01.29 鋼材知識大全

一、黑色金屬、鋼和有色金屬

在介紹鋼的分類之前先簡單介紹一下黑色金屬、鋼與有色金屬的基本概念。

1、黑色金屬是指鐵和鐵的合金。如鋼、生鐵合金、鑄鐵等。鋼和生鐵都是以鐵為基礎，以碳為主要添加元素的合金，統稱為鐵碳合金。生鐵是指把鐵礦石放到高爐中冶煉而成的產品，主要用來鍊鋼和製造鑄件。把鑄造生鐵放在熔鐵爐中熔鍊，即得到鑄鐵（液狀），把液狀鑄鐵澆鑄成鑄件，這種鑄鐵叫鑄鐵件。

鐵合金是由鐵與硅、錳、鉻、鈦等元素組成的合金，鐵合金是鍊鋼的原料之一，在鍊鋼時做鋼的脫氧劑和合金元素添加劑用。

2、把鍊鋼用生鐵放到鍊鋼爐內按一定工藝熔鍊，即得到鋼。鋼的產品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼，一般是指軋製成各種鋼材的鋼。鋼屬於黑色金屬但鋼不完全等於黑色金屬。

3、有色金屬又稱非鐵金屬，指除黑色金屬外的金屬和合金，如銅、錫、鉛、鋅、鋁以及黃銅、青銅、鋁合金和軸承合金等。另外在工業上還採用鉻、鎳、錳、鉬、鈷、釩、鎢、鈦等，這些金屬主要用作合金附加物，以改善金屬的性能，其中鎢、鈦、鉬等多用以生產刀具用的硬質合金。以上這些有色金屬都稱為工業用金屬，此外還有貴重金屬：鉑、金、銀等和稀有金屬，包括放射性的鈾、鐳等。

二、鋼的分類

鋼是含碳量在0.04%-2.3%之間的鐵碳合金。為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。鋼的分類方法多種多樣，其主要方法有如下八種：

1、按品質分類

(1) 普通鋼（P≤0.045%，S≤0.050%）

(2) 優質鋼（P、S均≤0.035%）

(3) 高級優質鋼（P＜0.035%，S≤0.030%）

2.、按化學成份分類

1) 碳素鋼：a.低碳鋼（C≤0.25%）；b.中碳鋼（0.25＜C≤0.60%）；c.高碳鋼（C＞0.60%）。

2)合金鋼：a.低合金鋼（合金元素總含量≤5%）b.中合金鋼（合金元素總含量為5~10%）c.高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。

3、按成形方法分類：(1) 鍛鋼；(2) 鑄鋼；(3) 熱軋鋼；(4) 冷拉鋼。

4、按金相組織（是研究鋼的內部組織結構的科學）分類

1) 退火狀態的a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）b.共析鋼（珠光體）c.過共析鋼（珠光體+滲碳體）d.萊氏體鋼（珠光體+滲體）。

2) 正火狀態的：a.珠光體鋼；b.貝氏體鋼；c.馬氏體鋼；d.奧氏體鋼。

3) 無相變或部分發生相變的

5、按用途分類

1) 建築及工程用鋼：a.普通碳素結構鋼；b.低合金結構鋼；c.鋼筋鋼。

2) 結構鋼:a.機械製造用鋼：(a)調質結構鋼；(b)表面硬化結構鋼：包括滲碳鋼、氨鋼、表面淬火用鋼；(c)易切結構鋼；(d)冷塑性成形用鋼：包括冷衝壓用鋼、冷鐓用鋼。 b.彈簧鋼 c.軸承鋼

3) 工具鋼：a.碳素工具鋼；b.合金工具鋼；c.高速工具鋼。

4) 特殊性能鋼：a.不鏽耐酸鋼；b.耐熱鋼包括抗氧化鋼、熱強鋼、氣閥鋼；c.電熱合金鋼；d.耐磨鋼；e.低溫用鋼；f.電工用鋼

5) 專業用鋼——如橋樑用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農機用鋼等。

6、綜合分類

1) 普通鋼：a.碳素結構鋼：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。b.低合金結構鋼。c.特定用途的普通結構鋼

