试谈金属材料各元素作用

4）易切削钢：表示方法：字母Y+数字+（元素符号）钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。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”。锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。8）滚动轴承钢：表示方法：高碳铬轴承钢：字母G+Cr元素符号和数字渗碳轴承钢：字母G+数字+主要合金元素符号和数字+微量合金元素符号+（质量等级符号）钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。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：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。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。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。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：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。字母之后的数字表示铁损值（W/kg）的100倍。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：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。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。8钢的冷拉（扎）和热扎（锻）状态： 金属材料在冷拉或冷轧后不再进行专门的热处理而直接交货的状态。与热轧(锻)状态相比，冷拉(轧)状态的金属材料尺寸精度高、表面质量好、表面粗糙度低，并有较高的力学性能。但易遭受腐蚀或生锈，其包装、储运都有较严格的要求，需在库房内保管，并应注意库房内的温湿度控制。 金属材料在热轧或热锻后不再进行专门的热处理，冷却后直接交货的状态。热轧(锻)的终止温度一般为800900，之后一般在空气中冷却，因而热轧(锻)状态相当于正火处理。热轧(锻)状态交货的金属材料，由于表面覆盖有一层氧化膜，因而具有一定的耐蚀性，储运保管的要求不像冷拉(轧)交货的材料那样严格，如大、中型型钢、中厚钢板可以在露天货场或经苫盖后存放。1部分常用钢的牌号：钢的类别 具体的产品牌号碳素结构钢： Q195 Q195F、Q195b、Q195 Q215 Q215AF、Q215Ab、Q215A、Q215BF、Q215Bb、Q215B Q235 Q235AF、Q235Ab、Q235A、Q235BF、Q235Bb、Q235B、Q235C、Q235D Q255 Q255A、Q255B Q275 Q275低合金高强度结构钢：Q295 Q295A、Q295B Q345 Q345A、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E Q390 Q390A、Q390B、Q390C、Q390D、Q390E Q420 Q420A、Q420B、Q420C、Q420D、Q420E Q460 Q460C、Q460D、Q460E专用低合金高强度结构钢 专用低合金高强度结构钢一般采用代表屈服点的拼音字母“Q”、屈服点数值(单位为MPa)，并在尾部加按产品用途的拼音第一个字母表示。如：压力容器用钢牌号表示为“Q345R”；焊接气瓶用钢牌号表示为“Q295HP”；锅炉用钢牌号表示为“Q390g”；桥梁用钢牌号表 示为“Q420q”等。优质碳素结构钢： 08F、10F、15F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、15Mn、20Mn、25Mn、30Mn、35Mn、40Mn、45Mn、50Mn、60Mn、65Mn、70Mn共31个易切削结构钢：易切削结构钢分加硫易切削钢、加硫磷易切削钢、加铅易切削钢、加钙易切削钢、加硫碳锰易切削钢等。牌号用规定的符号和阿拉伯数字表示。即以“易”的汉语拼音首位字母“Y”打头，其后用两位阿拉伯数字表示碳含量的万分数。具体牌号有：Y12、Y12Pb、Y15、Y15Pb、Y20、Y30、Y35、Y40Mn、Y45Ca共9个牌号合金结构钢：其牌号是按钢的碳含量、所含合金元素的种类及数量来表示。这种表示(编制)方法，可以从牌号上直接看出钢的大致化学成分及质量等级，比较直观简明。