鋼材基本知識

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鋼材基本知識大全

　　鋼材是鋼錠、鋼坯或鋼材通過壓力加工制成的一定形狀、尺寸和性能的材料。下面小編為大家分享鋼材基本知識大全，歡迎大家閱讀瀏覽。

鋼材基本知識大全

　　一、鋼材機械性能

　　1.屈服點(σs)

　　鋼材或試樣在拉伸時，當應力超過彈性極限，即使應力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續發生明顯的塑性變形，稱此現象為屈服，而產生屈服現象時的最小應力值即為屈服點。設Ps為屈服點s處的外力，Fo為試樣斷面積，則屈服點σs =Ps/Fo(MPa)

　　2.屈服強度(σ0.2)

　　有的金屬材料的屈服點極不明顯，在測量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規定產生永久殘余塑性變形等于一定值(一般為原長度的0.2%)時的應力，稱為條件屈服強度或簡稱屈服強度σ0.2。

　　3.抗拉強度(σb)

　　材料在拉伸過程中，從開始到發生斷裂時所達到的最大應力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強度相應的還有抗壓強度、抗彎強度等。設Pb為材料被拉斷前達到的最大拉力，Fo為試樣截面面積，則抗拉強度σb= Pb/Fo(MPa)。

　　4.伸長率(δs)

　　材料在拉斷后，其塑性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。

　　5.屈強比(σs/σb)

　　鋼材的屈服點(屈服強度)與抗拉強度的比值，稱為屈強比。屈強比越大，結構零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強比為0.6-0.65，低合金結構鋼為0.65-0.75合金結構鋼為0.84-0.86。

　　6.硬度

　　硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。

　　l 布氏硬度(HB)

　　以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB)。

　　l 洛氏硬度(HR)

　　當HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據試驗材料硬度的不同，分三種不同的標度來表示：

　　HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料(如硬質合金等)。

　　HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。

　　HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。

　　l 維氏硬度(HV)

　　以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值(HV)

　　二、黑色金屬和有色金屬

　　1、黑色金屬

　　是指鐵和鐵的合金。如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。鋼和生鐵都是以鐵為基礎，以碳為主要添加元素的合金，統稱為鐵碳合金。

　　生鐵是指把鐵礦石放到高爐中冶煉而成的產品，主要用來煉鋼和制造鑄件。

　　把鑄造生鐵放在熔鐵爐中熔煉，即得到鑄鐵(液狀,含碳量大于2.11%的鐵碳合金)，把液狀鑄鐵澆鑄成鑄件，這種鑄鐵叫鑄鐵件。

　　鐵合金是由鐵與硅、錳、鉻、鈦等元素組成的合金，鐵合金是煉鋼的原料之一，在煉鋼時做鋼的脫氧劑和合金元素添加劑用。

　　含碳量低于2.11%的鐵碳合金稱為鋼，把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內按一定工藝熔煉，即得到鋼。鋼的產品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼，一般是指軋制成各種鋼材的鋼。

　　2、有色金屬

　　又稱非鐵金屬，指除黑色金屬外的金屬和合金，如銅、錫、鉛、鋅、鋁以及黃銅、青銅、鋁合金和軸承合金等。另外在工業上還采用鉻、鎳、錳、鉬、鈷、釩、鎢、鈦等，這些金屬主要用作合金附加物，以改善金屬的性能，其中鎢、鈦、鉬等多用以生產刀具用的硬質合金。以上這些有色金屬都稱為工業用金屬，此外還有貴重金屬：鉑、金、銀等和稀有金屬，包括放射性的鈾、鐳等。

　　三、鋼的分類

　　鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。

　　鋼的分類方法多種多樣，其主要方法有如下七種：

　　1、按品質分類

　　(1)普通鋼(P≤0.045%，S≤0.050%)

　　(2)優質鋼(P、S均≤0.035%)

　　(3)高級優質鋼(P≤0.035%，S≤0.030%)

