【鋼材】中國(guó)鋼材基本知識(shí)

一、鋼材機(jī)械性能

1.屈服點(diǎn)（σs）

鋼材或試樣在拉伸時(shí)，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)彈性極限，即使應(yīng)力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力值即為屈服點(diǎn)。設(shè)Ps為屈服點(diǎn)s處的外力，F(xiàn)o為試樣斷面積，則屈服點(diǎn)σs
=Ps/Fo(MPa)

2.屈服強(qiáng)度（σ0.2）

有的金屬材料的屈服點(diǎn)極不明顯，在測(cè)量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產(chǎn)生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長(zhǎng)度的0.2%）時(shí)的應(yīng)力，稱為條件屈服強(qiáng)度或簡(jiǎn)稱屈服強(qiáng)度σ0.2。

3.抗拉強(qiáng)度（σb）

材料在拉伸過(guò)程中，從開(kāi)始到發(fā)生斷裂時(shí)所達(dá)到的最大應(yīng)力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強(qiáng)度相應(yīng)的還有抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等。設(shè)Pb為材料被拉斷前達(dá)到的最大拉力，F(xiàn)o為試樣截面面積，則抗拉強(qiáng)度σb=
Pb/Fo（MPa）。

4.伸長(zhǎng)率（δs）

材料在拉斷后，其塑性伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度與原試樣長(zhǎng)度的百分比叫伸長(zhǎng)率或延伸率。

5.屈強(qiáng)比（σs/σb）

鋼材的屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）與抗拉強(qiáng)度的比值，稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比越大，結(jié)構(gòu)零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強(qiáng)比為0.6-0.65，低合金結(jié)構(gòu)鋼為0.65-0.75合金結(jié)構(gòu)鋼為0.84-0.86。

二、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(zhì)分類

(1)普通鋼（P≤0.045%，S≤0.050%）

(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、按金相組織分類

(1)退火狀態(tài)的：a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）；b.共析鋼（珠光體）；c.過(guò)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(tài)的：a.珠光體鋼；b.貝氏體鋼；c.馬氏體鋼；d.奧氏體鋼。

(3)無(wú)相變或部分發(fā)生相變的

5、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。

6、綜合分類

(1)普通鋼

a.碳素結(jié)構(gòu)鋼：(a)
Q195；(b) Q215(A、B)；(c)Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e)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.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。

b.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。

三、我國(guó)鋼號(hào)表示方法概述

產(chǎn)品牌號(hào)的表示，一般采用漢語(yǔ)拼音字母、化學(xué)元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示。即：

①鋼號(hào)中化學(xué)元素采用國(guó)際化學(xué)符號(hào)表示，例如Si,Mn,Cr……等�；旌舷⊥猎�素用“RE”（或“Xt”）表示。

②產(chǎn)品名稱、用途、冶煉和澆注方法等，一般采用漢語(yǔ)拼音的縮寫字母表示，

③鋼中主要化學(xué)元素含量（%）采用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

采用漢語(yǔ)拼音字母表示產(chǎn)品名稱、用途、特性和工藝方法時(shí)，一般從代表產(chǎn)品名稱的漢語(yǔ)拼音中選取第一個(gè)字母。當(dāng)和另一個(gè)產(chǎn)品所選用的字母重復(fù)時(shí)，可改用第二個(gè)字母或第三個(gè)字母，或同時(shí)選取兩個(gè)漢字中的第一個(gè)拼音字母。

暫時(shí)沒(méi)有可采用的漢字及漢語(yǔ)拼音的，采用符號(hào)為英文字母。

四、我國(guó)鋼號(hào)表示方法的細(xì)分說(shuō)明

1、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)牌號(hào)表示方法

以上用鋼通常分為通用鋼和專用鋼兩大類。牌號(hào)表示方法，由鋼的屈服點(diǎn)或屈服強(qiáng)度的漢語(yǔ)拼音字母、屈服點(diǎn)或屈服強(qiáng)度數(shù)值、鋼的質(zhì)量等級(jí)等部分組成，還有的鋼加脫氧程度，實(shí)際是4個(gè)部分組成。

①通用結(jié)構(gòu)鋼采用代表屈服點(diǎn)的拼音字母“Q”。屈服點(diǎn)數(shù)值(單位為MPa)和質(zhì)量等級(jí)（A、B、C、D、E）、脫氧方法（F、b、Z、TZ）等符號(hào)，按順序組成牌號(hào)。

例如：碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示為：Q235AF，Q235BZ；低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示為：Q345C，Q345D。

Q235BZ表示屈服點(diǎn)值≥235MPa、質(zhì)量等級(jí)為B級(jí)的鎮(zhèn)靜碳素結(jié)構(gòu)鋼。

Q235和Q345這兩個(gè)牌號(hào)是工程用鋼最典型,生產(chǎn)和使用量最大,用途最廣泛的牌號(hào)。這兩牌號(hào)幾乎世界各國(guó)都有。

碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)組成中，鎮(zhèn)靜鋼符號(hào)“Z”和特殊鎮(zhèn)靜鋼符號(hào)“TZ”可以省略，例如：質(zhì)量等級(jí)分別為C級(jí)和D級(jí)的Q235鋼，其牌號(hào)表示應(yīng)為Q235CZ和Q235DTZ，但可以省略為Q235C和Q235D。

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼有鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼，但牌號(hào)尾部不加寫表示脫氧方法的符號(hào)。

②專用結(jié)構(gòu)鋼一般采用代表鋼屈服點(diǎn)的符號(hào)“Q”、屈服點(diǎn)數(shù)值和代表產(chǎn)品用途的符號(hào)等表示。例如：壓力容器用鋼牌號(hào)表示為“Q345R”；耐候鋼其牌號(hào)表示為Q340NH；Q295HP焊接氣瓶用鋼牌號(hào)；Q390g鍋爐用鋼牌號(hào)；Q420q橋梁用鋼牌號(hào)。

③根據(jù)需要，通用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字(表示平均含碳量，以萬(wàn)分之幾計(jì))和化學(xué)元素符號(hào)，按順序表示；專用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)，也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字(表示平均含碳量，以萬(wàn)分之幾計(jì))和化學(xué)元素符號(hào)，以及一些規(guī)定的代表產(chǎn)品用途的符號(hào)，按順序表示。

2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼牌號(hào)表示方法

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字(以萬(wàn)分之幾計(jì)表示平均含碳量)或阿拉伯?dāng)?shù)字和元素符號(hào)等組合成牌號(hào)。

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

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

③較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在表示平均含碳量的阿拉伯?dāng)?shù)字后加錳元素符號(hào)。例如：平均含碳量為0.50%，含錳量為0.70%～1.00%的鋼，其牌號(hào)表示為“50Mn”。

④高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(S、P分別≤0.030%)，在牌號(hào)后加符號(hào)“A”。例如：平均含碳量為0.45%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其牌號(hào)表示為“45A”。

⑤特級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(S≤0.020%、P≤0.025%)，在牌號(hào)后加符號(hào)“E”。例如：平均含碳量為0.45%的特級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其牌號(hào)表示為“45E”。

優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼牌號(hào)的表示方法與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示方法相同(65、70、85、65Mn鋼
在GB/T1222和GB/T699兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中同時(shí)分別存在)。

3、不銹鋼和耐熱鋼的牌號(hào)表示方法

不銹鋼和耐熱鋼牌號(hào)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的合金元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字表示，為切削不銹鋼、易切削耐熱鋼在牌號(hào)頭部加“Y”。

一般用一位阿拉伯?dāng)?shù)字表示平均含碳量(以千分之幾計(jì))；當(dāng)平均含碳量≥1.00%時(shí)，用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示；當(dāng)含碳量上限＜0.10%時(shí)，以“0”表示含碳量；當(dāng)含碳量上限≤0.03%，＞0.01%時(shí)(超低碳)，以“03”表示含碳量；當(dāng)含碳量上限(≤0.01%時(shí)極低碳)，以“01”表示含碳量。含碳量沒(méi)有規(guī)定下限時(shí)，采用阿拉伯?dāng)?shù)字表示含碳量的上限數(shù)字。

合金元素含量表示方法同合金結(jié)構(gòu)鋼。例如：平均含碳量為0.20%，含鉻量為13%的不銹鋼，其牌號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)表示為“01Cr19Ni11”。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)行不銹耐熱鋼標(biāo)準(zhǔn)是參照J(rèn)IS標(biāo)準(zhǔn)修訂的，但不銹耐熱鋼牌號(hào)表示方法與日本等國(guó)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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?dāng)?shù)字表示。例如不銹鋼牌號(hào)SUS202、SUS316、SUS430，S-steel(鋼)，U-use(用途)，S-stainless(不銹鋼)。例如耐熱鋼牌號(hào)SUH309、SUH330、SUH660、H-Heatresistins。牌號(hào)中不同數(shù)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(chǎn)品，在牌號(hào)后加上相應(yīng)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(guó)家，不銹耐熱鋼牌號(hào)表示方法與日本基本一致，主要是用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，而且表示的數(shù)字是相同的，即牌號(hào)是相同的。因?yàn)槿毡镜牟讳P耐熱鋼是采用美國(guó)的。

4、焊接用鋼牌號(hào)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(hào)表示方法是在各類焊接用鋼牌號(hào)頭部加符號(hào)“H”。例如：“H08”、“H08Mn2Si”、“H1Cr18Ni9”。

高級(jí)優(yōu)質(zhì)焊接用鋼，在牌號(hào)尾部加符號(hào)“A”。例如：“H08A”、“08Mn2SiA”。