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　　鋼材基礎(chǔ)知識介紹——各鋼種主要特點和用途

　　1.碳素結(jié)構(gòu)鋼

　　a.牌號表示方法

　　鋼的牌號由代表屈服點的漢語拼音”Q”、屈服點數(shù)值(單位為MPa)

　　在標(biāo)準(zhǔn)中現(xiàn)含有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個牌號，它們的主要區(qū)別在于化學(xué)成分(主要是碳含量)和力學(xué)性能不同。

　　b.主要特點和用途

　　碳素結(jié)構(gòu)鋼按鋼中硫、磷含量劃分質(zhì)量等級。

　　碳素結(jié)構(gòu)鋼是一種普通碳素鋼，不含合金元素，通常也稱為普碳鋼。在各類鋼中碳素結(jié)構(gòu)鋼的價格最低，具有適當(dāng)?shù)膹姸取⒘己玫乃苄?、韌性、工藝性能和加工性能。這類鋼的產(chǎn)量最高，用途很廣，多軋制成板材、型材(圓、方、扁、工、槽、角等)、線材和異型材，用于制造廠房、橋梁和船舶等建筑工程結(jié)構(gòu)。這類鋼材一般在熱軋狀態(tài)下直接使用。

 

　　2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

　　鋼的牌號采用阿拉伯?dāng)?shù)字或阿拉伯?dāng)?shù)字和化學(xué)元素符號表示。以二位阿拉伯?dāng)?shù)字表示平均含碳量(以萬分之幾計)，例如：“08F”、“45”、“65Mn”。

　　a.執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和牌號

　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T699-1999規(guī)定了優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能等技術(shù)條件以及鋼材的試驗方法和驗收規(guī)則。

　　標(biāo)準(zhǔn)中現(xiàn)有“08F”、“45”、“85”、“70Mn”等三十一個牌號。

　　b.主要特點和用途

　　優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號的區(qū)別主要在于含碳量不同。通常根據(jù)含碳量將優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼分為低碳鋼(C 0.25%)、中碳鋼(C 0.25-0.60%)和高碳鋼(C >0.60%)。低碳鋼主要用于冷加工和焊接結(jié)構(gòu)，在制造受磨損零件時，可進行表面滲碳。中碳鋼主要用于強度要求較高的機械零件，根據(jù)要求的強度不同，進行淬火和回火處理。高碳鋼主要用于制造彈簧和耐磨損機械零件。這類鋼一般都在熱處理狀態(tài)下使用。有時也把其中的“65”、“70”、“85”、“65Mn”四個牌號稱為優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼。

　　優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼產(chǎn)量較高，用途較廣。多軋制或鍛制成圓、方、扁等形狀比較簡單的型材，供使用單位再加工成零、部件來使用。這類鋼一般需經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)等熱處理后使用，多用于制作機械產(chǎn)品一般的結(jié)構(gòu)零、部件。

 

　　3.低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼

　　a. 牌號表示方法

　　鋼的牌號由代表屈服點的漢語拼音”Q”、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號(A、B、C、D、E)三部分按順序排列組成，例如：Q390A、Q420E。

　　b.執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和牌號

　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1591-94規(guī)定了低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能等技術(shù)要求以及鋼材的試驗方法和檢驗規(guī)則。標(biāo)準(zhǔn)中現(xiàn)含有“Q295”、“Q345”、“Q390”、“Q420”、“Q460”五個牌號，區(qū)別在于化學(xué)成分和力學(xué)性能上的差異。

　　c. 主要特點和用途

　　低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，加入少量合金元素(一般不超過3%)冶煉的低合金鋼。過去曾經(jīng)稱其為普通低合金鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼。這類鋼碳含量低(不超過0.2%)，合金元素主要有釩、鈮、鈦、錳、硼等，這類鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，強度較高、韌性好，有較好的加工性能、焊接性能和耐蝕性。

　　低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼鋼材品種主要有熱軋型鋼、棒材和鋼板。這類鋼材廣泛地應(yīng)用于制造鍋爐、橋梁、化工、礦山、船舶等設(shè)備。

 