具体牌号有：20Mn2、30Mn2、35Mn2、40Mn2、45Mn2、50Mn2、20MnV、27MnSi、35MnSi、42MnSi、20SiMn 2Mo、25SiMn2MoV、37SiMn2MoV、40B、45B、50B、40MnB、45MnB、20MnMoB、15MnVB、20MnV B、40MnVB、20MnTiB、25MnTiBRE、15Cr、15CrA、20Cr、30Cr、35Cr、40Cr、45Cr、50Cr、38CrSi、12CrMo、15CrMo、20CrMo、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、42CrMo、12CrMoV、35CrMo V、12Cr1MoV、25Cr2MoVA、25Cr2Mo1VA、38CrMoAl、40CrV、50CrVA、15CrMn、20CrMn、40C rMn、20CrMnSi、25CrMnSi、30CrMnSi、30CrMnSiA、35CrMnSiA、20CrMnMo、40CrMnMo、20CrMnTi、40CrMnTi、20CrNi、40CrNi、45CrNi、50CrNi、12CrNi2、12CrNi3、20CrNi3 、30CrNi3、37CrNi3、12Cr2Ni4、20Cr2Ni4、20CrNiMo、40CrNiMoA、18CrNiMnMoA、45CrNi MoVA、18Cr2Ni4WA、25Cr2Ni4WA共77个弹簧钢： 优质碳素弹簧钢 ：65、70、85。合金弹簧钢 ：65Mn、55Si2Mn、55Si2MnB、55SiMnVB、60Si2Mn、60Si2MnA、60 Su2CrA、60Si2CrVA、55CrMnA、60CrMnA、60CrMnMoA、50CrVA、60CrMnBA、30W4Cr2VA轴承钢： 铬轴承钢： 滚动轴承钢简称轴承钢或滚珠钢，是用来制造各种滚动轴承的套圈和滚动体的钢种。在牌号头部加“滚”的汉语拼音首位字母“G”表示轴承钢。牌号有：GCr6、GCr9、GCr9SiMn、GCr15、GCr15SiMn共5个牌号。无铬轴承钢：牌号表示方法与铬轴承钢相同，有：GSiMnV、GSiMnVXt、GSiMnMoV、GSiMnMoVXt、GMnMoV、GMnMoVXt共6个牌号。渗碳轴承钢：牌号有:G20CrMo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo 等6个不锈钢： 不锈钢是不锈耐酸钢的简称，包括不锈钢和耐酸钢。 铬(Cr)是不锈钢获得耐蚀性的最基本元素，一般含铬量均在13%以上，有的高达30%左右。镍(Ni)也是不锈钢的主要合金元素，含量多的可达20%左右。具体牌号有：1Cr17Mn6Ni5N、1Cr18Mn8Ni5N、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、1Cr17Ni7、1Cr18Ni9、Y1 Cr18Ni9、Y1Cr18Ni9Se、0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr19Ni9N、0Cr19Ni19NbN、00Cr18Ni10N 、1Cr18Ni12、0Cr23Ni13、0Cr25Ni20、0Cr17Ni12Mo2、Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti、00Cr17Ni14Mo2、0Cr17Ni12Mo2N、00Cr17Ni13Mo2N、0Cr18Ni12Mo2Cu2、00Cr18Ni14Mo2Cu2 、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni13Mo3、1Cr18Ni12Mo3Ti、0Cr18Ni12Mo3Ti、0Cr18Ni16Mo5、1Cr 18Ni9Ti、0Cr18Ni10Ti、0Cr18Ni11Nb、0Cr18Ni9Cu3、0Cr18Ni13Si4、0Cr26Ni5Mo2、1Cr18 Ni11Si4AlTi、00Cr18Ni5Mo3Si2、0Cr13Al、00Cr12、1Cr17、Y1Cr17、1Cr17Mo、00Cr30Mo2、00Cr27Mo、1Cr12、1Cr13、0Cr13、3Cr13、Y3Cr13、3Cr13Mo、4Cr13、1Cr17Ni2、7Cr17、8Cr17、9Cr18、11Cr17、Y11Cr17、9Cr18Mo、9Cr18MoV、0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al、0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al共64个牌号。优质碳素结构钢：主要性能和用途：普通含锰量： 08 用途：用于轧制薄板，深冲制品、油桶、高级搪瓷制品，也可用于制作管子， 垫片及心部强度要求不高的渗碳和氰化零件，电焊条等。08F 性能：冷塑性好，易成形；焊接性能优良，时效敏感；切削性：冷拉正火态较退火态良好。用途：用于轧制薄板，深冲制品、油桶、高级搪瓷制品，也可用于制作管子， 垫片及心部强度要求不高的渗碳和氰化零件，电焊条等。10 用途：拉杆、夹头、钢管、垫片、垫圈、铆钉、机床上的表面硬化零件、焊接零件等。10F 性能：冷塑性好，板材正火或高温回火后性能极佳；切削性：冷拉正火较退火态好，易焊接。