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创建时间:2008-08-02

以铁元素为主要组分、含碳量一股在2%以下并含有少量其他元素的一类金属材料的统称。随着生产技术的发展,钢的定义和内涵也相应地变化着。最早,钢是指有一定含碳量并可以进行淬火硬化的铁碳合金;而含碳量很低又不能淬火硬化的则称为软铁或熟铁。后来,把铁元素为主要组分、含碳量在2%以下能进行塑性加工的材料统称为钢。把铁元素为主要组分、含碳量在2%以上的材料称为生铁或铸铁。钢中除主要组分铁以外,通常尚含有一定量的C、Si、.Mn、P和S元素的钢称为碳素钢。为了赋予钢以特殊性能而添加特定量的一种或数种元素(如Ni、Cr、w、Mo、Si、Mn、V、Ti—Nb等)者则称为合金钢。世界各国习惯地把从炼钢炉出来浇铸成的钢锭和钢坯(如连铸坯,见连续铸钢)称为粗钢。当铁水中含有有价元素如钒、铌等,为了回收这些元素,铁水需在炼钢炉内进行吹氧(或空气)预处理而提取这类有价元素,在中国把这种预处理后的铁水(有部分碳已被氧化)称为半钢。钢具有一定的力学性能、物理性能和工艺性能,可加工成各种尺寸和形状的钢材或零部件,以满足人类社会生活和建设的各种需求。钢是建设近代文明社会不可或缺的基本材料,在国民经济和社会生活中起着重要作用。一个国家的钢产量及其品种质量(如年人均产量和消费量)常作为一项重要指标来衡量该国的经济和文明的发展水平。世界主要产钢国家1998年的人均产钢量列于表中。



组织和性能

钢的主要组分是铁和碳,其性能决定于其中铁和碳相互作用后生成物的数量和分布状态。18世纪冶金学家伯格曼(T.Bergman)曾说过:钢是铁和碳交互作用的产物。钢中碳的数量和形态也是对钢进行热处理的依据,热处理能在较大范围内改善钢的性能。碳在钢中以两种形式存在:(1)与铁形成的固溶体,即铁素体和奥氏体;(2)与铁形成的化合物Fe3C,即渗碳体。室温下碳素钢的组织由铁素体和渗碳体组成;随含碳量的不同,钢中相组成的数量和分布状况也不相同,因此钢的性能也有差异;通常随着含碳量的升高,钢的强度增加,塑性下降。含碳低的钢塑性好,容易加工,称为软钢,用途广泛。中等含碳量的钢有较高的强度和必要的韧性,可用作各种结构材料。含碳量高的钢硬而脆,多用作耐磨材料加钢轨和工具等。钢中加入合金元素后成为合金钢。在合金钢中,合金元素有溶进铁素体和奥氏体而形成固溶体的,有置换渗碳体中铁原子而形成含合金元素的新渗碳体的,还有与渗碳体碳原子化合而形成合金碳化物的,合金元素就这样地改变了钢中相组成、含量和分布状况,从而也就极大地提高了钢的重要性能。另外,钢的热加工和热处理都能显著地改善钢的组织和性能。然而合金元素资源宝贵。随着冶炼技术的进步,已能炼出氧、硫等杂质极低的钢,利用较少合金元素可以获得性能显著改进的钢,这就是低合金钢。

分类  

世界各工业国家历来都有自己的分类法和钢号命名法,其共同点是均以钢的用途和钢中所含合金元素含量来表示。中国从20世纪60年代以来采用5种分类法:

(1)按冶炼方法分,其中按炼钢炉型分为:平炉钢、转炉钢、电炉钢(包含电弧炉、电渣炉、感应炉、真空炉等冶炼的钢);按脱氧程度分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢;按精炼程度分为常规冶炼钢真空精炼钢和炉外精炼钢。

(2)按品质,即按S、P含量分为普通钢:S≤O.055%,P≤O.045%;优质钢:S、P均≤O.035%;高级优质钢:S、P均≤O.03%。

(3)按化学成分分为碳素钢和合金钢。碳素钢:C≤O.25%为低碳钢;C=O.25%~O.60%为中碳钢;C>O.60%为高碳钢。合金钢:合金元素总量小于5%的为低合金钢;中合金钢的合金元素总量为5%~10%;高合金钢的合金元素总量大于10%。

(4)按金相组织分为退火钢:亚共析钢、过共析钢和莱氏体钢;正火钢:珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢和奥氏体钢;无固态相变钢:铁素体钢、奥氏体钢和双相钢。

(5)按用途则大体分为4类:(1)建筑和工程用钢:普通碳素钢、低合金高强度钢、专业用钢(包含钢筋、钢轨、船舶、桥梁、压力容器、锅炉用钢等);(2)机械制造用钢:表面硬化调质结构钢,冷塑性成型钢,弹簧钢和滚珠轴承钢等;(3)工具钢:刃、量、模具钢。(4)特殊性能钢:不锈耐酸钢、耐热钢、电热钢、易切削钢、低温钢、电工钢和超高强度钢等。由上述分类可见,某一钢种(或钢材)从不同角度出发可以同时属于上述分类中的几类钢;随着冶金工艺技术的发展,以上的钢分类法已不能适应需要,例如,随着铁水预处理技术和钢水炉外精炼技术的广泛采用,生产含硫和磷低的钢已没有困难,在需要时,可以生产含硫低于5×10-6以及磷低于15×10-6的钢。同样,炼钢炉型也失去了作为钢分类的意义,因为,转炉已能冶炼绝大部分的钢种。由于炉外精炼的采用,20世纪90年代所生产的大量钢的含碳量越来越低(20×10-6左右),而且很多钢种都进行微量合金化处理,因此,碳在钢中已不再是基本组分。为此,1990年中国重新制定了钢分类的国家标准,并于1991年起试行。在生产和生活实践中,人们对钢大都习惯于按用途来分类:

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最近更新:2015-11-04
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