　　4.合金結(jié)構(gòu)鋼

　　a. 牌號表示方法

　　鋼的牌號采用阿拉伯?dāng)?shù)字和化學(xué)元素符號表示。采用二位阿拉伯?dāng)?shù)字表示平均碳含量(以萬分之幾計)，放在牌號頭部。合金元素含量表示方法為：當(dāng)平均合金元素含量低于1.5%時，牌號中僅標(biāo)明元素，一般不標(biāo)明含量;當(dāng)平均合金元素含量為1.50-2.49%, 2.50-3.49% % 時，相應(yīng)地在合金元素符號后面加上 。例如：碳、鉻、錳、硅的平均含量分別為0.35%、1.25%、0.95%、1.25%的合金結(jié)構(gòu)鋼，其牌號表示為35CrMnSi;碳、鉻、鎳的平均含量分別為0.12%、0.75%、2.95%的合金結(jié)構(gòu)鋼，牌號表示為12CrNi3。

　　b. 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和牌號

　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3077-1999規(guī)定了合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能、低倍組織、表面質(zhì)量、脫碳層深度、非金屬夾雜物等方面的技術(shù)要求。

　　標(biāo)準(zhǔn)中現(xiàn)含有二十四個鋼組(或稱鋼種)，共計七十七個牌號。鋼組是按鋼中所含有的合金元素來劃分的，每個鋼組都含有多個牌號。例如：Cr鋼組含有“15 Cr”、“50Cr”等八個牌號。

　　c. 主要特點和用途

　　合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，加入一種或幾種合金元素，用以提高鋼的強度、韌性和淬透性。根據(jù)化學(xué)成分(主要是含碳量)、熱處理工藝和用途的不同，又可分為滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼和氮化鋼。

　　合金結(jié)構(gòu)鋼的鋼材品種主要有熱軋棒材和厚鋼板、薄鋼板、冷拉鋼、鍛造扁鋼等。這類鋼材主要用于制造截面尺寸較大的機械零件，廣泛用于制造汽車、船舶、重型機床等交通工具和設(shè)備的各種傳動件和緊固件。

 

　　5.彈簧鋼

　　a. 牌號表示方法

　　按照化學(xué)成分，彈簧鋼可分為優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼。

　　優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼是含碳量在0.6-0.9%范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。牌號的表示方法與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。

　　合金彈簧鋼牌號的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。

　　b.執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和牌號

　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB1222-84規(guī)定了彈簧鋼的牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能、鋼材的低倍組織、表面質(zhì)量、脫碳層深度、等方面的技術(shù)要求和試驗方法及檢驗規(guī)則。

　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，合金彈簧鋼包括55SiMn、60Si2Mn、30W4Cr2VA等十三個牌號。

　　c. 主要特點和用途

　　由于彈簧在沖擊、振動或長期交變應(yīng)力下使用，要求專門用來制造彈簧的彈簧鋼具有高的抗拉強度、彈性極限和疲勞強度的同時，還要求其具有一定的淬透性。

　　彈簧鋼鋼材品種主要有熱軋圓鋼、方鋼、冷拉圓鋼、熱軋扁鋼、盤條和鋼絲等。熱軋鋼材以熱處理狀態(tài)或者不經(jīng)熱處理交貨;冷拉鋼材以熱處理狀態(tài)交貨。彈簧鋼鋼材用于制造螺旋簧、扭簧及其它形狀彈簧，在飛機、鐵道車輛、汽車和拖拉機等運輸工具以及其它工業(yè)產(chǎn)品上得到廣泛應(yīng)用。制造廠將彈簧鋼鋼材加工制造成各式彈簧，并經(jīng)熱處理后直接使用，因而對鋼材的表面質(zhì)量的要求比其它鋼種更為嚴(yán)格，對脫碳層深度也有嚴(yán)格要求。

 

　　6.碳素工具鋼

　　a.牌號表示方法

　　碳素工具鋼的牌號用漢字“碳”的拼音字母“T”、阿拉伯?dāng)?shù)字和化學(xué)符號來表示。阿拉伯?dāng)?shù)字表示平均含碳量(以千分之幾計)。

　　b. 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和牌號

　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB1298-86規(guī)定了碳素工具鋼的牌號、化學(xué)成分、硬度、斷口和低倍組織、脫碳層深度、淬透性、鋼材表面質(zhì)量等技術(shù)條件。標(biāo)準(zhǔn)中含有T7、T8、T8Mn、T9、T10、T11、T12和T13八個牌號。

　　c. 主要特點和用途

　　碳素工具鋼是一種高碳鋼。其最低的碳含量為0.65%，最高可達1.35%。為了提高鋼的綜合性能，在“T8”鋼中加入0.40-0.60%的錳得到”T8Mn”鋼。

　　碳素工具鋼鋼材制造的刀具，當(dāng)工作溫度大于250o時，刀具的硬度和耐磨性(即鋼的紅硬性)急劇下降，性能變差。

 