用途：用4mm以下冷压深冲制品，如深冲器皿、炮弹弹体。也可制造锅炉管、油 桶顶盖及钢带、钢丝、焊接件、机械零件。1515F 用途：紧固件、冲模锻件、冷拉制品以及螺钉、螺栓、法兰盘等低负荷零件。20 用途：用于不经常受很大应力而要求很大韧性的各种零件，如杠杆、轴套、螺钉、拉杆、起重钩等。25 用作热锻和热冲压的机械零件，金属切削机床上氰化零件，以及重型和中型机 械制造中负荷不大的轴、辊子、连接器、垫圈、螺栓、螺帽等，还可用作铸钢件。30 用途：重型和一般机械中的轴、拉杆、套环、套筒轴、丝杆、螺钉以及汽缸、机架等。35 性能：冷塑性尚好，各种焊接性能良好，切削性好，用于制作受力不大的机械零件及中小尺寸锻件。用途：转轴、曲轴、轴销、杠杆、连杆、横梁、汽缸、套筒、螺母、垫圈等。40 用途：金属切削机床的零件，重型和中型机械中的曲轴、齿轮、轴、连接杆等。45 性能：中碳优质高强度钢，淬透性低，一般正火态使用；只有要求高的零件才进行ML4调质。冷塑性一般；切削性：退火，正火比调质时，适于氢焊和氩孤焊，不适于气焊。用途：用以制造蒸汽透平机、压缩机、泵的运动零件；还可代替渗碳钢制造齿轮、轴 、活塞销等零件(零件需经高频或火焰表面淬火)；并可用作铸件。?50 用于制造耐磨性要求高、动载荷及冲击作用不大的零件，如铸造齿轮、拉杆、 轧辊等；制造比较次要的弹簧、农机上的掘土犁铧、重负荷的心轴与轴等，并可制造铸件。55 用于制造连杆、轧辊、齿轮、扁弹簧、轮圈、轮缘等，也可作铸件。60-65 用于制造弹簧、弹簧圈、各种垫圈、离合器以及制造一般机械中的轴、轧 辊、偏心轴等。70-85 用来制造弹簧和发条、制造钢丝绳用的钢丝及高硬度的机件、如犁、铧、 电车车轮等。较高含锰量 15Mn 用途：中心部分机械性能要求较高的渗碳零件和焊接零件，例如齿轮、凸轮轴、活塞销、联轴器、拖杆等；不渗碳则可用于受力不大而要求韧性较好的零件，如支架、铰链、螺钉、螺母和铆焊结构件等。20 Mn 25Mn 30Mn 主要用来制造螺拴、螺帽、螺钉杠杆、掣动踏板等。并可用冷拉制造在 高应力下工作的细小零件，如农机上的钩、环、链等。35Mn 40Mn 用于制造承受疲劳负荷下的零件，如曲轴、连杆等；也可用作高应力下 工作的螺钉、螺帽等。45Mn 50Mn 用于制造耐磨性要求高、在高负荷下热处理的零件，如齿轮、齿轮轴 、摩擦盘、滚子及弹簧。55Mn 4合金结构钢：合金结构钢简称合结钢，是在优质碳素结构钢的基础上，适当地加入一种或数种合金元素(总量5%)而制成的钢种。5易切削结构钢用途：易切削结构钢简称易切钢，是含有少量易削元素，具有良好的被切削加工性能的钢种。主要用途：Y12硫磷复合低碳易切削钢 是现有易切削钢中磷含量最多的一个钢种。常用于制造对力学性能要求不高的各种机器和仪器仪表零件，如螺栓、螺母、销钉、轴、管接头等。Y12Pb含铅易切削钢 被切削加工性好，不存在性能上的方向性，并有较高的力学性能， 常用于制造较重要的机械零件、精密仪表零件等。Y15复合高硫低硅易切削钢 是我国自行研制成功的钢种，被切削性高于Y12钢，常用于制 造不重要的标准件，如螺栓、螺母、管接头、弹簧座等。Y15Pb Y15Pb同Y12Pb，被切削加工性更好。Y20低硫磷复合易切削钢 被切削加工性优于20钢而低于12钢，可进行渗碳处理，常用于 制造要求表面硬、心部韧性高的仪器、仪表、轴类耐磨零件。Y30低硫磷复合易切削钢 力学性能较高，被切削加工性也有适当改善，可制造强度要求 较高的标准件。Y35 Y35同Y30钢，可调质处理。Y40Mn高硫中碳易切削钢 有较高的强度、硬度和良好的被切削加工性，适于加工要求刚 性高的机床零部件，如机床丝杠、光杠、花键轴、齿条等。Y45Ca钙硫复合易切削钢 不仅被切削性好，而且热处理后具有良好的力学性能，适于制 造较重要的机器结构件，如机床齿轮轴、花键轴、拖拉机传动轴等。6常用弹簧钢特性及用途弹簧钢是用于制造弹簧或其他弹性元件的钢种，按成分分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢。65Mn 性能：碳素弹簧钢，最后热处理为淬火和回火；其强度较高，淬透性较大，脱碳倾向小，但有过热敏感性，易出现淬火裂纹，并有回火脆性。在退火状态下切削加工性尚好，焊接性好，冷变形塑性低，带材可供一般弯曲。用途：用于制造弹簧及犁铧等。50CrVA 性能：合金弹簧钢，钢的最后热处理为淬火和回火，热处理后具有较好的韧性，高的比例极限和强度极限，具有高的疲劳强度，并有高的淬透性（与65Si2MnWA的淬透性相类似）与较低的过热敏感性；零件使用温度程300时，其弹性仍可保持。钢的切削加工尚好，冷变形时塑性低，焊接性差。用途：用于制造弹簧7滚动轴承钢特性和用途滚动轴承钢简称轴承钢或滚珠钢，是用于制造各种滚动轴承的套圈和滚动体的钢种。8碳素工具钢特性和用途碳素工具钢简称碳工钢，其冷、热加工性能，耐磨性能好，价格低廉，在工具钢中是被广泛采用的钢种。T7 为亚共析钢，淬火回火后具有较高的强度和韧性，且有一定的硬度，但热硬性低，淬透性差、淬火变形大。