什么是钢?_标准件_中国百科网
    
什么是钢　　钢是含碳量在0.021%-2.11%之间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁，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。其它成分是为了使钢材性能有所区别。以下以字母顺序列出重要的钢材，他们包含以下成分：　　碳（Carbon)　　存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有0.6%以上的碳，也成为高碳钢。　　铬（Chromium)　　增加耐磨损性，硬度，最重要的是耐腐蚀性，拥有13%以上的认为是不锈钢。尽管这么叫，如果保养不当，所有钢材都会生锈　　锰（Manganese）　　重要的元素，有助于生成纹理结构，增加坚固性，和强度、及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧，出现在大多数的刀剪用钢材中，除了A-2,L-6和CPM 420V。　　钼（Molybdenum）　　碳化作用剂，防止钢材变脆，在高温时保持钢材的强度，出现在很多钢材中，空气硬化钢（例如A-2,ATS-34）总是包含1%或者更多的钼,这样它们才能在空气中变硬。　　镍（Nickle）　　保持强度、抗腐蚀性、和韧性。出现在L-6\AUS-6和AUS-8中。　　硅（Silicon）　　有助于增强强度。和锰一样，硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。　　钨（Tungsten）　　增强抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。在高速钢M-2中就含有大量的钨。　　钒（Vanadium）　　增强抗磨损能力和延展性。一种钒的碳化物用于制造条纹钢。在许多种钢材中都含有钒，其中M-2，Vascowear，CPM T440V和420VA含有大量的钒。而BG-42与ATS-34最大的不同就是前者含有钒　　指含碳量小于2％的铁碳合金。根据成分不同，又可分为碳素钢和合金钢。根据性能和用途不同，又可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。钢的定义　　中华人民共和国国家标准GB/T 13304－91《钢分类》描述：“以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。”其中的一般是指除铬钢外的其他钢种，部分铬钢的含碳量允许大于2%。含碳量大于2%的铁合金是铸铁。其他国际标准如ISO 4948或EN 10020中对钢的定义也与此类似。钢的应用历史　　在人类发明炼铁之后不久，就学会了炼钢。由于钢较之最初的生铁有更好的物理、化学、机械性能，所以很快就得到大量的应用。但是由于技术条件的限制，人们对钢的应用一直受到钢的产量的限制，直到十八世纪工业革命之后，钢的应用才得到了突飞猛进的发展。钢的商业应用　　钢可以铸成不锈钢去味皂来出售 不锈钢去味皂 是一种用不锈钢打造的特殊钢块，永远不会变小，使用时如同一般香皂的用法，这种不锈钢去味皂来自于德国 ，它不能去污，但能除臭，沾满腥味的手，用不锈钢去味皂洗过30至40秒，能使腥味消失。（www.steel-furniture.net/）钢的分类　　1、按品质分类　　　　(1) 普通钢（P&0.045%，S&0.050%） 　　(2) 优质钢（P、S均&0.035%） (3) 高级优质钢（P&0.035%，S&0.030%） 　　2.、按化学成份分类　　 　　(1) 碳素钢：a.低碳钢（C&0.25%）；b.中碳钢（C&0.25~0.60%）；c.高碳钢（C&0.60%）。 　　(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＞5~10%）c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。 　　(3)灼烧可使钢中的碳变为二氧化碳挥发掉，灼烧后钢样品质量会减轻。但灼烧后质量会增多，原因：钢中的铁与氧结合生成四氧化三铁，且含炭少于铁　　3、按成形方法分类：　　(1) 锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。 　　4、按金相组织分类　　　　(1) 退火状态的a.亚共析钢（铁素体+珠光体）b.共析钢（珠光体）c.过共析钢（珠光体+渗碳体）d.莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。 　　(2) 正火状态的：a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。 　　(3) 无相变或部分发生相变的 　　5、按用途分类　　　　(1) 建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。 　　