鋼的知識(shí)及其分類

鋼的知識(shí)及其分類

鋼鐵制品的使用到處可見，從家里的冰箱、廚具、洗衣機(jī)，交通的汽機(jī)車、鐵道、電車、鐵橋、
船只，輸電鐵塔、住家大樓、工廠場房、機(jī)械類都是；鋼鐵制品是由鐵礦砂提煉，經(jīng)由加工過程作
成各種用途的制品，其加工切削品或使用過的舊品變成廢鋼，是一種可以無限次回收循環(huán)使用的一
種物資。
高爐熔出的銑鐵碳含量高（C 含量3%以上），硅（Si）、磷（P）、硫（S）等不純物多，產(chǎn)
品既硬且脆。
鋼是用生鐵（煉鋼生鐵）或生鐵加一部分廢鋼煉成的鋼中含碳量低于2.11%，并使其雜質(zhì)（主
要指S、P）含量降低到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
煉鋼原料除銑鐵、廢鋼外，還有去除不純物用的熔劑，生石灰、螢石，脫氧劑合金鐵等，使鋼
的品質(zhì)提高。煉鋼方法主要有轉(zhuǎn)爐、電爐、平爐三種，隨煉鋼爐種類不同使用的原料各異，轉(zhuǎn)爐用
以熔銑，電爐以廢鋼為主原料，平爐使用銑鐵和廢鋼。
鋼鐵經(jīng)溶解后鑄成模型，可軋延成棒狀、板狀、管狀各種用途制品，容易加工又可大量生產(chǎn)，
加入極少量其它物質(zhì)經(jīng)熱處理可改變材料性質(zhì)增加硬度，或提高鐵純度使物性軟化，也可用溫度控
制高溫急冷或緩冷達(dá)到使物性變硬或軟；它的唯一缺點(diǎn)是會(huì)生銹，為避免鋼鐵制品與空氣中的氧接
觸氧化生銹，一般都采用涂裝物、鍍鋅等，或熔煉時(shí)添加鎳、鉻制成不銹鋼。
鋼是含碳量在0.04%~2.3%之間的鐵碳合金。為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%。
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(zhì)分類
按照鋼中硫（S）和磷（P）的含量可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。
(1)普通鋼（P≤0.045%，S≤0.055%）
(2)優(yōu)質(zhì)鋼（P、S 均≤0.035%）
(3)高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（P≤0.035%，S≤0.030%）

2.按化學(xué)成份分類
(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.按用途分類
(1)建筑及工程用鋼
a.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；b.低合金結(jié)構(gòu)鋼；c.鋼筋鋼。
(2)結(jié)構(gòu)鋼
a.機(jī)械制造用鋼：(a)調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼；(b)表面硬化結(jié)構(gòu)鋼：包括滲碳鋼、滲氨鋼、表面淬火用
鋼；(c)易切結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(yè)用鋼? ? 如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農(nóng)機(jī)用鋼等。
5.按金相組織8分類
(1)正火狀態(tài)
a.珠光體鋼；
8 金相組織就是指材料的顯微組織。有關(guān)金相組織與特性：

b.貝氏體鋼；
c.馬氏體鋼；
d.奧氏體鋼。
(2)退火9狀態(tài)：
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+滲體）。
(3)無相變或部分發(fā)生相變的
9 有關(guān)鋼的熱處理的名詞：
l 退火：將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫
度，經(jīng)過保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的
力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力；同時(shí)可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留
的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預(yù)先熱處理。
l 正火：正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過共
析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對(duì)于亞共析鋼正火可細(xì)化晶格，提高綜合力學(xué)性能，對(duì)要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的。
l 淬火：淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的
速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用
的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等。
l 回火：將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和脆性，
以取得預(yù)期的力學(xué)性能。回火分高溫回火、中溫回火和低溫回火三類。回火多與淬火、正火配合使用。
⑴調(diào)質(zhì)處理：淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火是指在500~650℃之間進(jìn)行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得
到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)械性能。
⑵時(shí)效處理：為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后（低溫回火溫度150~250℃）精加
工前，把工件重新加熱到100~150℃，保持5~20 小時(shí)，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的處理，稱為時(shí)效。對(duì)在低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu)件
進(jìn)行時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。
l 表面熱處理
⑴表面淬火：是將鋼件的表面通過快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬在
馬氏體組織，而心部沒有發(fā)生相變，這就實(shí)現(xiàn)了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼。
⑵化學(xué)熱處理：是指將化學(xué)元素的原子，借助高溫時(shí)原子擴(kuò)散的能力，把它滲入到工件的表面層去，來改變工件表面層的化學(xué)成分和
結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到使鋼的表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝。按照滲入元素的種類不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、滲氮、
氰化和滲金屬法等四種。
滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經(jīng)過淬火和低溫回火，使工件的表面
層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。
滲氮：又稱氮化，是指向鋼的表面層滲入氮原子的過程。其目的是提高表面層的硬度與耐磨性以及提高疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性等。目前
生產(chǎn)中多采用氣體滲氮法。
氰化：又稱碳氮共滲，是指在鋼中同時(shí)滲入碳原子與氮原子的過程。它使鋼表面具有滲碳與滲氮的特性。
滲金屬：是指以金屬原子滲入鋼的表面層的過程。它是使鋼的表面層合金化，以使工件表面具有某些合金鋼、特殊鋼的特性，如耐熱、
耐磨、抗氧化、耐腐蝕等。生產(chǎn)中常用的有滲鋁、滲鉻、滲硼、滲硅等。

6.綜合分類
(1)普通鋼
a.碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q195；Q215(A、B)；Q235(A、B、C)；Q255(A、B)；Q275。
b.低合金結(jié)構(gòu)鋼
c.特定用途的普通結(jié)構(gòu)鋼
(2)優(yōu)質(zhì)鋼（包括高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼）
a.結(jié)構(gòu)鋼：(a)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；(b)合金結(jié)構(gòu)鋼；(c)彈簧鋼；(d)易切鋼；(e)軸承鋼；(f)特
定用途優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)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.平爐鋼：(a)酸性平爐鋼；(b)堿性平爐鋼。
b.轉(zhuǎn)爐鋼：(a)酸性轉(zhuǎn)爐鋼；(b)堿性轉(zhuǎn)爐鋼?；?a)底吹轉(zhuǎn)爐鋼；(b)側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼；(c)頂吹轉(zhuǎn)
爐鋼。
c.電爐鋼：(a)電弧爐鋼；(b)電渣爐鋼；(c)感應(yīng)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(zhèn)靜鋼；
c.鎮(zhèn)靜鋼；
d.特殊鎮(zhèn)靜鋼。
8.按鋼材外形分類
鋼材可分為型材、板材、管材、金屬制品四大類。為便于采購、訂貨和管理，中國目前將鋼材
分為十六大品種：
類別 品種 說明
型材 重軌 每米重量大于30 千克的鋼軌（包括起重機(jī)軌）