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1、第三次钢材知识培训内容0918钢材业务知识培训资料钢材基础知识培训的两个要点：一、通过对一些钢材性能试验的过程以及各种性能与化学成分内在联系的解析(成分性能牌号标准应用)，要求大家做到不仅要知其然，还要知其所以然，即懂得主动发掘钢铁性能和牌号之间的内在联系，了解信息的来源，自行学习查找，求证，运用，达到自我学习，自我提高的目的；二、将所学到的知识和了解到的信息加以运用，结合日常业务工作，及时总结经验教训，将理论和实践相结合，进一步加强业务能力和工作水平。第一节 钢材基本化学成分与力学(机械)性能介绍1：钢铁中的各类化学成分在钢铁里的含量和在材料使用中体现的作用A：铁（铁元素为钢的基本组成成分，

2、一般占钢材的97%-98%，合金钢品种要低得多，而且幅度很大，如不锈钢不到80%）B：碳，硅，锰，磷，硫 (生产企业必须提供的质保书数据)碳(C):在钢材里碳的含量不得高于2%,在普通碳素钢级别的钢材成份里,一般的碳含量是0.1%-0.3%。通常可以认为一种钢材的碳含量越高，他的硬度就越高，但相对他的塑性和韧性就越差，同时焊接性能也越差。如作为冷轧生产用钢SPHC或Q195牌号的钢材因为下道加工工序的需要，要求它比较软，所以一般含碳量为0.05%以下。碳含量是最基本的钢材指标，如可以用碳含量为依据将钢材分类为低碳钢（0.25%，中碳钢（0.25%-0.6%），和高碳钢（0.6%）。硅（Si）:

3、和碳的功能类似，硅能溶于铁素铁中使铁素体强化，从而能提高钢材的屈服强度和抗拉强度,也能提高钢材的硬度，但相对塑性和韧性都会降低，一般来说，硅在普通钢材里的比例不要超过0.4%。与碳不同的有两点特殊作用非常重要：一是在电工钢中含有一定比例的硅，这时硅能大幅提高钢的磁性能，作为电机和变压器的磁性铁芯有重要的作用,如应用广泛及重要的取向硅钢和无取向硅钢；二是即使是正常含量的硅，它也会严重影响在钢材表面镀锌后的锌层附着力，造成镀锌加工困难，这时又需要最大限度的降低硅含量（比如镀锌功能要求硅含量一般不能超过0.05%，在国外钢铁材料标准里，特别是欧美发达国家对于热轧材料的使用有着严格的行业和环境要求,材

4、料表面不得裸露,同时油漆工作也存在环境污染和人工成本太高,所以欧美的热轧材料使用时都会采用镀锌的方法,造成购买钢板时对含硅量要求比较苛刻,如0.03%或0.04%）另外还有一点是高硅会导致钢材的焊接性能有大幅下降。锰（Mn）：能提高钢的强度，并能消除和减弱硫含量在钢材里的不良影响，能提高钢的淬透性，在普通低合金结构钢中锰的含量比例一般为1.2%-1.6%，所以低合金结构钢在以前的国家钢铁牌号标准里又称为16Mn材质。而且含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其他良好的物理性能，可以说锰在钢中基本上是一种有益元素。磷（P）:可使钢的塑性及韧性明显下降，特别是在低温下更严重，这种现象叫做

5、冷脆性。从理论上来说，磷和硫元素对钢材性能都属于有害元素，特别在优质钢中，磷和硫的含量要严格控制，如在普通碳素结构钢中磷、硫的含量规定小于0.045%，而在优质钢和高强度高性能的钢中则要求不高于0.035%或0.030%，如冲击韧性级别为D级以上的钢对磷，硫元素都有着更低含量的要求。但从另外方面来说，在低碳钢中含有较高的磷和硫，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的。硫（S）:是钢中的有害杂质，其含量必须严格控制。含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易开裂，称为热脆性，同时在生产时对工艺控制要求较高。C：铝（酸溶铝）,铜，锌，锡，铬，镍，钛铝（AI）：能细化钢的晶粒组织，抑制低碳钢的时效。

