钢的分类
一、黑金属、钢和有金属 在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑金属、钢与有金属的基本概念。 1、黑金属是指铁和铁的合金。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。钢和生铁都是以铁为基础,以碳为主要添加元素的合金,统称为铁碳合金。生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品,主要用来炼钢和制造铸件。把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼,即得到铸铁(液状),把液状铸铁浇铸成铸件,这种铸铁叫铸铁件。 铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金,铁合金是炼钢的原料之一,在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。 2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼,即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。通常所讲的钢,一般是指轧制成各种钢材的钢。钢属于黑金属但钢不完全等于黑金属。 3、有金属又称非铁金属,指除黑金属外的金属和合金,如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等, 这些金属主要用作合金附加物,以改善金属的性能,其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。以上这些有金属都称为工业用金属,此外还有贵重金属:铂、金、银等和稀有金属,包括放射性的铀、镭等。 二、钢的分类 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。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。钢的分类方法多种多样,其主要方法有如下七种: 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、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、渗氨钢、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)果树防虫网电子束炉钢。
(2)按脱氧程度和浇注制度分
a.沸腾钢;b.半镇静钢;c.镇静钢;d.特殊镇静钢。
中国钢号表示方法 一、我国钢号表示方法概述 钢的牌号简称钢号,是对每一种具体钢产品所取的名称,是人们了解钢的一种共同语言。我国的钢号表示方法,根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》(GB221-79)中规定,采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即:乳液聚合
①钢号中化学元素采用国际化学符号表示,例如Si,Mn,Cr……等。混合稀土元素用“RE” (或“Xt”)表示。
②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等,一般采用汉语拼音的缩写字母表示,见表。
③钢中主要化学元素含量(%)采用阿拉伯数字表示。
表:GB标准钢号中所采用的缩写字母及其涵义
名称 | 汉字 | 符号 | 字体 | 位置 | 名称 | 汉字 | 符号 | 字体 | 位置 |
屈服点 | 屈 | Q | 大写 | 头 | 多层或高压容器用钢 | 高层 | gc | 小写 | 尾 |
沸腾钢 | 沸 | F | 大写 | 尾 | 铸钢 | 铸钢 | ZG | 大写 | 头 |
半镇静钢 | 半 | b | 小写 | 尾 | 轧辊用铸钢 | 铸辊 | ZU | 大写 | 头 |
镇静钢 | 镇 | Z | 大写 | 尾 | 地质钻探钢管用钢 | 地质 | DZ | 大写 | 头 |
特殊镇静钢 | 特镇 | TZ | 大写 | 尾 | 电工用热轧硅钢 | 电热 | DR | 大写 | 头 |
氧气转炉(钢) | 氧 | Y | 大写 | 中 | 电工用冷轧无取向硅钢 | 电无 | DW | 大写 | 头 |
碱性空气转炉(钢) | 碱 | J | 大写 | 中 | 电工用冷轧取向硅钢 | 电取 | DQ | 大写 | 头 |
易切削钢 | 易 | Y | 大写 | 头 | 电工用纯铁 | 电铁 | DT | 大写 | 头 |
碳素工具钢 | mesh设备碳 | T | 大写 | 头 | 超级 | 超 | C | 大写 | 尾 |
滚动轴承钢 | 滚 | G | 大写 | 头 | 船用钢 | 船 | C | 大写 | 尾 |
焊条用钢 | 焊 | H | 大写 | 头 | 桥梁钢 | 桥 | q | 小写 | 尾 |
高级(优质钢) | 高 | A | 大写 | 尾 | 锅炉钢 | 锅 | g | 小写 | 尾 |
特级 | 特 | E | 大写 | 尾 | 钢轨钢 | 轨 | U | 小写 | 头 |
铆螺钢 | 铆螺 | ML | 大写 | 头 | 精密合金 | 精 | J | 大写 | 中 |
锚链钢 | 锚 | M | 大写 | 头 | 耐蚀合金 | 耐蚀 | NS | 大写 | 头 |
矿用钢 | 矿 | K | 大写 | 尾 | 变形高温合金 | 高合 | GH | 大写 | 头 |
汽车大梁用钢 | 梁 | 汽车喷水电机L | 大写 | 尾 | 铸造高温合金 | | K | 大写 | 头 |
压力容器用钢 | 容 | R | 大写 | 尾 | | | | | |
| | | | | | | | | |
二、我国钢号表示方法的分类说明
1.碳素结构钢
①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”,代表钢材的屈服点,后面的数字表示屈服点数值,单位是MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa的碳素结构钢。
②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号:F表示沸腾钢;b表示半镇静钢:Z表示镇静钢;TZ表示特殊镇静钢,镇静钢可不标符号,即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。
