它的多晶体结构是在金属结晶过程中形成的。组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构：910以下为具有体心立方晶格结构的铁，910以上为具有面心立方晶格结构的铁。如果碳

25、原子挤到铁的晶格中去，而又不破坏铁所具有的晶格结构，这样的物质称为固溶体。碳溶解到铁中形成的固溶体称铁素体，它的溶碳能力极低，最大溶解度不超过0.02%。而碳溶解到铁中形成的固溶体则称奥氏体，它的溶碳能力较高，最高可达2%。奥氏体是铁碳合金的高温相。钢在高温时所形成的奥氏体，过冷到727以下时变成不稳定的过冷奥氏体。如以极大的冷却速度过冷到230以下，这时奥氏体中的碳原子已无扩散的可能，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的固溶体，称为马氏体。由于含碳量过饱和，引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低，脆性增大。不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。实验证明，只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提高，因此，

26、不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。由于含铬量的提高，对钢的组织也有很大影响，当铬含量高而碳含量很少时，铬会使铁碳平衡，图上的相区缩小，甚至消失，这种不锈钢为铁素体组织结构，加热时不发生相变，称为铁素体型不锈钢。当含铬量较低（但高于12%），碳含量较高，合金在从高温冷却时，极易形成马氏体，故称这类钢为马氏体型不锈钢。镍可以扩展相区，使钢材具有奥氏体组织。如果镍含量足够多，使钢在室温下也具有奥氏体组织结构，则称这种钢为奥氏体型不锈钢。四、我国和日本常用不锈钢钢号的近似对照1对照表：日本（JIS）中国（GB）SUS3040Cr18Ni9(0Cr19Ni9)SUS 304L00Cr19Ni10(00

27、Cr18Ni10)SUS 309S0Cr23Ni13SUS 310S0Cr25Ni20(1Cr25Ni20Si2)SUS 3160Cr17Ni12Mo2(0Cr18Ni12Mo2Ti)SUS 316L00Cr17Ni14Mo2SUS 3211Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti)SUS 4301Cr17SUS 4031Cr12SUS 4101Cr13SUS 420J12Cr13SUS 420J23Cr13SUS 4311Cr17Ni22牌号后掇NO1表示热轧后进行热处理、酸洗或类似的处理；NO2表示冷轧后进行热处理、酸洗或相应处理；NO2B表示冷轧后进行热处理、酸洗或类似的处理，最后经冷轧

28、获得适当光洁度。如304NO1不锈钢板表示牌号为304的热轧不锈钢板。再如321-2B表示牌号为321的冷轧不锈钢板，表面要求冷轧后进行热处理，酸洗或类似的处理，最后经冷轧获得适当光洁度。五、不锈钢在各领域的应用11960年1999年约40年间，西方国家的不锈钢产量从215万吨猛增到1728万吨，增加了约8倍，平均年增长率约为55%。不锈钢主要用于厨房、家电、运输、建筑、土木各领域。在厨房器具方面主要有水洗槽和电气、煤气热水器，家电产品主要有全自动洗衣机的滚筒。从节能和再循环等环保的观点看，不锈钢的需求有望进一步扩大。在运输领域主要有铁道车辆和汽车的排气系统，用于排气系统的不锈钢在每辆车中约为

29、20-30kg，全世界的年需求约100万吨，这是不锈钢最大的应用领域。在建筑领域，最近的需求急剧增长，如：新加坡地铁车站的防护装置，使用了约5000吨的不锈钢外装饰材。再如日本1980年以后，用于建筑业的不锈钢增长了约4倍，主要用作屋顶、大楼内外装饰和结构材。80年代，在日本沿海地区使用304型无涂漆材作为屋顶材料，从防锈考虑，逐步转变为使用涂漆不锈钢。进入90年代，开发了具有高耐蚀性的20%以上高Cr铁素体系不锈钢，被用作屋顶材料，同时为了美观性，开发了各种表面精加工技术。在土木领域，日本的水坝吸水塔使用不锈钢。欧美的寒冷地区，为防止高速公路和桥梁的冻结需撒盐，这就加速了钢筋的腐蚀，所以使用

30、不锈钢钢筋。在北美的道路中，近3年间约有40处采用了不锈钢钢筋，每处的使用量为200-1000吨，今后不锈钢在该领域的市场将有所作为。2今后扩大不锈钢应用的关键是环保、长寿命和IT的普及。关于环保方面，首先从大气环保的观点看，用于抑制二恶英发生的高温垃圾焚烧装置、LNG发电装置和使用煤的高效发电装置的耐热、耐高温腐蚀不锈钢的需求将扩大。还有估计在21世纪初将投入实际应用的燃料电池汽车的电池壳也将使用不锈钢。从水质环保的观点看，在给水、排水处理装置中，具有优异耐蚀性的不锈钢也将扩大需求。关于长寿命，在欧洲已有的桥梁、高速公路、隧道等设施中，不锈钢的应用在增加，预计这种潮流将遍及全世界。还有日本一般住宅建筑的寿命特别短为20-30年，废材处理成为一大问题。最近以寿命达到100年为目标的建筑物开始出现，这样具有优异耐久性的材料需求将增长。从地球环保的观点看，长寿命在减少土木、建筑废材的同时，有必要从引入新概念的设计阶段探讨如何降低维修成本。关于IT的普及，在IT的发展和普及过程中，功能材料在设备硬件方面起很大的作用，对高精密度、高功能材料的要求非常大。如：在手