常用于制造能承受振动和撞击，要求较高韧性，但切削性能要求 不太高的工具，如凿子、冲头等小尺寸风动工具，木工用锯和凿，简单胶木模、锻模、剪刀 、手锤、镰刀等。T8 为共析钢，淬火回火后具有较高的硬度和耐磨性，但热硬性低，淬透性差、加热时容易过热，变形也大，塑性强度也较低。常用于不受大冲击，需要较高硬度和耐磨性的工具，如简单的模子和冲头、切削软金属的刀具、木工用的铣刀和斧、凿、錾、圆锯片以及钳 工装配工具、虎钳钳口等。T8Mn 性能同T8近似，但因加入了锰，淬透性较好，淬硬层较深。用途同T88，但可制造断面较大的工具。T9性能同T8，但因碳含量较高一些，故硬度和耐磨性较高，韧性较差一些。常用作硬度较高，有一定韧性，但不受剧烈震动冲击的工具，如中心铳、冲模、冲头、木工切削工具以及饲料机刀片、凿岩石凿子等。T10 为过共析钢，在淬火加热时不易过热，仍保持细晶粒。韧性尚可，强度及耐磨性均较T7-T9高些，但热硬性低，淬透性仍然不高，淬火变形大。这种钢应用较广，适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，如车刀、刨刀、钻头、丝锥、扩孔刀具、螺丝板牙、铣刀手锯锯条、小尺寸冷切边模及冲孔模，低精度而形状简单的量具(如卡板等)，也可用作不受较大冲击的耐磨零件。T11：为过共析钢，其碳含量介于T10、T12之间，具有较好的综合力学性能(如强度、硬 度、耐磨性及韧性等)。用途与T10钢基本相同，但不如T10钢广泛。T12：含碳高、耐磨性好，但脆性较大。用作不受冲击的各种工具和耐磨零件，如车刀 、铣刀、丝锥、扳牙、锉刀、刮刀、以及小的冷切边模、冲孔模等。T13：是碳工钢中碳含量最高的钢种，耐磨性最高，也最脆。用途与T12钢基本相同，也可用作不受冲击而要求极高耐磨性的机械零件。9合金工具钢用途：合金工具钢简称合工钢，是在碳工钢的基础上加入合金元素而形成的钢种。10高速工具钢主要用途：高速工具钢简称高工钢或高速钢，俗称“锋钢”或“风钢”是一种适用于高速切削的高碳高合金工具钢，其突出特点是具有很高的热硬性。1.硅在钢中的作用(1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。(2)硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比。这是一般弹簧钢。(3)耐腐蚀性。硅的质量分数为15一20的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。缺点：（4）使钢的焊接性能恶化。2.锰在钢中的作用（1）锰对提高钢的淬透性。（2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。（3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。缺点：含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服：当锰的质量分数超过1时，会使钢的焊接性能变坏，锰会使钢的耐锈蚀性能降低。3.铬在钢中的作用（1）铬可提高钢的强度和硬度。（2）铬可提高钢的高温机械性能。（3）使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性（4）阻止石墨化（5）提高淬透性。缺点：铬是显著提高钢的脆性转变温度铬能促进钢的回火脆性。4. 镍在钢中的作用（1）可提高钢的强度而不显著降低其韧性。（2）镍可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性。（3）改善钢的加工性和可焊性。（4）镍可以提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。5.钼在钢中的作用（1）钼对铁素体有固溶强化作用。（2）提高钢热强性（3）抗氢侵蚀的作用。（4）提高钢的淬透性。缺点：钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。6.钨在钢中的作用(1) 提高强度（2）提高钢的高温强度。（3）提高钢的抗氢性能。（4）是使钢具有热硬性。因此钨是高速工具钢中的主要合金元素。7.钒在钢中的作用(1)热强性。（2）钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。8.钛在钢中的作用（1）钛能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度；（2）并能提高钢在高温高压氢气中的稳定性。使钢在高压下对氢的稳定性高达600以上，在珠光体低合金钢中，钛可阻止钼钢在高温下的石墨化现象。因此，钛是锅炉高温元件所用的热强钢中的重要合金元素之一。9.铌在钢中的作用（1）铌和碳、氮、氧都有极强的结合力，并与之形成相应的极为稳定的化合物，因而能细化晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性。