　　7.合金工具鋼

　　a. 牌號表示方法

　　合金工具鋼的牌號表示方法采用合金元素符號和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。合金元素符號的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同，當(dāng)平均碳含量小于1.00%時，采用一位阿拉伯?dāng)?shù)字表示含碳量(以千分之幾計)，放在牌號頭部。當(dāng)平均碳含量大于1.00%時，一般不標(biāo)出平均含碳量。例如：平均含碳量為0.88%、含鉻量為1.50%的合金工具鋼，其牌號表示為“9Cr2”; 平均含碳量為1.58%、含鉻量為11.75%平均含鉬量為0.50%、平均含釩量為0.23%的合金工具鋼，其牌號表示為“Cr12MoV”。

　　b. 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和牌號

　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB1299-2000規(guī)定了合金工具鋼的技術(shù)要求。在標(biāo)準(zhǔn)中按鋼材用途分為量具刃具用鋼、耐沖擊工具用鋼、熱作模具鋼、冷作模具鋼、無磁模具鋼和塑料模具鋼六個鋼組，共包括三十五個牌號。

　　c. 主要特點和用途

　　合金工具鋼不僅具有很高的碳含量，而且鉻、鎢、鉬、釩等合金元素的含量也很高。因此合金工具鋼比碳素工具鋼具有更高的硬度、耐磨性和韌性，特別是具有碳素工具鋼所達不到的淬透性和紅硬性。

　　合金工具鋼鋼材按使用加工方法分為壓力加工用鋼(熱壓力加工和冷壓力加工)和切削加工用鋼。鋼材的主要品種有熱軋和鍛制的圓鋼、方鋼、扁鋼以及冷拉及銀亮條鋼。這類鋼材主要用于制造冷熱變形用的各式模具以及各式量具和刃具。

 

　　8.高速工具鋼

　　a.牌號表示方法

　　高速工具鋼牌號表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼的相同。

　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9943-88包括高速工具鋼十四個牌號， GB/T9942-1988和GB/T9941-1988分別包括兩個和三個牌號，這些牌號也出現(xiàn)在上面提到的十四個牌號中。按合金元素含量和性能特點，高速工具鋼可分為鎢高速鋼、鉬高速鋼和超硬高速鋼。

　　b.主要特點和用途

　　高速工具鋼俗稱鋒鋼。鋼中碳含量高，多數(shù)牌號不低于0.95%。鋼中合金元素鎢、鉬、鉻、釩、鈷的含量高。

　　高速工具鋼鋼材主要品種有熱軋、鍛制、剝皮、冷拉及銀亮鋼棒;大截面鍛制圓鋼和熱軋及冷軋鋼板。高速工具鋼用于制作刀具(車刀、銑刀、絞刀、拉刀、麻花鉆等)及模具、軋輥和耐磨的機械零件。

 

　　9.軸承鋼

　　a.牌號表示方法

　　軸承鋼按化學(xué)成分和使用特性分為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高碳鉻不銹軸承鋼和高溫軸承鋼四大類。

　　高碳鉻軸承鋼牌號表示方法是在牌號頭部加符號“G”，但不標(biāo)明含碳量。鉻含量以千分之幾計，其它合金元素的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼的合金含量表示相同。例如：平均含鉻量為1.5%的軸承鋼其牌號是“GCr15”。

　　b.執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和牌號

　　目前我國執(zhí)行的軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T18254-2000《高碳鉻軸承鋼技術(shù)條件》、GB/T3203-1982 《滲碳軸承鋼技術(shù)條件》、GB/T3086-1982 《高碳鉻不銹軸承鋼技術(shù)條件》和YB/T688以及GB/T1205《高溫軸承鋼技術(shù)條件》。

　　在上述標(biāo)準(zhǔn)中含有軸承鋼十五個牌號，其中高碳鉻軸承鋼包括“GCr15”等五個牌號;滲碳軸承鋼含有“G20CrMo”等六個牌號;高碳鉻不銹軸承鋼含有“9Cr18”和“9Cr18 Mo”兩個牌號;高溫軸承鋼含有“Cr4Mo4V”和“Cr14Mo4”兩個牌號。

　　c.主要特點和用途

　　軸承鋼具有高的硬度、抗拉強度、接觸疲勞強度和耐磨性，相當(dāng)?shù)捻g性，滿足在一定條件下對耐蝕性和耐高溫性能的要求。

　　軸承鋼鋼材的主要品種有熱軋和鍛制的圓鋼、冷拉圓鋼及鋼絲。

 