③专门用途的碳素钢,例如桥梁钢、船用钢等,基本上采用碳素结构钢的表示方法,但在钢号最后附加表示用途的字母。
2.优质碳素结构钢
①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.45%的钢,钢号为“45”,它不是顺序号,所以不能读成45号钢。
②锰含量较高的优质碳素结构钢,应将锰元素标出,例如50Mn。
③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出,例如平均碳
含量为0.1%的半镇静钢,其钢号为10b。
3.碳素工具钢
①钢号冠以“T”,以免与其他钢类相混。
②钢号中的数字表示碳含量,以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。
③锰含量较高者,在钢号最后标出“Mn”,例如“T8Mn”。
④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量,比一般优质碳素工具钢低,在钢号最后加注字母“A”,以示区别,例如“僧侣鞋T8MnA”。
4受话器.易切削钢
①钢号冠以“Y”,以区别于优质碳素结构钢。
②字母“Y”后的数字表示碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.3%的易切削钢,其钢号为“Y30”。
③锰含量较高者,亦在钢号后标出“Mn”,例如“Y40Mn”。
5.合金结构钢
①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,如40Cr。
②钢中主要合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示。当平均合金含量<1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字“1”,例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者铬含量为0.4-0.6%,后者为0.9-1.2%,其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时,在元素符号后面应标明含量,可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。
③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素,均属微合金元素,虽然含量很低,仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%,硼为0.001-0.005%。
④高级优质钢应在钢号最后加“A”,以区别于一般优质钢。
⑤专门用途的合金结构钢,钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如,铆螺专用的30CrMnSi钢,钢号表示为ML30CrMnSi。
6.低合金高强度钢
①钢号的表示方法,基本上和合金结构钢相同。
②对专业用低合金高强度钢,应在钢号最后标明。例如16Mn钢,用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”,汽车大梁的专用钢种为“16MnL”,压力容器的专用钢种为“16MnR”。
7.弹簧钢
弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类,其钢号表示方法,前者基本上与优质碳素结构钢相同,后者基本上与合金结构钢相同。
8.滚动轴承钢
①钢号冠以字母“G”,表示滚动轴承钢类。
②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出,铬含量以千分之几表示。例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法,基本上和合金结构钢相同。
9.合金工具钢和高速工具钢
①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时,不标出碳含量;当平均碳含量<1.0%时,以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。
②钢中合金元素含量的表示方法,基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号,其铬含量以千分之几表示,并在表示含量的数字前加“0”,以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。
③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量,只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者,表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。
10.不锈钢和耐热钢
①钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%;若钢中含碳量≤0.03%或≤0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之,例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。
②对钢中主要合金元素以百分之几表示,而钛、铌、锆、氮……等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。
11.焊条钢
它的钢号前冠以字母“H”,以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”,可以区别于不锈钢“2Cr13”。
12.电工用硅钢
①钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢,DW表示电工用冷轧无取向硅钢,DQ表示电工用冷轧取向硅钢。
②字母之后的数字表示铁损值(W/kg)的100倍。
③钢号尾部加字母“G”者,表示在高频率下检验的;未加“G”者,表示在频率为50周波下检验的。