6、可能提高钢在低温下的韧性，还能提高钢的抗氧化性，提高钢的耐磨性和疲劳强度等。铜（Cu）：它的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时效果更为明显。其他如钛等金属元素作为合金成分，加入适量比例可提高强度和韧性等性能。2：钢材基本（五种）力学性能指标介绍钢材的主要机械性能(也叫力学性能)通常是指钢材在标准条件下均匀拉伸.冷弯和冲击等.单独作用下所显示的各种机械性能。钢材通常有五大主要的机械性能指标：通过一次拉伸试验可得到抗拉强度，伸长率和屈服强度三项基本性能；通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能；通过冲击韧功试验可得到冲击韧性,表示钢材抵抗各种作用的能力的大小,是评定钢板材料质

7、量的主要判断依据,也是钢板制件设计时选材和进行强度计算的主要依据,这五种机械性能也是生产企业必须向用户提供质保书中的数据指标: A：屈服强度sB：抗拉强度bC：延伸率D：冲击功实验（夏比）E：弯曲(冷弯)实验（1.）屈服点(s)-拉伸曲线图形 又称屈服强度，指钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。 设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点s =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N(牛顿)/mm2，(MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2) （2.）屈服强度(0

8、.2) 有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度0.2 。屈服点和曲服强度都是衡量金属材料塑性变形抗力的指标。材料的屈服点和曲服强度越高，允许的工作应力也越高，当工作应力超过屈服点是，则会引起过量的塑性变形而失效。因此材料的屈服点或屈服强度是机械零件设计和选材的主要依据，也是评定金属材料性能的重要参数。 （3.）抗拉强度(b) 材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。当材料所受的外应力大于其抗拉强度时，将会发生破裂，

9、因此，钢材的抗拉强度越大，则表示它越能承受大的外应力而不断裂。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。 设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度b= Pb/Fo (MPa)。通俗地说：屈服强度就是把要测量的钢材式样拉坏了，变形还不了原了，而抗拉强度就是把钢材式样拉断了的时候所用的应力值（最大力气）。 （4.）伸长率(s) 材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。伸长率的比数越大，则表示钢材材料在受力破坏前可以经受永久变形的性能（塑性）越好，反之则塑性越差。（ 5.） 冲击功（又称冲击韧性，或夏比冲击试验）指用一定尺寸和形状的金属试样，在规

10、定类型的试验机上受冲击的载荷折断时，试样刻槽处单位横截面积上所消耗的冲击功，又称为冲击韧性。他表示金属材料对冲击载荷的抵抗能力。国家标准（GB22963）以梅氏试样作为冲击韧性的标准试样。其尺寸为10X10X55毫米，中间带有“U”型刻槽。而刻槽形状为“V字”型的叫夏比冲击试验，试样尺寸为5X10X55毫米。冲击功以aK表示，单位为焦耳（J）。各国标准中针对不同的牌号要求达到的冲击功数值不一样，一般规定数值为27J（如Q235B），或34J（Q345B）。冲击实验时，规定形状和尺寸的试样在冲击力一次作用下折断时所吸收的功，冲击功的大小，表示金属材料对冲击负荷的抵抗能力。冲击越高，杂材料抗突然脆

11、断的能力越强。同时钢材的冲击韧性与在使用时的温度环境有着直接的联系，在不同的温度使用环境下，对钢材的性能要求符合规定又给予了如下级别标准：A，B，C，D，E，F。B级指经过室温（20度）条件下符合冲击试验性能要求，D级指符合零下20度冲击试验性能要求，E级指符合零下40度冲击试验性能要求，F级指符合零下60度冲击试验性能要求。A级则意思为未经过冲击试验过程。随着现在科技发展和与国外钢铁标准的接轨，各行业在钢材的使用过程中对冲击韧性的指标要求越来越明确。如过去最常见的不要求做冲击实验的Q235A牌号的生产越来越少。而最好级别的F级钢到目前还国内只有不多的几家钢厂可以生产，主要是对钢的化学成分控制

12、要求非常高，炼钢难度很高。由上可知，在不同的环境温度情况下冲击实验时，规定形状和尺寸的试样在冲击力一次作用下折断时所吸收的功，冲击功的大小，表示金属材料对冲击负荷的抵抗能力。冲击越高，则材料抗突然脆断的能力越强。特别是用于低温环境条件的钢铁结构，如碰上大的风雪或冰冻环境，以及远洋船体在航行时遭到冰块的撞击等等，在原材料选用上一定要求必须满足规定的冲击指标值，才能保障使用安全。（6）弯曲（冷弯）实验：将不同厚度（厚度为D）的钢板试样给与一个弯曲半径（半径为a），通常为D=2a（不同的钢材牌号，不同的产品厚度，不同的技术要求形成从D=0.5a，D=a，D=1.5a，D=2a等不同情况,一般来说,弯