(2)有极好的抗氢性能。(3)铌能提高钢的热强性10.硼在钢中的作用 ；（1）提高钢的淬透性。（2）提高钢的高温强度。强化晶界的作用。11.铝在钢中的作用(1)用作炼钢时的脱氧定氮剂，细化晶粒，抑制低碳钢的时效，改善钢在低温时的韧性，特别是降低了钢的脆性转变温度；(2)提高钢的抗氧化性能。曾对铁铝合金的抗氧化性进行了较多的研究；4AI即可改变氧化皮的结构，加入6A1可使钢在980C以下具有抗氧化性。当铝和铬配合并用时，其抗氧化性能有更大的提高。例如，含铁50一55、铬30一35、铝10一15的合金，在1 400C高温时，仍具有相当好的抗氧化性。由于铝的这一作用，近年来，常把铝作为合金元素加入耐热钢中。(3)此外，铝还能提高对硫化氢和V2O5，的抗腐蚀性。缺点：脱氧时如用铝量过多，将促进钢的石墨化倾向。当含铝较高时其高温强度和韧性较低。黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。纯 铁：纯度很高的铁，化学纯铁含碳量几乎为零，工业纯铁含碳量0.05%。纯铁是很软的，一般不应用到实际中。生 铁：把铁矿石放到高炉中冶炼而成的，含碳量24.3（也有资料称3.5%5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为生铁。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形，主要用来炼钢和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。钢：含碳量在0.04%-2.3%之间（也有资料称0.03%-1.2%）的铁碳合金称为钢。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。1）硫：硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和 Fe形成低熔点(985)化合物。而钢材的热加工温度一般在11501200以上，所以当钢材热加工时，由于 FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。高级优质钢：S0.02%0.03%；优质钢：S0.03%0.045%；普通钢：S0.055%0.7%以下。2）磷：磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称冷脆。 冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。高级优质钢： P0.025%；优质钢： P0.04%；普通钢：P0.085%。3）锰：锰是炼钢时作为脱氧剂加入钢中的。由于锰可以与硫形成高熔点(1600)的 MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，能够与钢中的FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，提高钢的强度和硬度。因此，锰在钢中是一种有益元素。一般认为，钢中含锰量在0.5%0.8%以下时，把锰看成是常存杂质。技术条件中规定，优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%0.8%；而较高含锰量的结构钢中，其量可达0.7%1.2%。4）硅：硅也是炼钢时作为脱氧剂而加入钢中的元素。硅与钢水中的FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去，因此硅是一种有益的元素。硅在钢中溶于铁素体内使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。镇静钢中的含硅量通常在0.1%0.37%，沸腾钢中只含有0.03%0.07%。由于钢中硅含量一般不超过0.5%，对钢性能影响不大。5）氧：氧在钢中是有害元素。它是在炼钢过程中自然进入钢中的，尽管在炼钢末期要加入锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。氧在钢中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夹杂形式，使钢的强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。6）氮：铁素体溶解氮的能力很低。当钢中溶有过饱和的氮，在放置较长一段时间后或随后在200300加热就会发生氮以氮化物形式的析出，并使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。钢液中加入Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除时效倾向。7）氢：钢中溶有氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷。白点常在轧制的厚板、大锻件中发现，在纵断面中可看到圆形或椭圆形的白色斑点；在横断面上则是细长的发丝状裂纹。锻件中有了白点，使用时会发生突然断裂，造成不测事故。因此，化工容器用钢，不允许有白点存在。 氢产生白点冷裂的主要原因是因为高温奥氏体冷至较低温时，氢在钢中的溶解度急剧降低。当冷却较快时，氢原子来不及扩散到钢的表面而逸出，就在钢中的一些缺陷处由原子状态的氢变成分子状态的氢。氢分子在不能扩散的条件下在局部地区产生很大压力，这压力超过了钢的强度极限而在该处形成裂纹，即白点。钢的主要工艺性能有：冷态成型性、切削性、焊接性能、热处理工艺性、铸造性能等冷态成型性：冷态成型包括许多不同的冷成型工艺，如深冲、拉延成型和弯曲等。其冷态成型工艺性能优劣涉及被变形材料的成分、组织和冷变形工艺参量（模具形状、变形量、变形速度、润滑条件等）。与冷态成型性有关的材料性能参量有：低的屈服强度高的延伸率高的均匀伸长率高的加工硬化率（n值），高的深冲性参量（r值）适当而均匀的晶粒度；控制夹杂物的形状和分布；游离渗碳体的数量和分布。1）冷轧薄钢板：碳：碳含量增加会使拉延能力变坏，因此绝大部分钢板都采用低碳钢。 锰：锰的影响和碳相似，但适当的含量可以减轻硫的不良作用。 磷、硅：磷和硅溶于铁素体引起强化并略影响塑性，降低拉延性能。2）热轧钢板：选用冲压用热轧钢板时，既要考虑强度要求，也要考虑冲压性能。 碳：碳是对热轧钢板冲压性能影响最大的元素。对于冲压用的热轧钢板，一般不宜以增加碳的办法来提高强度，应采用添加合金元素来提高钢的强度。 硫：硫在钢中形成硫化物夹杂，在轧制中拉长，分割金属基体降低塑性，影响冲压性能。普通碳素结构钢：主要用途：Q195含碳量低，强度不高，塑性、韧性、加工性能和焊接性能好。用于轧制薄板和盘条。冷、热轧薄钢板及以其为原板制成的镀锌、镀锡及塑料复合薄钢板大量用用屋面板、装饰板、通用除尘管道、包装容器、铁桶、仪表壳、开关箱、防护罩、火车车厢等。盘条则多冷拔成低碳钢丝或经镀锌制成镀锌低碳钢丝，用于捆绑、张拉固定或用作钢丝网、铆钉等。Q215强度稍高于Q195钢，用途与Q195大体相同。此外，还大量用作焊接钢管、镀锌焊管、炉撑、地脚螺钉、螺栓、圆钉、木螺钉、冲制铁铰链等五金零件。Q235 含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢，中厚钢板。大量用用建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。C、D级钢还可作某些专业用钢使用。Q255 性能与Q235差不多，强度稍有提高，塑性有所降低。应用不如Q235广泛，主要 用作铆接与检接结构Q275 强度、硬度较高，耐磨性较好。用于制造轴类、农业机具、耐磨零件、钢轨接 头夹板、垫板、车轮、轧辊等普通低合金结构钢：主要用途：Q295 钢中只含有极少量的合金元素，强度不高，但有良好的塑性、冷弯、焊接及耐蚀性能。主要用于建筑结构，工业厂房，低压锅炉，低、中压化工容器，油罐，管道， 起重机，拖拉机，车辆及对强度要求不高的一般工程结构。Q345 Q390 综合力学性能好，焊接性能、冷热加工性能和耐蚀性能均好，C、D、E级钢具有良好的低温韧性。主要用于船舶，锅炉，压力容器，石油储罐，桥梁，电站设 备，起重运输机械及其他较高载荷的焊接结构件。Q420 强度高，特别是在正火或正火加回火状态有较高的综合力学性能。主要用于大型船舶，桥梁，电站设备，中、高压锅炉，高压容器，机车车辆，起重机械，矿山机 械及其他大型焊接结构件。Q460 强度最高，在正火，正火加回火或淬火加回火状态有很高的综合力学性能，全部用铝补充脱氧，质量等级为C、D、E级，可保证钢的良好韧性的备用钢种。用于各 种大型工程结构及要求强度高，载荷大的轻型结构。碳元素是钢铁中最基本的元素，含碳量的高低是区别钢和铁的依据。一般含碳量1.7%称为钢1.7%时则是铁。碳在钢铁中呈化合状态和游离状态，钢中的碳大部分以化合状态存在；在铁中碳都以游离状态存在，化合碳和游离碳之和称为总碳量。当碳含量高时，钢的硬度和强度增加,但是其熔点、塑性和延展性降低，使钢难于加工。生铁的强度和硬度随化合碳的增加而增高。硫在钢中是一种有害元素。它使钢产生热脆现象，降低钢的机械性能，对钢的耐腐蚀性和可焊性不利，在易切削钢中，为了改善钢的切削加工性能，可提高硫的含量，在一般合金中硫的含量都较低。1）碳素结构钢：表示方法：Q+数字+（质量等级符号）+（脱氧方法符号）+（专门用途的符号）钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点；“Q”后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa。例Q235表示屈服点（s）为235 MPa的碳素结构钢；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、CD。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。