　　2、按化學成分分類

　　(1)碳素鋼：a.低碳鋼(C≤0.25%);b.中碳鋼(C≤0.25～0.60%);c.高碳鋼(C≤0.60%)。

　　(2)合金鋼：a.低合金鋼(合金元素總含量≤5%);b.中合金鋼(合金元素總含量>5～10%);c.高合金鋼(合金元素總含量>10%)。

　　3、按成形方法分類：

　　(1)鍛鋼;(2)鑄鋼;(3)熱軋鋼;(4)冷拉鋼。

　　4、按金相組織分類

　　(1)退火狀態的：a.亞共析鋼(鐵素體+珠光體);b.共析鋼(珠光體);c.過共析鋼(珠光體+滲碳體);d.萊氏體鋼(珠光體+滲碳體)。

　　(2)正火狀態的：a.珠光體鋼;b.貝氏體鋼;c.馬氏體鋼;d.奧氏體鋼。

　　(3)無相變或部分發生相變的

　　5、按用途分類

　　(1)建筑及工程用鋼：a.普通碳素結構鋼;b.低合金結構鋼;c.鋼筋鋼。

　　(2)結構鋼：

　　a.機械制造用鋼：(a)調質結構鋼;(b)表面硬化結構鋼：包括滲碳鋼、滲氨鋼、表面淬火用鋼;(c)易切結構鋼;(d)冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。

　　b.彈簧鋼

　　c.軸承鋼

　　(3)工具鋼：a.碳素工具鋼;b.合金工具鋼;c.高速工具鋼。

　　(4)特殊性能鋼：a.不銹耐酸鋼;b.耐熱鋼：包括抗氧化鋼、熱強鋼、氣閥鋼;c.電熱合金鋼;d.耐磨鋼;e.低溫用鋼;f.電工用鋼。

　　(5)專業用鋼——如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農機用鋼等。

　　6、綜合分類

　　(1)普通鋼

　　a.碳素結構鋼：(a) Q195;(b) Q215(A、B);(c)Q235(A、B、C);(d) Q255(A、B);(e)Q275。

　　b.低合金結構鋼

　　c.特定用途的普通結構鋼

　　(2)優質鋼(包括高級優質鋼)

　　a.結構鋼：(a)優質碳素結構鋼;(b)合金結構鋼;(c)彈簧鋼;(d)易切鋼;(e)軸承鋼;(f)特定用途優質結構鋼。

　　b.工具鋼：(a)碳素工具鋼;(b)合金工具鋼;(c)高速工具鋼。

　　c.特殊性能鋼：(a)不銹耐酸鋼;(b)耐熱鋼;(c)電熱合金鋼;(d)電工用鋼;(e)高錳耐磨鋼。

　　7、按冶煉方法分類

　　(1)按爐種分

　　a.轉爐鋼：(a)酸性轉爐鋼;(b)堿性轉爐鋼。或 (a)底吹轉爐鋼;(b)側吹轉爐鋼;(c)頂吹轉爐鋼。

　　b.電爐鋼：(a)電弧爐鋼;(b)電渣爐鋼;(c)感應爐鋼;(d)真空自耗爐鋼;(e)電子束爐鋼。

　　(2)按脫氧程度和澆注制度分

　　a.沸騰鋼;b.半鎮靜鋼;c.鎮靜鋼;d.特殊鎮靜鋼。

　　四、我國鋼號表示方法概述

　　產品牌號的表示，一般采用采用漢語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數字相結合的方法表示。即：

　　①鋼號中化學元素采用國際化學符號表示，例如Si,Mn,Cr……等。混合稀土元素用“RE”(或“Xt”)表示。

　　②產品名稱、用途、冶煉和澆注方法等，一般采用漢語拼音的縮寫字母表示，

　　③鋼中主要化學元素含量(%)采用阿拉伯數字表示。

　　采用漢語拼音字母表示產品名稱、用途、特性和工藝方法時，一般從代表產品名稱的漢語拼音中選取第一個字母。當和另一個產品所選用的字母重復時，可改用第二個字母或第三個字母，或同時選取兩個漢字中的第一個拼音字母。

　　暫時沒有可采用的漢字及漢語拼音的，采用符號為英文字母。

　　五、我國鋼號表示方法的細分說明

　　1、碳素結構鋼和低合金高強度結構牌號表示方法

　　以上用鋼通常分為通用鋼和專用鋼兩大類。牌號表示方法，由鋼的屈服點或屈服強度的漢語拼音字母、屈服點或屈服強度數值，鋼的質量等級等部分組成，還有的鋼加脫氧程度，實際是4個部分組成。

　　①通用結構鋼采用代表屈服點的拼音字母“Q”。屈服點數值(單位為MPa)和表1中規定的質量等級(A、B、C、D、E)、脫氧方法(F、b、Z、TZ)等符號，按順序組成牌號。例如：碳素結構鋼牌號表示為：Q235AF，Q235BZ;低合金高強度結構鋼牌號表示為：Q345C，Q345D。

