钢材的定义及钢材分类.doc

钢材的定义及钢材分类 钢材的定义您知道钢与铁的区别吗？其实简单的说，钢材就是含碳量大于0.025%,小于2.11%的铁碳合金。铁是大自然赏赐给人内的恩物，将开采的铁矿石放入高炉中冶炼后即得到生铁，生铁按不同冶炼工艺和用途可分为炼钢生铁和铸造生铁。炼钢生铁是一种含碳量2%的铁碳合金，同时也含有少量的硅，锰，硫，磷等元素，其中硅和锰是有利元素，按一定比例存在于钢铁中可以显著提高材料的强度.硬度和耐腐耐磨性，而硫和磷则有害，会分别造成钢铁的热脆性和冷脆性，降低材料性能。 m#m#d5n hw(|0把炼钢用生铁放入炼钢炉中按一定比例熔炼，将得到的钢液浇铸成型，冷却后即得到钢锭或铸坯，供轧制成各种型材，为了获得不同性能的钢材，还会在熔炼过程中加入铬.镍.钼.钨.钒等微量元素，而这些化学成分决定了钢材的不同特性。其中“铬”可以增加钢材的耐腐蚀性，通常国际上把含铬量大于13%的钢材称为不锈钢。镍可以增加钢材的强度和韧性，钼可以防止钢材变脆，钨可增加钢材的耐磨损性，别看钨的硬度较低，只有大约40s，但它们的抗磨损能力非常高，钒可增加钢材的抗磨损性和延展性。 低碳钢含碳量小于0.25% 碳素结构钢含碳量大多在0.7%以下 中碳钢含碳量在0.250.6% 碳素工具钢含碳量一般在0.651.35% 高碳钢含碳量大于0.60% 不锈弹簧钢含碳量一般在0.450.7%，含铬量大于13% 滚动轴承不锈钢含碳量一般在1%,含铬量大于13% 高速钢又称锋钢，含碳量一般在0.71.65%,含钨5.519%,600摄氏度下工作时，硬度能保持在HRC60以上。在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢。代表性能的有13铬钢，18-铬镍钢等高合金钢。 从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。 为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬。 通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。 铁素体不锈钢 在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%30%，具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，这类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。 奥氏体-铁素体双相不锈钢 是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%28%，Ni含量在3%10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。 马氏体不锈钢 通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢，通俗地说，是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型，如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度较高，不同回火温度具有不同强韧性组合，主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。根据化学成分的差异，马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同，还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体（或半马氏体）沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。钢材分类为了增强国内钢铁工业统计指标的科学性和与国际标准的可比性，提高钢铁工业现代化管理水平，从2005年1月1日起，钢铁行业在全国范围内推行新的统计指标体系，对钢材的分类作了较大调整，主要有如下几种：（1）按化学成分分：与粗钢按化学成分划分一致，将普通钢(包括普通碳素钢和低合金钢)、优质钢(包括合金钢、其它优质钢、高合金钢)二种调整为非合金钢、低合金钢、合金钢(不含不锈钢)、不锈钢四种。T R8D%HBF0(2)按加工工艺分：从热轧钢材、冷加工钢材、锻压钢材、挤压和液压钢材四种调整为热轧钢材、冷轧（拔）钢材、镀涂层钢材、锻挤旋压钢材、其它加工工艺钢材五种，突出了冷轧和镀涂层加工工艺。)xk/hoq:MT;n0(3)按品种分：钢材品种从18个大品种细化为22个大品种，调整了型材分类、细化了板带材分类。主要调整情况是：型材中的普通大型、普通中型、普通小型、优质型钢4个品种调整为大型型钢、中小型型钢、棒材、钢筋4个品种，板带材中的特厚板、中厚板、薄板、钢带4个品种调整为特厚板、厚板、中板、热轧薄板、冷轧薄板、中厚宽钢带、热轧薄宽钢带、冷轧薄宽钢带、镀层板带、涂层板带、热轧窄钢带、冷轧窄钢带12个品种，冷弯型钢、盘环件、锻钢件3个品种并入其它钢材，取消钢球料1个品种。钢 的 分 类1.