　　10. 不銹耐酸鋼

　　a.牌號表示方法

　　不銹鋼是不銹耐酸鋼的簡稱。

　　b.執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和牌號

　　目前我國執(zhí)行的不銹鋼的標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T1220-1992《不銹鋼棒》、GB/T4237-1992 《不銹鋼熱軋鋼板》、GB/T3280-1992 《不銹鋼冷軋鋼板》、GB/T13296-1991 《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》、GB/T4356-1984 《不銹鋼盤條》等三十三個標(biāo)準(zhǔn)。

　　一般來講，在大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)中抗腐蝕的鋼被稱為不銹鋼;稱在酸、堿和鹽等侵蝕性強的介質(zhì)中抗腐蝕的鋼為耐酸鋼或耐蝕鋼。

　　不銹鋼的種類繁多，按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13304-1999《鋼分類》以及國際上通用的分類方法，不銹鋼是按鋼的金相組織來分類的。

　　c.主要特點和用途

　　不銹鋼鋼材的主要品種有熱軋鋼板與鋼帶、冷軋鋼板與鋼帶、熱軋和鍛制的棒材與型鋼、熱軋盤條、無縫管和焊管等。不銹鋼的用途十分廣泛，主要用于制造石油化工設(shè)備和管道、原子能工業(yè)設(shè)備、船舶設(shè)備、醫(yī)療器械、餐具以及其他要求不銹耐蝕的器件等。

 

　　11. 耐熱鋼

　　a.牌號表示方法

　　耐熱鋼牌號表示方法與不銹鋼的表示相同。

　　b.執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和牌號

　　在現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)中，耐熱鋼執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T1221-1992《耐熱鋼棒》、GB/T4238-1992 《耐熱鋼板》和GB/T8732-1988 《汽輪機葉片用鋼》三個標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)對耐熱鋼的牌號、化學(xué)成分、冶煉方法、交貨狀態(tài)、力學(xué)性能、低倍組織、耐頂鍛試驗、鋼材表面質(zhì)量等技術(shù)要求以及需方的特殊技術(shù)要求都做出了詳細(xì)的規(guī)定。

　　在標(biāo)準(zhǔn)中，按耐熱鋼的金相組織分為奧氏體型、鐵素體型、馬氏體型、沉淀硬化型四個類型，共計四十六個牌號。

　　c.主要特點和用途

　　耐熱鋼在高溫下具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能抗氧化和抵抗其他介質(zhì)的浸蝕。同時具有較高的強度。耐熱鋼鋼材的主要品種有熱軋和鍛制的型材(圓、方等)和扁鋼、熱軋和冷軋鋼板與鋼帶、無縫鋼管等。

 

　12. 電工用硅鋼

　　a. 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和牌號

　　我國現(xiàn)行執(zhí)行的電工用硅鋼標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T5218-88《電工用熱軋硅鋼薄鋼板》、GB/T2521-1996 《冷軋晶粒取向、無取向磁性鋼帶(片)》和YB/T5224-93 《晶粒取向硅鋼薄帶》三個標(biāo)準(zhǔn)，共計七十二個牌號。

　　b. 主要特點和用途

　　硅鋼是一種低碳的鐵-硅軟磁合金材料，由于碳在硅鋼中是有害元素，鋼中含碳量一般不大于0.015%。硅是提高鐵的電阻最有效的元素，在電工用鋼中添加硅可以減少渦流損失，降低材料的鐵損。

　　冷軋無取向硅鋼帶的鐵晶粒排列方向隨機、無序，鋼帶具有各向同性。主要用于制作旋轉(zhuǎn)機的鐵芯，含硅量較低的硅鋼帶用于制作家用電器的小型電動機，含硅量較高的硅鋼帶用于制作發(fā)電機和大型電動機等。

　　冷軋取向硅鋼帶中鐵的晶粒沿軋制方向定向排列，與冷軋無取向硅鋼帶相比較，沿軋制方向的磁特性格外優(yōu)異。主要用于制作發(fā)電、輸電和配電用變壓器鐵芯等。

　　晶粒取向硅鋼薄帶(厚度不大于0.20mm)，主要用于制作工作頻率在400Hz以上的各種電源變壓器、脈沖變壓器、磁放大器、變換器等的鐵芯。