13、曲直径与钢材式样的强度有关系，理论上强度或硬度越高的钢式样,采取的弯曲直径和厚度比就越大），然后进行180度（或90度）折弯而不能产生肉眼可见的裂纹，裂痕等情况，即为冷弯试验合格，即表明钢板抵抗外力形变的强度和内在质量符合要求的标准，因此在使用过程中，钢板要经受加工变形时得以保障质量和安全.3：其他在使用过程中要求的（特殊）性能指标屈强比，断面收缩率，表面硬度，碳当量，Z向性能(又称抗层状撕裂拉伸实验)（Z15，Z25，Z35），应变敏感时效性，屈强比(s/b) 钢材的屈服屈服强度与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为

14、0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。断面收缩率：在常规的拉伸实验过程中，式样在拉断后，其断裂处横截面积的缩减量与原横截面积的百分比称为断面收缩率。硬度（表面硬度）： 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 布氏硬度(HB) 以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。 洛氏硬度(HR) 当HB450或者试样过小时，不能采用布氏

15、硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示： HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。 HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。 HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。 维氏硬度(HV) 以120kg以内的载荷和顶角为136的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹

16、坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV) 各种测量方法的区别是布氏硬度是通过测量压痕面积来计算硬度值，而洛氏硬度则是通过测量压痕的深度来计算。相比较，布氏硬度测量值比较稳定，精度高，代表性强，应用范围广，但只适用于HB值在8450范围的金属材料，对于较硬的钢材或较薄的钢材不适用。碳当量：碳和硅是铸铁的主要组成元素，又都是强烈促进石墨化的元素，一般情况下碳和硅含量越高，越有利于石墨化。为了简化和避免使用多元合金相图，可以将碳、硅等元素，按照其影响石墨化的程度，以一定的比例近似换算成相应的碳含量，这就是碳当量。一般认为，高强度低合金钢的焊接性是良好的，并且随含碳量的降低，焊接性得到改善。为此，

17、国际焊接协会根据统计数据，采用碳当量为比较的基础，由加入的各元素来计算和评定钢材的焊接性能。 其近似公式如下： 碳当量（Cev） = C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5 式中：元素符号代表该元素重量百分比。碳当量越低，焊接性能越好。 碳当量0.35%，焊接性能良好；碳当量0.4-0.5%，焊接就较困难。以前的钢材性能方面，对碳当量和焊接性能是比较不重视的，在现在的钢材使用中，焊接性能的应用非常普遍，同时也非常地重要，如在大型钢体结构，船体，工程机械，大口径石油管，球罐等等对钢板焊接的性能和技术要求都非常高。如钢厂生产船板或其他高强度，高级别钢板的质保书上面都有根据国标要

18、求的碳当量的明确指标数值。在日常工作中，通常采取更加简化的碳当量计算公式为Cev=C+Mn/6（%）。Z向性能：在钢板厚度方向受力时，Z向性能就是指钢板的厚度方向性能。这个指标是70年代末美国的一次高层建筑出现重大事故后发现，使用的厚板存在层状撕裂问题，即在厚度方向上出现裂缝或裂纹，故要提出Z向性能测试。主要看钢板用于什么部位(一般钢板的厚度在40Mm以上)，有没有沿板厚方向的应力，如果有，就必须有Z向性能要求，具体选Z15、Z25还是Z35级别的，要根据应力大小确定。例如使用在象高层建筑，大型公共场馆，石油平台等。测试的方式为沿钢板厚度方向取样，然后再钢板厚度的上下面焊接短钢棒，然后给与应力

19、向外拉伸，直到拉断后测量断面收缩率，若为断面收缩率为15%则定义为Z15，到35%则定义为Z35。应变敏感时效性： 金属及其合金在冷加工变形后，由于在室温或较高温度下的内部固溶沉淀过程而引起各种机械或物理性能随时间延长而发生变化，此时金属的显微组织并无明显的改变，这种现象叫应变时效。应变时效敏感性使金属在时效前后的冲击韧性差值与其在原装态下冲击韧性值之百分比。4：温度对钢材性能的影响（控轧控冷与热处理） 我们知道,钢材中各种元素(化学成分)的不同比例组合,表现出钢的各种各样的力学性能,有的硬,有的软,这样不同的力学性能就被赋予不同的牌号,去适用于不同的用途.但同时在生产或加工使用的时候温度对于