例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。
13.电工用纯铁
①它的牌号由字母“DT”和数字组成,“DT”表示电工用纯铁,数字表示不同牌号的顺序号,例如DT3。
②在数字后面所加的字母表示电磁性能:A——高级、E——特级、C——超级,例如DT8A。
三、部分新老钢号对照
1、碳结钢新、老标准钢号对照。
GB700-88新标准系参照采用国际标准ISO630《结构钢》,GB700-79标准主要参照前苏IOCT380,因此两者的钢号表示方法以及对各钢号所规定的技术要求都不相同,现将新旧标准钢号对照如下。
GB700-88标准 | GB700-79标准 |
钢号 | 技术条件 | 钢号 | 技术条件 |
Q195 | 不分等级,其化学成分和力学性能(σs,σb,δ和冷弯)均须保证。 | A1 | A1钢保证的力学性能(σs,σb,δ和冷弯),B1钢保证的化学成分与Q195相同 |
对轧制薄板和盘条等产品,其力学性能的保证条件,可根据产品特点和使用要求,在有关标准中另行规定。 | B1 | A1钢的冷弯试验是附加保证条件 |
| | 1号钢没有特类钢 |
Q215 | 分A、B等级,规定的化学成分和力学性能均须保证 | A2 | A2钢保证的力学性能,C2钢保证的化学成分及力学性能,与Q215钢基本相同 |
Q215A不作冲击试验 | C2 |
Q215B 须作室温冲击试验,用V型缺口试样 | |
Q235 | 分A、B、C、D等级,规定的化学成分和力学性能均须保证 | A3 | A3钢保证的力学性能,C3钢保证的化学成分及力学性能,与Q235钢基本相同 |
Q235A不作冲击试验 | C3 | A3钢附加保证常温冲击试验,用U型缺口试样 |
Q235B 须作室温冲击试验,用V型缺口试样 | | C3钢附加保证常温或-20OC冲击试验,试样同上 |
Q235C、Q235D用于重要焊接结构,前者于0OC作冲击试验,后者于-20OC作冲击试验,试样,试样同上 | | |
Q255 | 分A、B等级,规定的化学成分和力学性能均须保证 | A4 | A4钢保证的力学性能,C4钢保证的化学成分及力学性能,与Q255钢基本相同 |
Q255A不作冲击试验 | C4 | C4钢附加保证冲击试验,用U型缺口试样 |
Q255B须作室温冲击试验,用V型缺口试样 | | |
Q275 | 不分等级,规定的化学成分和力学性能均须保证 | C5 | C5钢保证的化学成分及力学性能,与Q275钢基本相同 |
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2、低合金钢目前采用GB/T1591-94代替1591-88,现将部分新老钢号对照如下:
GB/T1591-94 | GB1591-88 |
Q295 | 09MnV 09MnNb 12Mn |
Q345 | 12MnV 16Mn 16MnRE |
Q390 | 15MnV 15MnTi 16MnNb |
Q420 | 15MnVN 14MnVTiRE |
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钢的来源
钢的源头是铁矿砂,即铁元素(Fe)在自然界中的存在形式,纯粹的铁在自然界中是不存在的,铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种,这些都是铁的氧化物,不同之处在于它们的氧化方式。铁矿砂中的含铁量越高越好,理论上铁矿砂中的最高含铁量在72%左右,含铁量在60%以上称为富铁矿。铁矿砂先在熔炉内还原成铁(铣铁),再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢,废钢也可在炼钢炉熔炼再生。一般钢铁依使用用途制成性质、形状各异的商品,既所谓的钢铁制品。通常钢铁制品是将铁矿石还原,熔解成铣铁(炼铣),铣铁精炼成钢(炼钢),钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品,广义的钢铁制品包含铸铁、
铸钢、锻造钢品及钢材加工的制品
炼 铣
铁矿砂在熔炉(高炉)中提炼成铁的过程称为炼铣。熔炉外部由钢板铸造而成,内部衬耐火砖。高度20~30m,炉径6~8m形状的炉称为高炉(铣铁日产超过一万吨的大型高炉炉床直径13~14m,炉高100m以上)。炼铣时,自高炉上方将铁矿砂、焦炭、石灰石等交互投入,热风炉加热过的空气由高炉下部风口吹入,炉内焦炭燃烧生成1500。C高温,产生一氧化碳(CO)炉气自炉中上升,一氧化碳把铁矿砂还原;炼成的铣铁自炉下方出铣口流出,由混铣炉暂贮并运到炼钢工场,或用盛桶装熔铣注入形状似猪槽的铸模内。
炼 钢
高炉熔出的铣铁碳含量高(C含量3%以上),硅(Si)、磷(P)、硫(S)等不纯物多,产品既硬且脆。把杂质减低炼成强韧性质的钢制品,此过程称为炼钢。炼钢原料除铣铁、废钢外,还有去除不纯物用的熔剂,生石灰、萤石,脱氧剂合金铁等,使钢的品质提高。炼钢方法主要有转炉、电炉、平炉三种,随炼钢炉种类不同使用的原料各异,转炉用以熔铣,电炉以废钢为主原料,平炉使用铣铁和废钢。
炼钢法
电炉炼钢法电气炉如锅子形状,由炉盖、炉壁、炉床三部分构成,外侧是厚铁板制成,内侧有冷却水管,炉床筑耐火砖与耐火材料,炉体可以前后倾动,炉盖中央有电极垂直插入,可自动调整升降,电极的弧光高热溶解废钢,进行氧化、还原精炼成优质钢品,电气炉又有直流(DC)与交流(AC)两种,直流电炉使用电极一支,交流电炉三支,所以直流电炉电极单位耗用量较低,溶解热效率较好,噪音低。
转炉炼钢法:转炉以熔铣为主原料,精炼时间短,几乎不需燃料,可降低成本,高炉溶解的熔铣置入转炉后吹入高压氧气,将铣铁中的碳素与其它不纯物氧化燃烧去除,可提炼出纯度高的钢,吹氧方式有顶吹、底吹、顶底吹三种。
平炉炼钢法:平炉是平船底形状的反射炉,加入铣铁、废钢、石灰石用燃料加热溶解,以氧气或氧化铁把铣铁中的碳(C)和硅(Si)磷(P)等氧化去除,精炼完成加入硅铁、锰铁、铝去除钢液中的氧气、氮气,炼钢时间较长。近年此法逐渐消失被转炉取代。连续铸造:熔钢不能直接作轧延,必须造块(现已几乎消失)或由连续铸造方式作成扁钢胚、大纲胚、小钢胚等半成品,连铸设备有垂直形、弯曲形、水平形式,设备有分钢槽、铜模、冷却装置、矫直机、引拔机、切断装置等,钢液由盛钢桶流出熔钢到分钢槽,依模型铸成制品,可以冷却后再加热轧延,连铸后不等冷却直接轧延的方法已被采用,能节省能源降低成本。