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　　钢的分类和用途

　　钢中主要化学元素为铁，另外还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷、氧和氮等，这些少量元素对钢的性质影响很大。钢和铸铁中的杂质元素为硫、磷、氧、氮等。

　　硫、磷为钢材中有害元素，含量较多就会严重影响钢材的塑性和韧性，磷使钢材显著产生冷脆性，硫则使钢材产生热脆性。

　　硅、锰等为有益元素，它们能使钢材强度、硬度提高，而塑性、韧性不显著降低。

　　根据使用性能和工艺性能的需要，在其生产过程中适量添加的合金元素，常见有铬、镍、锰和钛等，铁碳合金中加入这些合金元素就成为合金钢或合金铸铁。

　　含碳量小于2.11%的铁合金称为钢，大于2.11%的称为生铁。钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响，含碳量低的钢材强度较低，但塑性大，延伸率和冲击韧性高，质地较软，易于冷加工、切削和焊接;含碳量高的钢材强度高(当含碳量超过1.00%时，钢材强度开始下降)、塑性小、硬度大、脆性大和不易加工。

　　(1)钢的分类：按化学成分分为非合金钢、低合金钢和合金钢三类。

　　(2)钢牌号的表示方法

　　1)碳素结构钢和低合金结构钢牌号通常由四部分组成：

　　第一部分：前缀符号+强度值(以N/mm2或MPa为单位)，其中通用结构钢前缀符号为代表屈服强度的拼音字母“Q”

　　第二部分(必要时)：钢的质量等级，用英文字母A、B、C、D、E、F……表示;

　　第三部分(必要时)：脱氧方式表示符号，即沸腾钢(F)、镇静钢(Z)、特殊镇静钢(TZ)。

　　第四部分(必要时)：产品用途、特性和工艺方法表示符号。

　　2)优质碳素结构钢牌号由五部分组成：

　　第一部分：两位阿拉伯数字表示平均含碳量(以万分之几计);

　　第二部分(必要时)：较高含锰量的优质碳素结构钢，加锰元素符号Mn;

　　第三部分(必要时)：钢材冶金质量，即高级优质钢、特级优质钢分别以A、E表示，优质钢不用字母表示;

　　第四部分(必要时)：脱氧方式表示符号;

　　第五部分(必要时)：产品用途、特性和工艺方法。

　　例：08F表示碳含量为0.085%～0.11%，锰含量为0.25%～0.50%的沸腾钢;

　　50MnE表示碳含量为0.48%～0.56%，锰含量为0.70%～1.00%的特级优质镇静钢。

　　3)合金结构钢牌号由四部分组成：

　　第一部分：两位阿拉伯数字表示平均含碳量(以万分之几计);

　　第二部分：合金元素含量，以化学元素符号及阿拉伯数字表示。平均含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素，一般不标明含量;平均含量为1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、4.50%～5.49%、……时，在合金元素后相应写成2、3、4、5……。

　　第三部分：钢材冶金质量，钢材的冶金质量分为优质钢、高级优质钢和特级优质钢。优质钢不另加表示符号;高级优质钢分为A、B、C、D四个质量等级：“E”表示特级优质钢;

　　第四部分(必要时)：产品用途、特性或工艺方法表示符号。

　　(3)工程中常用钢及其合金的性能和特点

　　1)碳素结构钢

　　①普通碳素结构钢。普通碳素结构钢的碳、磷、硫及其他残余元素的含量控制较宽，某些性能如低温韧性和时效敏感性较差。

　　普通碳素结构钢生产工艺简单，有良好工艺性能(如焊接性能、压力加工性能等)、必要的韧性、良好的塑性以及价廉和易于大量供应，通常在热轧后使用。

　　Q195钢强度不高，塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好，主要用于轧制薄板和盘条等;

　　Q215钢主要用于制作管坯、螺栓等;

　　Q235钢强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也好，是钢结构常用的牌号，Q235钢大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋和桥梁等;

　　Q275钢强度和硬度较高，耐磨性较好，但塑性、冲击韧性和可焊性差，主要用于制造轴类、农具、耐磨零件和垫板等。

　　②优质碳素结构钢。含碳小于0.8%的碳素钢，钢中所含硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少。与普通碳素结构钢相比，优质碳素结构钢塑性和韧性较高，并可通过热处理强化，多用于较重要的零件，是广泛应用的机械制造用钢。

　　2)低合金结构钢：Q345，Q390，Q420，Q460，Q500，Q550，Q620，Q690八个强度等级。

　　①普通低合金钢：比碳素结构钢具有较高韧性，同时有良好焊接性、冷热压力加工性能和耐蚀性，部分钢种具有较低脆性转变温度。用于制造各种容器、螺旋焊管、建筑结构、车辆用冲压件和船体等。

　　Q345(18Nb)具有综合力学性能、耐低温冲击韧性、焊接性能和冷热压加工性能良好的特性，可用于建筑结构、化工容器和管道、起重机械和鼓风机等。

　　②优质低合金钢：广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件。当零件的形状复杂，截面尺寸较大，要求韧性高时，采用优质低合金钢可使复杂形状零件的淬火变形和开裂倾向降到最小。因此，形状复杂或截面尺寸较大或要求韧性高的淬火零件，一般为优质低合金钢。

　　用15MnVg制造锅炉和压力容器;

　　用70Mn制造起重机钢轨;

　　用20MnSiV制造承受较高荷载或高速冲击的齿轮轴、齿圈、齿轮、主轴、蜗杆和离合器(机床用)等。

　　3)不锈耐酸钢

　　①铁素体型不锈钢。铬是主加元素，通常含铬的质量分数≥13.00%.某些钢种还添加有铝和钛等。高铬钢(17.0%～30.0%Cr)有良好的抗高温氧化能力，在氧化性酸溶液，如硝酸溶液中，有良好的耐蚀性，故其在硝酸和氮肥工业中广泛使用，另外0Cr13不锈钢在弱腐蚀介质中，如淡水中，也有良好的耐蚀性。高铬铁素体不锈钢的缺点是钢的缺口敏感性和脆性转变温度较高，钢在加热后对晶间腐蚀也较为敏感。

　　②马氏体型不锈钢。此钢具有较高的强度、硬度和耐磨性。通常用于弱腐蚀性介质环境中，如海水、淡水和水蒸气中;以及使用温度≤580℃的环境中，通常也可作为受力较大的零件和工具的制作材料。但由于此钢焊接性能不好，故一般不用作焊接件。

　　③奥氏体型不锈钢。钢中主要合金元素为铬、镍、钛、铌、钼、氮和锰等。此钢具有较高的韧性、良好的耐蚀性、高温强度和较好的抗氧化性，以及良好的压力加工和焊接性能。但是这类钢的屈服强度低，且不能采用热处理方法强化，而只能进行冷变形强化。

　　④铁素体-奥氏体型不锈钢。这类钢其屈服强度约为奥氏体型不锈钢的两倍，可焊性良好，韧性较高，应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接时的热裂倾向均小于奥氏体型不锈钢。

　　⑤沉淀硬化型不锈钢。这类钢的突出优点是经沉淀硬化热处理以后具有高的强度，耐蚀性优于铁素体型不锈钢。它主要用于制造高强度和耐蚀的容器、结构和零件，也可用作高温零件。

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