按化学成分分类： 碳素钢(碳钢)：含碳量约0.05%1.35%合金钢：特意加入了合金元素1.1碳素钢分类高碳钢：含碳量0.6%中碳钢：含碳量0.25%06%低碳钢：含碳量0.25%1.2合金钢分类低合金钢：合金元素总含量10%1.3 新国标GB/T1330491按化学成分分类为：非合金钢、低合金钢、合金钢2按冶炼方法分类： 转炉钢、平炉钢、电炉钢3脱氧程度分类： 镇静钢、沸腾钢、半镇静钢4按钢的品质分类普通钢P0.045% S0.05%优质钢 P0.35% S0.35%高级优质钢 P0.25% S0.25%特级优质钢 P0.025% S0.015%5用途分类结构钢 建筑用钢和机械用钢工具钢 制造各种工具，如刀具、量具、模具等用钢特殊性能钢 具有特殊的物理、化学性能的钢一、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%）；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。 对钢材性能产生影响的元素 钢材的质量及性能是根据需要而确定的，不同的需要，要有不同的元素含量 （ 1 ）碳；含碳量越高，刚的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差 （ 2 ）硫；是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性 （ 3 ）磷；能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性在优质钢中，硫和磷要严格控制但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的 （ 4 ）锰；能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能 （ 5 ）硅；它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能 （ 6 ）钨；能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性 （ 7 ）铬；能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用 （ 8 ）钒；能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性；反之，当它在碳化物形态存在时，就会降低它的淬透性 （ 9 ）钼；可明显的提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，提高剩磁和娇顽力 （ 10 ）钛；能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象 （ 11 ）镍；能提高钢的强度和韧性，提高淬透性含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力 （ 12 ）硼；当钢中含有微量的（ 0.001 0.005 ）硼时，钢的淬透性可以成倍的提高 （ 13 ）铝；能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效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 （ 14 ）铜；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更为明显在一般大气氧化环境下，不锈钢的腐蚀速率甚低，绝非完全不生锈，因为含铬(Cr)，在表面形成非常密单薄的氧化铬(Cr2O3)薄膜，可防止继续腐蚀生锈而得名。其具有抗腐蚀性、抗氧化性、低热传导及加工性良好等特性1.什么是不锈钢？ 不锈钢是在普通碳钢的基础上，加入一组铬的质量分数（ wCr ）大于 12% 合金元素的钢材，它在空气作用下能保持金属光泽，也就是具有不生锈的特性。这是由于在这类钢中含有一定量的铬合金元素，能使钢材表面形成一层不溶解于某些介质的坚固的氧化薄膜（钝化膜），使金属与外界质隔离而不发生化学作用。在这类钢中，有些除含较多的铬（ Cr ）外，还匹配加入较多的其他合金元素，如镍（ Ni ），使之在空气中、水中、蒸汽中、都具有很好的化学稳定性，而且在许多种酸、碱、盐的水溶液中也有足够的稳定性，甚至在高温或低温环境中，仍能保持其耐腐蚀的优点。 2.不锈钢分类方法有几种？ 按主要化学组成分铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等；也可以以性能特点分成耐酸不锈钢和耐热不锈钢等；通常以金相组织进行分类。按金相组织分为：铁素体(F)型不锈钢、马氏体(M)型不锈钢、奥氏体 铁素体(AF)型双相不锈钢、奥氏体 马氏体(AM)型双相不锈钢和沉淀硬化(PH)型不锈钢。 (1) 铁素体型不锈钢 F 铁素体具有磁性，它的内部显微组织为铁素体，其铬的质量分数在 11.5%32.0% 范围内。但是碳的含量极低 0.2%,不可淬火。随着铬含量的提高，其耐酸性也提高，加入钼（Mo）后，则可提高耐酸腐蚀性和抗应力腐蚀的能力。 (2) 马氏体型不锈钢 M 其显微组织为马氏体，马氏体不锈钢同样也具有磁性，这类钢中铬的质量分数为 11.5%-18.0% 但碳的质量分数最高达 0.6% 。碳含量增高，提高了钢的强度和硬度。在这类钢中加入的少量镍可以促使生成马氏体，同时又能提高其耐蚀性。这类钢具有一定的耐蚀性和较好的热稳定性以及热强性，可以作为温度低于 700 以下长期工作的耐热钢使用。它广泛用来制造对韧性和冲击韧度要求较高的零件，如汽轮机的叶片、内燃机排气阀和医疗器械。 (3) 奥氏体型不锈钢 F 其显微组织为奥氏体，它是在高铬不锈钢中（1726%）添加适当的镍（镍的质量分数为 8%-25%）而形成的，具有奥氏体型不锈钢不能利用热处理使晶粒细化，也不能经过淬火来提高其硬度。这类钢的冷加工硬化程度高，通常没有磁性，经过冷作可在钢内析出