钢的知识及其分类

钢的知识及其分类

钢铁制品的使用到处可见，从家里的冰箱、厨具、洗衣机，交通的汽机车、铁道、电车、铁桥、
船只，输电铁塔、住家大楼、工厂场房、机械类都是；钢铁制品是由铁矿砂提炼，经由加工过程作
成各种用途的制品，其加工切削品或使用过的旧品变成废钢，是一种可以无限次回收循环使用的一
种物资。
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。
钢是用生铁（炼钢生铁）或生铁加一部分废钢炼成的钢中含碳量低于2.11%，并使其杂质（主
要指S、P）含量降低到规定标准。
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。
钢铁经溶解后铸成模型，可轧延成棒状、板状、管状各种用途制品，容易加工又可大量生产，
加入极少量其它物质经热处理可改变材料性质增加硬度，或提高铁纯度使物性软化，也可用温度控
制高温急冷或缓冷达到使物性变硬或软；它的唯一缺点是会生锈，为避免钢铁制品与空气中的氧接
触氧化生锈，一般都采用涂装物、镀锌等，或熔炼时添加镍、铬制成不锈钢。
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
按照钢中硫（S）和磷（P）的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。
(1)普通钢（P≤0.045%，S≤0.055%）
(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。
5.按金相组织8分类
(1)正火状态
a.珠光体钢；
8 金相组织就是指材料的显微组织。有关金相组织与特性：

b.贝氏体钢；
c.马氏体钢；
d.奥氏体钢。
(2)退火9状态：
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+渗体）。
(3)无相变或部分发生相变的
9 有关钢的热处理的名词：
l 退火：将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温
度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的
力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留
的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。
l 正火：正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共
析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。
l 淬火：淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的
速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用
的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。
l 回火：将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，
以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。
⑴调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500~650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得
到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。
⑵时效处理：为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度150~250℃）精加
工前，把工件重新加热到100~150℃，保持5~20 小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件
进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。
l 表面热处理
⑴表面淬火：是将钢件的表面通过快速加热到临界温度以上，但热量还未来得及传到心部之前迅速冷却，这样就可以把表面层被淬在
马氏体组织，而心部没有发生相变，这就实现了表面淬硬而心部不变的目的。适用于中碳钢。
⑵化学热处理：是指将化学元素的原子，借助高温时原子扩散的能力，把它渗入到工件的表面层去，来改变工件表面层的化学成分和
结构，从而达到使钢的表面层具有特定要求的组织和性能的一种热处理工艺。按照渗入元素的种类不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、
氰化和渗金属法等四种。
渗碳：渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面
层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
渗氮：又称氮化，是指向钢的表面层渗入氮原子的过程。其目的是提高表面层的硬度与耐磨性以及提高疲劳强度、抗腐蚀性等。目前
生产中多采用气体渗氮法。
氰化：又称碳氮共渗，是指在钢中同时渗入碳原子与氮原子的过程。它使钢表面具有渗碳与渗氮的特性。
渗金属：是指以金属原子渗入钢的表面层的过程。它是使钢的表面层合金化，以使工件表面具有某些合金钢、特殊钢的特性，如耐热、
耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。生产中常用的有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等。

6.综合分类
(1)普通钢
a.碳素结构钢：Q195；Q215(A、B)；Q235(A、B、C)；Q255(A、B)；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)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。
8.按钢材外形分类
钢材可分为型材、板材、管材、金属制品四大类。为便于采购、订货和管理，中国目前将钢材
分为十六大品种：
类别 品种 说明
型材 重轨 每米重量大于30 千克的钢轨（包括起重机轨）