常用钢知识详解

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碳钢
碳钢也叫碳素钢，是含碳量ωc小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。
按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种。按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（ωc≤0.25%），中碳钢（ωc=0.25%-0.6%）和高碳钢（ωc>0.6%）
按磷、硫合量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）一般碳钢中含碳量越高则硬度越高，强度也就高，但塑性降低。

碳素结构钢
这类钢主要保证力学性能。故其牌号体现其力学性能，用Q+数字表示其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首。数字表示屈服点数值，例如Q275表示屈服点为275Mpa，若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，含S、P的量依次降低，钢材质量依次提高。若在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢，标注“b”为半镇静钢，不标注“F”或“b”者为镇静钢。例如Q235—AF表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235—C表示屈服点为235MPa的C级镇静钢。
碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低，焊接性能好，塑性、韧性好，有一定强度，常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等。用于桥梁、建筑等结构和制造普通铆钉、螺钉、螺母等零件。Q255和Q275钢碳的质量分数稍高，强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接，通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件。


优质结构钢
这类钢必须同时保证化学成分和力学性能。其牌号是采用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数（ωс*10000）。例如45钢表示钢中平均碳的质量分数为0.45%；08钢表示钢中平均碳的质量分数为0.08%。
优质碳素结构钢主要用于制造机器零件。一般都要经过热处理以提高力学性能。根据碳质量分数不同，有不同的用途。08、08F、10、10F钢，塑性、韧性高，具有优良的冷成形性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车身、拖拉机驾驶室等；15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞销,样板等；30、35、40、45、50钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的综合力学性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件，例如40、45钢常用于制造汽车、拖拉机的曲轴、连杆、一般机床主轴、机床齿轮和其他受力不大的轴类零件；55、60、65钢热处理（淬火+中温回火）后具有高的弹性极限，常用于制作负荷不大、尺寸较小（截面尺寸小于12~15mm）的弹簧，如调压和调速弹簧、柱塞弹簧、冷卷弹簧等。

碳素工具钢
碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢，含碳量在0.65%-1.35%范围内，其生产成本低，原料来源易取得，切削加工性良好，热处理后可以得到高硬度和高耐磨性，所以是被广泛采用的钢种，用来制造各种刃具、模具、量具。但这类钢的红硬性差，即当工作温度大于250℃时，钢的硬度和耐磨性就会急剧下降而失去工作能力。另外，碳素工具钢如制成较大的零件则不易淬硬，而且容易产生变形和裂纹。

易切削结构钢
易切削结构钢是在钢中加入一些使钢变脆的元素，使钢切削时切削易脆断成碎屑，从而有利于提高切削速度和延长刀具寿命。使钢变脆的元素主要是硫，在普通低合金易切削结构钢中使用了铅、碲、鉍等元素。
这种钢的含硫量在0.08%-0.30%范围内，含锰量在0.60%-1.55%范围内。钢中的硫和锰以硫化锰形态存在，硫化锰很脆并有润滑效能，从而使切屑容易碎断，并有利于提高加工表面的质量。

合金钢
在钢中除含有铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外，还含有一定量的合金元素，钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、铬、钒、钛、铌、硼、铅、稀土等其中和一种或几种，这种钢叫合金钢。各国的合金钢系统随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同，国外以往曾发展镍、铬钢系统，我国则发展以硅、锰、钒、钛、铌、硼、稀土为主的合金钢系统。
合金钢在钢的总产量中约占百分之十几，一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类，它们是：合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢，电工用硅钢。

普通低合金钢
普通低合金钢是一种含有少量合金元素（多数情况下其总量不超过3%）的普通合金钢。这种钢的强度比较高，综合性能比较好，并具有耐腐蚀性、耐磨、耐低温以及较好的切削性能、焊接性能等在大量节约稀缺合金元素（如镍、铬）条件下，通常1t普通低合金钢可顶1.2-1.3t碳素钢使用，其使用寿命和使用范围更是远远超过碳素钢。普通低合金钢可以用一般冶炼方法在平炉、转炉中冶炼，成本也和碳素钢接近。

工程结构用合金钢
这是指工程和建筑结构用的合金钢，包括可焊接的高强度合金结构钢、合金钢筋钢、铁道用合金钢、地质石油钻探用合金钢、压力容器用合金钢、高锰耐磨钢等。这类钢用作工程和建筑结构件，在合金钢中，这类钢合金含量总量较低，但生产、使用量较大。