(2) 结构钢a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、氨钢、表面淬火用钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。b.弹簧钢c.轴承钢 　　(3) 工具钢：a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。 　　(4) 特殊性能钢：a.不锈耐酸钢b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢 　　(5) 专业用钢――如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。 　　6、综合分类　　　　(1)普通钢a.碳素结构钢：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。b.低合金结构钢c.特定用途的普通结构钢 　　(2)优质钢（包括高级优质钢） 　　a.结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢； 　　(f)特定用途优质结构钢。 　　b.工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。c.特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢； 　　(c)电热合金钢；(d)电工用钢；(e)高锰耐磨钢。 　　7、按冶炼方法分类　　　　(1) 按炉种分a.平炉钢:(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。 　　b.转炉钢:(a)酸性转炉钢;(b)碱性转炉钢。或 (a)底吹转炉钢;(b)侧吹转炉钢；(c)顶吹转炉钢。 　　c.电炉钢:(a)电弧炉钢；(b)电渣炉钢；(c)感应炉钢；(d)真空自耗炉钢；(e)电子束炉钢。 　　(2)按脱氧程度和浇注制度分a.沸腾钢；b.半镇静钢；镇静钢；d.特殊镇静钢。钢的热处理及机械性能指标　　热处理(Heat Treatment) - 是利用加热和冷却以改变金属物理性质的方法。 热处理能改善钢的显微结构, 使达到所需的物理要求。韧性, 硬度 和耐磨性 是通过热处理而获得的特性中的几种。 要获得这些特性, 需使用热处理中的淬硬, 回火, 退火和表面淬硬等操作。 　　淬硬(Hardening, 又称淬火) - 是将金属均匀地加热至适当温度, 然后迅速浸入水或油中急冷, 或在空气中或冷冻区中冷却, 使金属获得所需要的硬度。 　　回火 - 钢件淬硬后会变脆, 同时由淬火急冷而引致的应力, 可使钢件受到轻击而断裂。 要消除脆性, 可用回火处理法。 回火就是将钢件重新加热至适当的温度或颜色, 然后予以急冷。 回火虽然使钢的硬度略为减少, 但可增加钢的韧性而降低其脆性。 　　退火 - 退火是消除钢件的内在应力和勒化钢件的方法。 退火法是将钢件加热至高于临界温度, 然后放入干灰, 石灰, 石棉或封闭在炉内, 令它慢慢冷却。 　　硬度(Hardness) - 是材料抵抗外物刺入的一种能力。试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦, 由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。 这种方法称为锉试法 这种方法不太科学。 用硬度试验器来试验极为准确, 是现代试验硬度常用的方法。 最常用的试验法有洛氏硬度试验 洛氏硬度试验机利用钻石冲入金属的深度来测定金属的硬度, 冲入深度愈大, 硬度愈小。 钻石冲入金属的深度, 可从指针指出正确的数字, 该数字称为洛氏硬度数。 　　锻造 - 是用锤击使金属成为一定形状 的方法, 当钢件加热达到锻造温度时, 可以从事锻造, 弯屈, 抽拉, 成型等操作。 大多数钢材加热至鲜明樱红色时都很易锻造。能增加钢材硬度常用的方法是淬火。　　脆性 - 表示金属容易破裂的性质, 铸铁的脆性大, 甚至跌落地上亦会破裂。 脆性与硬度有密切关系, 硬度高的材料通常脆性亦大。 　　延性 - (又称柔软性) 是金属受外力永久变形而不碎裂的性质, 延性的金属可抽拉成细线。 　　弹性 - 是金属受外力变形, 当外力消除之后又恢复其原有形状的一种性质。 弹簧钢是极富弹性的一种材料。 　　展性 - 又称可锻性, 是金属延性或柔软性的另一种表示法。 展性是金属接受锤锻或滚轧而变形时不致破裂的一种性质。　　韧性 是金属抵受震动或冲击的能力。 韧性与脆性刚好相反。钢材机械性能相关名词解释　　1.屈服点（σs）　　钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。　　设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）　　2.屈服强度（σ0.2）　　有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。　　3.抗拉强度（σb）　　材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。　　