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(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(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。
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0.15-0.30%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1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。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、硫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。
6、铝Al
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。
7、钒V
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。
9、钛Ti
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。
10、铜Cu
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%。
11、钼Mo
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。