　　Q235BZ表示屈服點值≥235MPa、質量等級為B級的鎮靜碳素結構鋼。

　　Q235和Q345這兩個牌號是工程用鋼最典型,生產和使用量最大,用途最廣泛的牌號。這兩牌號幾乎世界各國都有。

　　碳素結構鋼的牌號組成中，鎮靜鋼符號“Z”和特殊鎮靜鋼符號“TZ”可以省略，例如：質量等級分別為C級和D級的Q235鋼，其牌號表示應為Q235CZ和Q235DTZ，但可以省略為Q235C和Q235D。

　　低合金高強度結構鋼有鎮靜鋼和特殊鎮靜鋼，但牌號尾部不加寫表示脫氧方法的符號。

　　②專用結構鋼一般采用代表鋼屈服點的符號“Q”、屈服點數值和表1中規定的代表產品用途的符號等表示，例如：壓力容器用鋼牌號表示為“Q345R”;耐候鋼其牌號表示為Q340NH;Q295HP焊接氣瓶用鋼牌號;Q390g鍋爐用鋼牌號;Q420q橋梁用鋼牌號。

　　③根據需要，通用低合金高強度結構鋼的牌號也可以采用兩位阿拉伯數字(表示平均含碳量，以萬分之幾計)和化學元素符號，按順序表示;專用低合金高強度結構鋼的牌號，也可以采用兩位阿拉伯數字(表示平均含碳量，以萬分之幾計)和化學元素符號，以及一些規定的代表產品用途的符號，按順序表示。

　　2、優質碳素結構鋼和優質碳素彈簧鋼牌號表示方法

　　優質碳素結構鋼采用兩位阿拉伯數字(以萬分之幾計表示平均含碳量)或阿拉伯數字和元素符號等組合成牌號。

　　①沸騰鋼和半鎮靜鋼，在牌號尾部分別加符號“F”和“b”。例如：平均含碳量為0.08%的沸騰鋼，其牌號表示為“08F”;平均含碳量為0.10%的半鎮靜鋼，其牌號表示為“10b”。

　　②鎮靜鋼(S、P分別≤0.035%)一般不標符號。例如：平均含碳量為0.45%的鎮靜鋼，其牌號表示為“45”。

　　③較高含錳量的優質碳素結構鋼，在表示平均含碳量的阿拉伯數字后加錳元素符號。例如：平均含碳量為0.50%，含錳量為0.70%～1.00%的鋼，其牌號表示為“50Mn”。

　　④高級優質碳素結構鋼(S、P分別≤0.030%)，在牌號后加符號“A”。例如：平均含碳量為0.45%的高級優質碳素結構鋼，其牌號表示為“45A”。

　　⑤特級優質碳素結構鋼(S≤0.020%、P≤0.025%)，在牌號后加符號“E”。例如：平均含碳量為0.45%的特級優質碳素結構鋼，其牌號表示為“45E”。

　　優質碳素彈簧鋼牌號的表示方法與優質碳素結構鋼牌號表示方法相同(65、70、85、65Mn鋼在GB/T1222和GB/T699兩個標準中同時分別存在)。

　　3、合金結構鋼和合金彈簧鋼牌號表示方法

　　①合金結構鋼牌號采用阿拉伯數字和標準的化學元素符號表示。

　　用兩位阿拉伯數字表示平均含碳量(以萬分之幾計)，放在牌號頭部。

　　合金元素含量表示方法為：平均含量小于1.50%時，牌號中僅標明元素，一般不標明含量;平均合金含量為1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、4.50%～5.49%、……時，在合金元素后相應寫成2、3、4、5……。

　　例如：碳、鉻、錳、硅的平均含量分別為0.30%、0.95%、0.85%、1.05%的合金結構鋼，當S、P含量分別≤0.035%時，其牌號表示為“30CrMnSi”。

　　高級優質合金結構鋼(S、P含量分別≤0.025%)，在牌號尾部加符號“A”表示。例如：“30CrMnSiA”。

　　特級優質合金結構鋼(S≤0.015%、P≤0.025%)，在牌號尾部加符號“E”，例如：“30CrM nSiE”。

　　專用合金結構鋼牌號尚應在牌號頭部(或尾部)加表1中規定代表產品用途的符號。例如，鉚螺專用的30CrMnSi鋼，鋼號表示為ML30CrMnSi。

　　②合金彈簧鋼牌號的表示方法與合金結構鋼相同。

　　例如：碳、硅、錳的平均含量分別為0.60%、1.75%、0.75%的彈簧鋼，其牌號表示為“60Si2Mn”。高級優質彈簧鋼，在牌號尾部加符號“A”，其牌號表示為“60Si2MnA”。