20、钢的力学性能表现起着非常重要的影响,如完全同样成分的钢材在轧制时或轧制后不同的降温方式就会产生很大的性能差异.钢材的热处理通常是指将钢材在常态下以一定的方式进行加热，保温，然后采取合适的方式冷却，让其获得所需要的组织结构和性能的工艺。其中也可以在钢材的轧制生产过程中利用温度控制变化达到热处理的功效，称为控轧控冷。热处理是一种改善钢材使用性能和工艺性能的重要工艺，通过恰当的热处理，可以提高材料的强度韧性等性能，降低某些钢材在使用过程中的不利指标，从而减少材料的使用数量，提高钢材产品质量，延长产品使用寿命。如D级以上的钢板基本上都必须通过正火等二次热处理过程才能向用户交货。除了控轧控冷以外，热处理

21、的方式一般有退火，正火，淬火，回火及这四种方式的组合（如淬火+高温回火，在生产工艺称之为调质，为提高钢材性能的重要生产手段）。第二节 钢铁品种分类与钢材牌号知识 在将所有钢材分为22个大品种的情况下，目前国内钢材分类标准在1992年实行了新的标准，取消原来的普通碳素钢和优特钢等的说法，现在改为非合金钢，低合金钢和合金钢，并将不锈钢单列出来。因此可以看到在现在的钢铁材料使用方面，强调了合金的概念，反映出钢铁材料的合金化发展方向，通过使用合金元素来提高钢材的各方面性能，以适应下游钢材使用行业的可以进步，满足不断提高的要求。1、 我国钢铁牌号表示方法（学会识别）（主要三类）： （因为钢铁品种及牌号太

22、多，本次培训以板材（钢板）为主要对象来进行介绍）在非合金钢或低合金钢的分类下，又存在几种牌号命名的指标：A：以碳含量或其他重要元素成分为分类标准：45#，（0Cr18Ni9Ti）B：以强度指标下限值（主要为屈服强度）为分类标准：Q235，Q345，Q390，Q460C：以其他钢材成品功能特性（如电磁性能）或使用行业为分类标准：耐候钢（Q345GNH09CuPTiRe），矿用钢，造船用钢各个国家的牌号命名基本上都是以这几个方面组合使用，一般来说对于建筑，工程和结构用钢，由于使用上强调钢材强度等指标，而化学成分次之，则牌号制定基本以强度值作为编制原则，也为各国标准的牌号提供可比性，而对于机械用钢，

23、由于部件往往要再次经过热处理的温度变化后使用，因此化学成分的规定更为重要，所以往往成分指标作为牌号编制的基点，同时在这类钢材的各国标准对照中，只要化学成分基本相当或类似，可视为可比钢号。（其中造船用钢的牌号为一个特例，即除了日本标准，其他各国给与造船用钢的钢铁牌号标准都分为A，B，D，E，F五个级别，详见第四节内容）2、国外钢材牌号介绍（一） 洲标准 （EN10027，EN10025-1994:等）欧标采用符号和数值组成钢材牌号（以及用化学元素符号和含量值组和成牌号），同时还有另行登记的数字编号系统（五位数字代码）作为牌号补充:(1)牌号首位字母的含义:S结构用钢 P压力容器用钢 L管道用钢

24、E工程用钢 R钢轨,铁道用钢 B钢筋混凝土用钢 H或T高强度钢供冷成形用冷轧扁平产品 DD直接冷成形用的热轧扁平产品 DC-冷成形用的冷着扁平产品（2）牌号中数值的含义：一般表示最低上屈服强度，B，Rlei表示抗拉强度（3）牌号尾部附加的符号和数字：JR：符合室温（20C）下冲击实验(即国标的B级)J0：符合0C下冲击实验（即国标的C级）J2（2-6）：J2的2指符合-20C冲击实验，3则对应为-30C，直到6对应为-60CC-冷变形L-低温M-热轧N-正火Q-调质W-耐候T-钢管GH-调质例子：P355N，S275J2WEN10025-2：热轧结构钢-非合金结构钢 牌号 ： S355JREN