机械结构用合金钢
这类钢是指适用于制造机器和机械零件的合金钢。它是在优质碳素钢的基础上，适当地加入一种或数种合金元素，用来提高钢的强度、韧性和淬透性。这类钢通常要经过热处理（如调质处理、表面硬化处理）后使用。主要包括常用的合金结构钢和合金弹簧钢两大类，其中包括调质处理的合金钢、表面硬化处理的合金钢（渗碳钢、氮化钢、表面高频淬火钢等）、冷塑性成型用合金钢（冷顶锻用钢、冷挤压用钢等）。按化学成分基本组成系列可分为Mn系钢、SiMn系钢、Cr系钢、CrMo系钢、CrNiMo系钢、Ni系钢、B系钢等。

合金结构钢
合金结构钢的含碳量比碳素结构钢低一些，一般在0.15%-0.50%的范围内。除合碳外，还含有一种或几种合金元素，如硅、锰、钒、钛、硼及镍、铬、钼等。合金结构钢易于淬硬和不易变形或开裂，便于热处理改善钢的性能。
合金结构钢广泛用于是制造汽车、拖拉机、船舶、汽轮机、重型机床的各种传动件和紧固件。低碳合金钢一般进行渗碳处理，中碳合金钢一般进行调质处理。

合金工具钢
合金工具钢是含有多种合金元素，如硅、铬、钨、钼、钒等的中、高碳钢。合金工具钢容易淬硬，不易产生变形和裂纹，适于用来制造尺寸大、形状复杂的刃具、模具和量具用途不同，合金工具钢的含碳量也不同。大多数合金工具钢的含碳量ωc为0.5%-1.5%，热变形模具用钢含碳量较低，ωc在0.3%-0.6%范围内；切削刀具用钢一般含碳ωc1%左右；冷加工模具用钢则含碳量较高，如石墨模具钢含碳量ωc达1.5%，高碳高铬型冷加工模具用钢含碳量ωc高达2%以上。

高速工具钢
高速工具钢是高碳高合金工具钢，钢中含碳量ωc为0.7%-1.4%，钢中含有能形成高硬度碳化物的合金元素，如钨、钼、铬、钒。
高速工具钢具有高的红硬性，在高速切削的条件下，温度高达500-600℃硬度也不降低，从而保证良好的切削性能。

弹簧
弹簧在冲击、振动或长期交变应力下使用，所以要求弹簧钢有高的抗拉强度、弹性极限、高的疲劳强度。在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性、不易脱碳、表面质量好等
碳素弹簧钢即含碳量ωc在0.6%-0.9%范围内的优质碳素结构钢（包括正常和较高含锰量的）。合金弹簧钢主要是硅锰系钢种，它们的含碳量稍低，主要靠增加硅含量ωsi（1.3%-2.8%）提高性能；另外还有铬、钨、钒的合金弹簧钢。近年来，结合我国资源，并根据汽车、拖拉机设计新技术的要求，研制出在硅锰钢基础上加入硼、铌、钼、等元素的新钢种，延长了弹簧的使用寿命，提高了弹簧钢质量。

轴承钢
轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力，所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限.对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格。
轴承钢又称高碳铬钢，含碳ωc为1%左右，含铅量ωcr为0.5%-1.65%。轴承钢又分为高碳铬轴承钢、无铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、中高温轴承钢及防磁轴承钢六大类。

电工硅钢
电器工业用硅钢主要用来制造电器工业用硅钢片。硅钢片是电机和变压器制造中用量很大的钢材。
按化学成分硅钢可以分为低硅钢和高硅钢。低硅钢含硅量ωsi=1.0%-2.5%，主要用来制造电机；高硅钢含硅量ωsi=3.0%-4.5%，一般用来制造变压器。它们的含碳量ωc=0.06%-0.08%。

钢轨钢
钢轨主要承受机车车辆的压力及冲击载荷，因此。要求有足够的强度和硬度及一定的韧性。通常采用的钢轨是平炉和转炉冶炼的碳素镇静钢，这种钢含碳ωc=0.6%-0.8%，属于中碳钢和高碳钢，但钢中含锰量ωMn较高，在0.6%-1.1%范围内。近年来，己广泛采用普通低合金钢钢轨，如高硅轨、中锰轨、含铜轨、含钛轨等。普通低合金钢轨比碳素钢轨耐磨、耐腐蚀，使用寿命有很大提高。

造船用钢
造船用钢是指用于制造海船和大型内河船体结构的钢。由于船体结构一般采用焊接方法制造，所在要求造船钢有较好的焊接性能。此外，还要求有一定的强度、韧性和一定的耐低温及腐蚀性能。过去主要采用低碳钢作为造船用钢。近来，己大量采用普通低合金钢，己有的钢种如12锰船、16锰船、15锰钒船等钢种。这些钢种有强度高、韧性好、容易加工和焊接、耐海水腐蚀等综合特性，可成功地用来制造万吨远洋巨轮。

桥梁钢
铁路或公路桥梁承受车辆的冲击载荷，桥梁钢要求有