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：表示方法：数字+（元素符号）+（脱氧方法符号）+（专门用途的符号）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。锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。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：表示方法：字母T+数字+（元素符号）+（质量等级符号）钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。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%。锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。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”。5）合金结构钢：表示方法：（专门用途符号）+数字+主要合金元素符号和数字+微量合金元素符号+（质量等级符号）+（专门用途符号）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。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。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%。高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。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ML30CrMnSi6）低合金高强度钢：表示方法：（专门用途符号）+数字+主要合金元素符号和数字+微量合金元素符号+（质量等级符号）+（专门用途符号）钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。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。10）不锈钢和耐热钢：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、0Cr18 Ni9等。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。黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。纯 铁：纯度很高的铁，化学纯铁含碳量几乎为零，工业纯铁含碳量0.05%。纯铁是很软的，一般不应用到实际中。生 铁：把铁矿石放到高炉中冶炼而成的，含碳量24.3（也有资料称3.5%5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为生铁。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形，主要用来炼钢和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。钢：含碳量在0.04%-2.3%之间（也有资料称0.03%-1.2%）的铁碳合金称为钢。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。1）硫：硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和 Fe形成低熔点(985)化合物。而钢材的热加工温度一般在11501200以上，所以当钢材热加工时，由于 FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。高级优质钢：S0.02%0.03%；优质钢：S0.03%0.045%；普通钢：S0.055%0.7%以下。2）磷：磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称冷脆。 冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。高级优质钢： P0.025%；优质钢： P0.04%；普通钢：P0.085%。3）锰：锰是炼钢时作为脱氧剂加入钢中的。由于锰可以与硫形成高熔点(1600)的 MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，能够与钢中的FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，提高钢的强度和硬度。因此，锰在钢中是一种有益元素。一般认为，钢中含锰量在0.5%0.8%以下时，把锰看成是常存杂质。技术条件中规定，优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%0.8%；而较高含锰量的结构钢中，其量可达0.7%1.2%。