25、10025-5：热轧结构钢-耐侯钢 牌号：S275J2WEN10139： 冷成型用低碳钢冷轧钢带 牌号：DC01，DC03 DC04，DC05，DC06 （二） 美国标准通常采用SAE(美国汽车工业协会)和ASTM（美国材料试验协会American Society for Testing and Materials）等标准的牌号表示方法。SAE牌号一般采用数字表示，如SAE1006，10为表示含锰1.0%的普通碳素钢，而06表示含碳量为0.06%范围的级别。ASTM则类似中国标准，对钢材按照各种性能指标和使用用途进行复合型分类：(注意标准号与牌号的区别)标准号Standard No.牌 号Sy

26、mdol说 明RemarksA36A36结构钢 Structural srteelA569商用优质热轧碳素钢薄钢板,带Commercial quality hot-rolled carbon sheetA570Grade（简写Gr.）30，33，36，40，45，50，55优质热轧碳素钢薄钢板,带Improved hot-rolled carbon structural sheetA572Grade。42，50，55，60，65低合金高强度含Nb/V结构钢High-strength,low-alloy,Nb/V,hot-rolled sheetA607低合金高强度含Nb/V热轧钢板及钢带Hig

27、h-strength,low-alloy,Nb/V,hot-rolled sheetA622冲压用特殊镇静碳素钢,热轧钢板及钢带Drawing quality,special killed, hot-rolled sheetA635热连轧碳素结构薄钢板Hot-rolled carbon sheetA283-2003(低中抗拉强度碳素钢板) ：Gr.B（近似于Q195） Gr.C（近似于Q215A） Gr.D（近似于Q235A）A573-2005(较高韧性碳素结构钢板) ：Gr.58(相当于Q235B) Gr.65(相当于Q235C,SM400)，Gr。70（相当于Q275）A572：2006（

28、高强度度合金铌钒钢） ：Gd.42（近似于Q295），GR.50（近似于Q345） ，GR.55（近似于Q390）， GR.60（近似于Q420A-D），GR.65(近似于Q460)ASTM A36（碳素结构钢）：2003 A36（近似于Q235275）ASTM A529:2005(结构级高强度碳锰钢) Gr.42(相当于Q295B) Gr.50(相当于Q3435A)A588：2005（高强度低合金结构钢）厚度100，屈服强度345A678：2005（低合金钢）(3)日本工业标准JISJapanese industry standard标准号Standard No.牌 号Symdol说 明Re

29、marksG3101SS330,SS400,SS490,SS540一般结构用钢General structural steelG3106SM400A(B,C),SM490A(B,C),SM520B焊接结构用钢Welding structural steelG3113SPAH310,SPAH370,SPAH400,SPAH440汽车结构用钢Automobile structural steelG3131SPHC,SPHD,SPHE热轧低碳钢板及钢带Hot-rolled low carbon sheetG3132SPHT1,SPHT2,SPHT3钢管用带钢Sheet for welded pipe

30、G4051S20C,S35C,S15CK机械结构用碳素钢Carbon steel for mechanical structuresJIS牌号分为三个部分：（1）用英文或材质使用的主要元素符号，绝大部分品种都是S打头（STEEL），表示钢；（2）用英文字母或罗马字头表示钢材种类或用途等；（3）表示材料种类的数字,如最低抗拉强度或屈服强度(日标主要采用抗拉强度)。A：Atmospheric（大气，耐候），B：Boiler（锅炉） L：Low（低温）， P：plate C: cold H：hot C：commercial D：Deep Drawn，P：Pressure（压力用），V：vessel（

31、容器）E：Deep Drawn Extra T：Tube N：Non-ageing例子：SS400为例：S-structure SM400中的Mmarine SPV490 SM490YB关于各国钢材牌号相互对比转换的工作说明:在现在我国的钢铁行业与国际接轨之后,国外牌号的使用越来越多,无论是外贸询价还是材料加工出口，对欧标和美标的接触非常频繁。因此大家在日常实际工作当中也都非常想了解钢材的各国标准和牌号之间的关联度和对应性,但在相对熟悉了上述讲解内容后,一方面会给日常业务工作带来很大便利度，但同时也要谨慎对待各种牌号之间的转换问题,一方面标准制定时非常严肃的事情,另一方面,各牌号之间的微小差异决定了各牌号之间的等同效果,但并不等于说是相同结果.如模具行业最常用的日标中的S45C与国标的45#钢，碳含量的上限分别为0.48%和0.50%，容易造成质量纠纷和给客户留下把柄。也有针对某一种专用钢板，具有完全一样的成分和性能要求，但各国标准给与的牌号称呼大相径庭，如SPV490和12MNNIVR。因此在日常工作当中这个问题一定不能自行随意判断下结论给客户。第三节