　　4、易切削鋼牌號表示方法

　　易切削鋼采用標準化學元素符號、表1規定的符號和阿拉伯數字表示。阿拉伯數字表示平均含碳量(以萬分之幾計)。

　　①加硫易切削鋼和加硫、磷易切削鋼，在符號“Y”和阿拉伯數字后不加易切削元素符號。例如：平均含碳量為0.15%的易切削鋼，其牌號表示為“Y15”。

　　②較高含錳量的加硫或加硫、磷易切削鋼在符號“Y”和阿拉伯數字后加錳元素符號。例如：平均含碳量為0.40%，含錳量為1.20%～1.55%的易切削鋼，其牌號表示為“Y40Mn”。

　　③含鈣、鉛等易切削元素的易切削鋼，在符號“Y”和阿拉伯數字后加易切削元素符號。例如：“Y15Pb”、“Y45Ca”。

　　5、非調質機械結構鋼牌號表示方法

　　非調質機械結構鋼，在牌號頭部分別加符號“YF”和“F”表示易切削非調質機械結構鋼和熱鍛用非調質機械結構鋼，牌號表示方法的其他內容與合金結構鋼相同。例如：“YF35V”、“F45V”。

　　6、工具鋼牌號表示方法

　　工具鋼分為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼三類。

　　①碳素工具鋼采用標準化學元素符號、表1規定的符號和阿拉伯數字表示。阿拉伯數字表示平均含碳量(以千分之幾計)。

　　a.普通含錳量碳素工具鋼，在工具鋼符號“T”后為阿拉伯數字。例如：平均含碳量為0.80%的碳素工具鋼，其牌號表示為“T8”。

　　b.較高含錳量的碳素工具鋼，在工具鋼符號“T”和阿拉伯數字后加錳元素符號。例如：“T8Mn”。

　　c.高級優質碳素工具鋼，在牌號尾部加“A”。例如：“T8MnA”。

　　②合金工具鋼和高速工具鋼

　　合金工具鋼、高速工具鋼牌號表示方法與合金結構鋼牌號表示方法相同。采用標準規定的合金元素符號和阿拉伯數字表示，但一般不標明平均含碳量數字，例如：平均含碳量為1.60%，含鉻、鉬，釩含量分別為11.75%、0.50%、0.22%的合金工具鋼，其牌號表示為“Cr12MoV”;平均含碳量為0.85%，含鎢、鉬、鉻、釩含量分別為6.00%、5.00%、4.00%、2.00%的高速工具鋼，其牌號表示為“W6Mo5Cr4V2”。

　　若平均含碳量小于1.00%時，可采用一位阿拉伯數字表示含碳量(以千分之幾計)。例如：平均含碳量為0.80%，含錳量為0.95%，含硅量為0.45%的合金工具鋼，其牌號表示為“8MnSi”。

　　低鉻(平均含鉻量<1.00%)合金工具鋼，在含鉻量(以千分之幾計)前加數字“0”。例如：平均含鉻量為0.60%的合金工具鋼，其牌號表示為“Cr06”。

　　7、塑料模具鋼牌號表示方法

　　塑料模具鋼牌號除在頭部加符號“SM”外，其余表示方法與優質碳素結構鋼和合金工具鋼牌號表示方法相同。例如：平均含碳量為0.45%的碳素塑料模具鋼，其牌號表示為“SM45”;平均含碳量為0.34%，含鉻量為1.70%，含鉬量為0.42%的合金塑料模具鋼，其牌號表示為“SM3Cr2Mo”。

　　8、軸承鋼牌號表示方法

　　軸承鋼分為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高碳鉻不銹軸承鋼和高溫軸承鋼等四大類。

　　①高碳鉻軸承鋼，在牌號頭部加符號“G”，但不標明含碳量。鉻含量以千分之幾計，其他合金元素按合金結構鋼的合金含量表示。例如：平均含鉻量為1.50%的軸承鋼，其牌號表示為“GCr15”。

　　②滲碳軸承鋼，采用合金結構鋼的牌號表示方法，另在牌號頭部加符號“G”。例如：“G20CrNiMo”。高級優質滲碳軸承鋼，在牌號尾部加“A”。例如：“G20CrNiMoA”。

