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钢材知识

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钢（钢材）英文名 Steel

钢是对含碳量介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称。钢具有强度和韧性好、加工成形性好、原材料资源丰富、冶炼容易、价格便宜等优点，是金属材料中应用最广泛的一种。中国在春秋末期已出现人工锻炼的钢，到东汉时期已掌握了炒钢技术。

为了保证其韧性和塑性，含碳量通常不超过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。

钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。人类对钢的应用和研究历史相当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如今，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。可以说钢是现代社会的物质基础。

钢的分类

钢的分类方法很多，可按化学成分、冶金品质、金相组织、冶炼方法或用途的不同来分类。

按化学成分分类可分为碳素钢和合金钢两类。
①碳素钢。除铁、碳和限量以内的硅、锰、硫、磷等残余元素外，不含其他合金元素的钢。含碳的高低是决定钢的性能和用途的一个主要因素。含碳量小于0.25％的称低碳钢，它的塑性、韧性和可焊性好，主要用于钢结构件和冲压件等。含碳量在0.25～0.60％之间的称中碳钢，其强度较高，韧性适当，主要用于制造机器结构零件，如齿轮、轴等。含碳量在0.60～1.35％之间的称高碳钢，其强度和硬度高，耐磨性好，但塑性和韧性低，主要用于制造各种工具、刀具、弹簧和耐磨零件等。
②合金钢。在碳素钢的基础上有目的地加入一种或几种合金元素的钢。常用的合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、硼等。加入合金元素可使钢的性能产生预期的变化，如提高淬透性和综合机械性能，改善低温韧性，并使钢具有特殊的物理、化学性能和耐蚀性、耐热性等。合金钢按合金元素总含量的多少又可分为：低合金钢（一般合金元素的总含量小于 5％）；中合金钢（合金元素总含量为5～10％）;高合金钢（合金元素总含量大于10％）。

按冶金品质的高低分类可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。
钢的品质主要取决于钢中气体和有害杂质硫、磷等含量的多少。它们的含量虽仅为万分之几甚至百万分之几，但对钢的性能影响很大。例如钢中含氢量超过百万分之五时就会使大型锻件形成内部微裂纹（白点）而使锻件报废，硫的含量高时，对钢的锻造性、可焊性、疲劳强度等均产生不良影响；磷的含量高时，使钢的韧性、可焊性、低温韧性等下降。普通钢中的磷、硫含量均≤0.050％;优质钢中磷、硫含量均≤0.040％;高级优质钢中磷、硫含量均≤0.030％。在滚动轴承钢和汽轮发电机的大锻件中，磷、硫的含量常≤0.010％。

按冶炼时所用的炉型分类
①平炉钢。包括酸性平炉钢、碱性平炉钢。
②转炉钢。包括空气转炉钢、氧气转炉钢。
③电炉钢。包括电弧炉钢、电渣炉钢、真空感应炉钢、真空自耗炉钢、电子束炉钢等。

按脱氧程度分类
①沸腾钢。由于钢液脱氧不完全，在钢锭凝固过程中会放出一氧化碳而使液面形成沸腾现象，故称沸腾钢。沸腾钢由于含氧量高，低温和时效脆性大，不宜作低温构件和重要构件。
②镇静钢。钢液脱氧完全，其性能优于沸腾钢。优质碳素钢和合金钢均属镇静钢，用以制作重要的构件和机械零件。

按用途分类可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
①结构钢。包括工程用钢和机械制造用钢。工程用钢：包括普通碳素钢和低合金高强度钢。机械制造用钢：包括调质钢、表面硬化钢（包括渗碳钢、渗氮钢、低淬透性钢）、易切削钢、弹簧钢和滚动轴承钢等。
②工具钢。工具钢包括碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢（见高速钢）。
③特殊性能钢。包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。

[钢号表示法]
为了便于识别各类钢材的主要成分、性能和用途，各国都有自己的钢号表示法。