4）硅：硅也是炼钢时作为脱氧剂而加入钢中的元素。硅与钢水中的FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去，因此硅是一种有益的元素。硅在钢中溶于铁素体内使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。镇静钢中的含硅量通常在0.1%0.37%，沸腾钢中只含有0.03%0.07%。由于钢中硅含量一般不超过0.5%，对钢性能影响不大。5）氧：氧在钢中是有害元素。它是在炼钢过程中自然进入钢中的，尽管在炼钢末期要加入锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。氧在钢中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夹杂形式，使钢的强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。6）氮：铁素体溶解氮的能力很低。当钢中溶有过饱和的氮，在放置较长一段时间后或随后在200300加热就会发生氮以氮化物形式的析出，并使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。钢液中加入Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除时效倾向。7）氢：钢中溶有氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷。白点常在轧制的厚板、大锻件中发现，在纵断面中可看到圆形或椭圆形的白色斑点；在横断面上则是细长的发丝状裂纹。锻件中有了白点，使用时会发生突然断裂，造成不测事故。因此，化工容器用钢，不允许有白点存在。 氢产生白点冷裂的主要原因是因为高温奥氏体冷至较低温时，氢在钢中的溶解度急剧降低。当冷却较快时，氢原子来不及扩散到钢的表面而逸出，就在钢中的一些缺陷处由原子状态的氢变成分子状态的氢。氢分子在不能扩散的条件下在局部地区产生很大压力，这压力超过了钢的强度极限而在该处形成裂纹，即白点。钢的主要工艺性能有：冷态成型性、切削性、焊接性能、热处理工艺性、铸造性能等冷态成型性：冷态成型包括许多不同的冷成型工艺，如深冲、拉延成型和弯曲等。其冷态成型工艺性能优劣涉及被变形材料的成分、组织和冷变形工艺参量（模具形状、变形量、变形速度、润滑条件等）。与冷态成型性有关的材料性能参量有：低的屈服强度高的延伸率高的均匀伸长率高的加工硬化率（n值），高的深冲性参量（r值）适当而均匀的晶粒度；控制夹杂物的形状和分布；游离渗碳体的数量和分布。1）冷轧薄钢板：碳：碳含量增加会使拉延能力变坏，因此绝大部分钢板都采用低碳钢。 锰：锰的影响和碳相似，但适当的含量可以减轻硫的不良作用。 磷、硅：磷和硅溶于铁素体引起强化并略影响塑性，降低拉延性能。2）热轧钢板：选用冲压用热轧钢板时，既要考虑强度要求，也要考虑冲压性能。 碳：碳是对热轧钢板冲压性能影响最大的元素。对于冲压用的热轧钢板，一般不宜以增加碳的办法来提高强度，应采用添加合金元素来提高钢的强度。 硫：硫在钢中形成硫化物夹杂，在轧制中拉长，分割金属基体降低塑性，影响冲压性能。普通碳素结构钢：主要用途：Q195含碳量低，强度不高，塑性、韧性、加工性能和焊接性能好。用于轧制薄板和盘条。冷、热轧薄钢板及以其为原板制成的镀锌、镀锡及塑料复合薄钢板大量用用屋面板、装饰板、通用除尘管道、包装容器、铁桶、仪表壳、开关箱、防护罩、火车车厢等。盘条则多冷拔成低碳钢丝或经镀锌制成镀锌低碳钢丝，用于捆绑、张拉固定或用作钢丝网、铆钉等。Q215强度稍高于Q195钢，用途与Q195大体相同。此外，还大量用作焊接钢管、镀锌焊管、炉撑、地脚螺钉、螺栓、圆钉、木螺钉、冲制铁铰链等五金零件。Q235 含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢，中厚钢板。大量用用建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。C、D级钢还可作某些专业用钢使用。Q255 性能与Q235差不多，强度稍有提高，塑性有所降低。应用不如Q235广泛，主要 用作铆接与检接结构Q275 强度、硬度较高，耐磨性较好。用于制造轴类、农业机具、耐磨零件、钢轨接 头夹板、垫板、车轮、轧辊等普通低合金结构钢：主要用途：Q295 钢中只含有极少量的合金元素，强度不高，但有良好的塑性、冷弯、焊接及耐蚀性能。主要用于建筑结构，工业厂房，低压锅炉，低、中压化工容器，油罐，管道， 起重机，拖拉机，车辆及对强度要求不高的一般工程结构。Q345 Q390 综合力学性能好，焊接性能、冷热加工性能和耐蚀性能均好，C、D、E级钢具有良好的低温韧性。主要用于船舶，锅炉，压力容器，石油储罐，桥梁，电站设 备，起重运输机械及其他较高载荷的焊接结构件。Q420 强度高，特别是在正火或正火加回火状态有较高的