钢种的分类及元素对钢质的影响

一、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,其主要方法有如下几种: 
1
、按品质分类 
(1) 
普通钢(P0.045%S0.050% 
(2) 
优质钢(PS均≤0.035% 
(3) 
高级优质钢(P0.035%S0.030% 
2
、按化学成份分类 
(1) 
碳素钢: 
a.
低碳钢(C0.25%);b.中碳钢(C0.250.60%);c.高碳钢(C0.60%)。 
(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>510%);c.高合金钢(合金元素总含量>10%)。 
3
、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: 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。 
4
、综合分类 
(1)
普通钢 
a.
碳素结构钢:(a) Q195(b) Q215(AB)(c) Q235(ABC)(d) Q255(AB)(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。 
5
、按脱氧程度和浇注制度分 
a.
沸腾钢;b.半xx钢;c.xx钢;d.特殊xx钢。

二、化学元素对钢的性能的影响
1
、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 
2
、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以xx钢含有0.150.30%的硅。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度。在调质结构钢中加入1.01.2%的硅,强度可提高1520%。硅量增加,会降低钢的焊接性能。 
3
、锰(Mn):
锰亦为钢中重要元素,其作用及影响如下:

a.在适量下,锰量增加可增加钢之{zd0}强度及硬度。

b.锰有脱氧及脱疏功效,故锰能发掸钢之锻造性与可塑性。

c.锰在钢中含量多,可降低钢之淬火温度。

d.可增进钢之硬化深度,尤其在含碳量高之油硬性锰钢为最显著。

4、磷(P):一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低。 
5
S

硫在钢中为有害之杂质,硫与铁化合成为FeS,与锰化合成MnS,其结果:

a.会增加钢的热脆性

b.硫含量0.2%以上,就会严重影响钢的强度和韧性

c.硫可使钢强度降低,因此有利於钢的切削,但除了易切钢之外,极少利用。

6Al

a.极易与氧结合形成氧化铝,是一种强脱氧剂。

b.能抑制晶粒成长。

c.是氮化用钢的重要元素。

7V

钒可以无限量固溶入铁中,并阻止沃斯田铁晶粒的成长,钒在钢中有脱酸除氧之能力,故含钒之钢其断面结晶密实,此外钒的作用还有:

a.能提高淬火温度。

b.改善硬化能,高温淬火加热时,能防止其晶粒生长。

c.有助於钢之结晶组织细微化。

8、铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。

9Ti

钛在钢中易与碳形成碳化物TiC,其他特性:

a.钛在不锈钢中,可以防止高温时铬量的局部减少,维持其防蚀的能力

b.可以防止合金钢由高温徐冷时的脆化现象。

10Cu

合金钢中铜之含量不可以超过1.5%,否则会使钢变脆,此外

a.铜在钢中有抵抗大气腐蚀之性能。低碳钢内含铜1%,其抵抗大气腐蚀性约较不含铜者高出四倍。在不锈钢中加铜3-4%,亦有助不锈钢之防蚀作用。

b.可以增加钢的强度,但不宜超过0.2%

11Mo

钼可增加钢之{zd0}强度及硬度,因此在合金钢中也颇为重要。

a.能改善钢在高温之抗拉及潜变强度。

b.在工作红热情况下,能使钢之硬度保持不变。

c.高速工具钢含钼,可予以较佳之切割性能。

d.合金钢中加入钼可去除回火脆性。

12、硼(B):钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度。




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