设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo （MPa）。　　4.伸长率（δs）　　材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。　　5.屈强比（σs/σb）　　钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。　　6.硬度　　硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。　　⑴布氏硬度（HB）　　以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。　　⑵洛氏硬度（HR）　　当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：　　HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。　　HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。　　HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。　　⑶维氏硬度（HV）　　以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）。国内钢材型号　　合金结构钢　　20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl等　　弹簧钢　　65Mn、55Si2Mn、60Si2Mn(A)、30W4Cr2VA等　　冷镦钢　　ML08-45、ML40Cr、ML35CrMo等　　工具钢　　碳素工具钢　　T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13、T8Mn等　　合金工具钢　　9SiCr、8MnSi、Cr12MoV、CrWMn、5CrMnMo、3Cr2W8V等　　高速工具钢　　W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等　　轴承钢　　高碳铬轴承钢　　GCr6、GCr9、GCr9SiMn、GCr15、GCr15SiMn等　　高碳铬不锈轴承钢　　9Cr18、9Cr18Mo等　　渗透轴承钢　　G20CrMo、G20CrNiMo、G10CrNi3Mo等　　特殊钢　　不锈钢　　0(1)Cr18Ni9、00Cr18Ni10、0(1)18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni10Ti、00Cr17Ni14Mo2等　　耐热钢　　0Cr25Ni20、5Cr21Mn9Ni4N、1Cr25Ni20Si2、1Cr17、1(2)Cr13、4Cr10Si2Mo等　　高温合金钢　　GH2036、GH4033、Incoloy800、Inconel600等　　专业用钢　　气轮机叶片用钢　　1Cr12、1Cr13、1Cr11MoV、0Cr17Ni14Cu4Nb等　　内燃机汽阀钢　　5Cr21Mn9Ni4N、4Cr14NiW2Mo、4Cr9Si2、8Cr20Si2Ni等　　高温螺栓钢　　20Cr1Mo1VnbTiB等　　模具钢　　Cr12、Cr12MoV1、Cr12MoV、4Cr5MoSiV1等我国钢产量及发展预测　　2005年我国粗钢产量首次超过3亿吨，达34936.15万吨，比上年增加6887.6万吨，这是中国钢铁工业发展史上的第三个里程碑。但是2005年也是我国钢铁产业产能过剩矛盾显现、钢材市场价格大起大落的一年。 　　2005年我国粗钢产量3.49亿，进入2006年后我国钢产量逐月逐季在明显著增长，按前3季度平均产量并考虑到一定的增长速度预计，2006年钢产量有望达到4.3亿t。从观察10、11月的增长态势预测，2006年钢产量将接近4.3亿t。这意味着2006年较上一年猛增近0.8亿t。猛增的钢产量将构成约200万t铁合金的市场需求。 　　2004年日本的粗钢产量为1.26亿吨，欧盟25国为1.93亿吨，美国为9854万吨。今年1－10月，日本粗钢产量为9420万吨，而我国为2.87亿吨。 　　冶金规划研究院院长单尚华对此表示，3亿吨还不是饱和点，初步预测，我国钢产量到2010年之后将达到4亿吨。 　　单尚华说，今年我国人均GDP可能要达到美元，这对钢铁业来讲可以说达到了一个转折点。一是钢材的消费强度不会再有原来那么高，进入了平缓增长期；二是市场对钢材品种和质量的要求提高，因为已经进入了工业化的中后期，需求结构要发生很多变化；三是很多品种将由卖方市场转入买方市场，这要求钢铁企业本身做大的调整以适应变化。钢的来源及组成成分　　1来源：把炼钢用生铁放入炼钢炉内熔炼，再把钢液浇铸成型，冷却后即得到钢锭或连铸或直接铸成各种铸钢件等　　2组成成分：碳含量小于2%的一种铁碳合金。此外，尚有比生铁中含量少的哇。锰、磷等元素
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