　　③高碳鉻不銹軸承鋼和高溫軸承鋼，采用不銹鋼和耐熱鋼的牌號表示方法，牌號頭部不加符號“G”。例如：高碳鉻不銹軸承鋼“9Cr18”和高溫軸承鋼“10Cr14Mo”。

　　9、不銹鋼和耐熱鋼的牌號表示方法

　　不銹鋼和耐熱鋼牌號采用標準規定的合金元素符號和阿拉伯數字表示，為切削不銹鋼、易切削耐熱鋼在牌號頭部加“Y”。

　　一般用一位阿拉伯數字表示平均含碳量(以千分之幾計);當平均含碳量≥1.00%時，用兩位阿拉伯數字表示;當含碳量上限<0.10%時，以“0”表示含碳量;當含碳量上限≤0.03%，>0.01%時(超低碳)，以“03”表示含碳量;當含碳量上限(≤0.01%時極低碳)，以“01”表示含碳量。含碳量沒有規定下限時，采用阿拉伯數字表示含碳量的上限數字。

　　合金元素含量表示方法同合金結構鋼。例如：平均含碳量為0.20%，含鉻量為13%的不銹鋼，其牌號表示為“2Cr13”;含碳量上限為0.08%，平均含鉻量為18%，含鎳量為9%的鉻鎳不銹鋼，其牌號表示為“0Cr18Ni9”;含碳量上限為0.12%，平均含鉻量為17%的加硫易切削鉻不銹鋼，其牌號表示為“Y1Cr17”;平均含碳量為1.10%，含鉻量為17%的高碳鉻不銹鋼，其牌號表示為“11Cr7”;含碳量上限為0.03%，平均含鉻量為19%，含鎳量為10%的超低碳不銹鋼，其牌號表示為“03Cr19Ni10”;含碳量上限為0.01%，平均含鉻量為19%，含鎳量為11%的極低碳不銹鋼，其牌號表示為“01Cr19Ni11”。

　　國內現行不銹耐熱鋼標準是參照JIS標準修訂的，但不銹耐熱鋼牌號表示方法與日本等國個標準不同。我們是用合金元素和平均含C量表示，日本是用表示用途的字母和阿拉伯數字表示。例如不銹鋼牌號SUS202、SUS316、SUS430，S-steel(鋼)，U-use(用途)，S-stainless(不銹鋼)。例如耐熱鋼牌號SUH309、SUH330、SUH660、H-Heatresistins。牌號中不同數字表示各種不同類型的不銹耐熱鋼。日本表示不銹耐熱鋼各類不同產品，在牌號后加上相應的字母，例如不銹鋼棒SUS-B，熱軋不銹鋼板SUS-HP;耐熱鋼棒SUHB，耐熱鋼板SUHP。英、美等西方國家，不銹耐熱鋼牌號表示方法與日本基本一致，主要是用阿拉伯數字表示，而且表示的數字是相同的，即牌號是相同的。因為日本的不銹耐熱鋼是采用美國的。

　　10、焊接用鋼牌號表示方法

　　焊接用鋼包括焊接用碳素鋼、焊接用合金鋼和焊接用不銹鋼等，其牌號表示方法是在各類焊接用鋼牌號頭部加符號“H”。例如：“H08”、“H08Mn2Si”、“H1Cr18Ni9”。

　　高級優質焊接用鋼，在牌號尾部加符號“A”。例如：“H08A”、“08Mn2SiA”。

　　11、電工用硅鋼牌號表示方法

　　鋼號由數字、字母和數字組成。

　　無取向和取向硅鋼的字母符號分別為”W”和”Q”

　　厚度放在前頭，字母符號放在中間，鐵損數值放在后頭，例如30Q113。取向硅鋼中，高磁感的字母符號”G”與”Q”放在一起，例如30QG113

　　字母之后的數字表示鐵損值(W/kg)的100倍。

　　字母“G”者，表示在高頻率下檢驗的;未加“G”者，表示在頻率為50周波下檢驗的。

　　30Q113表示電工用冷軋取向硅鋼產品在50赫頻率時的最大單位重量鐵損值為1.13W/kg。

　　冷軋硅鋼表示方法與日本標準(JISC2552-86)一致，只是字母符號不同，例如取向硅鋼牌號27Q140,與之相對應的JIS牌號為27G140，30QG110與之相應的JIS牌號為30P110(G：表示普通材料，P：表示高取向性)。無取向硅鋼牌號35W250，與之相應的JIS牌號為35A250。

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