2) 優質鋼（包括高級優質鋼）

a.結構鋼：(a)優質碳素結構鋼；(b)合金結構鋼；(c)彈簧鋼；(d)易切鋼；(e)軸承鋼；(f)特定用途優質結構鋼。

b.工具鋼：(a)碳素工具鋼；(b)合金工具鋼；(c)高速工具鋼。

c.特殊性能鋼：(a)不鏽耐酸鋼；(b)耐熱鋼； (c)電熱合金鋼；(d)電工用鋼；(e)高錳耐磨鋼。

7、按冶煉方法分類

1) 按爐種分

a.平爐鋼（用空氣作為氧化劑）:(a)酸性平爐鋼；(b)鹼性平爐鋼。

b.轉爐鋼（用氧氣作為氧化劑）:(a)酸性轉爐鋼;(b)鹼性轉爐鋼。或 (a)底吹轉爐鋼;(b)側吹轉爐鋼；(c)頂吹轉爐鋼。

c.電爐鋼（煉優質鋼）:(a)電弧爐鋼；(b)電渣爐鋼；(c)感應爐鋼；(d)真空自耗爐鋼；(e)電子束爐鋼。

2) 按脫氧程度和澆注制度分a.沸騰鋼（脫氧程度不完全）；b.半鎮靜鋼（脫氧程度介於沸騰鋼和鎮靜鋼之間）；c.鎮靜鋼（脫氧程度較為完全）；d.特殊鎮靜鋼（脫氧程度最完全，鋼的質量高）。

8、按外形分類：分為:a.型材、b.板材、c.管材、d.金屬製品四大類。

a. 型材：

重軌：每米重量大於30千克的鋼軌（包括起重機軌）；

輕軌：每米重量小於或等於30千克的鋼軌。

大、中、小型型鋼：普通鋼圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼、工字鋼、槽鋼、等邊和不等邊角鋼及螺紋鋼等。

線材：直徑5-10毫米的圓鋼和盤條。

冷彎型鋼：將鋼材或鋼帶冷彎成型製成的型鋼。

優質型材：優質鋼圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼等。

b．板材；

薄鋼板：厚度等於和小於4毫米的鋼板。

中、厚鋼板：厚度大於4毫米的鋼板。中板：厚度大於4mm小於20mm）；厚板：厚度大於20mm小於60mm；特厚板：厚度大於60mm。

鋼帶：也叫帶鋼，實際上是長而窄併成卷供應的薄鋼板。

電工硅鋼薄板：也叫硅鋼片或矽鋼片。

c.管材：

無縫鋼管：用熱壓、冷軋（冷拔或擠壓）等方法生產的管壁無接縫的鋼管。

焊接鋼管：將鋼板或鋼帶捲曲成型，然後焊接製成的鋼管。

d.金屬製品：包括鋼絲、鋼絲繩、鋼絞線等.

什麼是特殊鋼？

對特殊鋼尚無統一的定義和概念，一般認為特殊鋼是指具有特殊的化學成分、採用特殊的工藝生產、具備特殊的組織和性能、能夠滿足特殊需要的鋼類。與普通鋼相比，特殊鋼具有更高的強度和韌性、物理性能、化學性能、生物相容性和工藝性能。

我國與日本、歐盟對特殊鋼的定義比較接近，將特殊鋼分成優質碳素鋼、合金鋼、高合金鋼（合金元素大於10％）三大類，其中合金鋼和高合金鋼佔特殊鋼產量的70％。主要鋼種有特殊碳素結構鋼、碳素工具鋼、碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、合金結構鋼、滾珠軸承鋼、合金工具鋼、高合金工具鋼、高速工具鋼、不鏽鋼、耐熱鋼，以及高溫合金、精密合金、電熱合金等。目前世界上有近2000個特殊鋼牌號、約50000個品種規格。特殊鋼除了種類繁多之外，在規格上也表現出與普通鋼不同的特點。除了板、管、絲、帶、棒和異型材之外，還有複合材、表面合金化材、表面處理材、精鍛材、精密鑄件、粉末冶金製品等。

三、我國鋼號表示方法

鋼的牌號簡稱鋼號，是對每一種具體鋼產品所取的名稱，是人們瞭解鋼的一種共同語言。我國的鋼號表示方法，根據國家標準 《鋼鐵產品牌號表示方法》（GB221-79）中規定，採用漢語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數字相結合的方法表示。即：

1）鋼號中化學元素採用國際化學符號表示，例如Si,Mn,Cr……等。混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。

2）產品名稱、用途、冶煉和澆注方法等，一般採用漢語拼音的縮寫字母表示。

3）鋼中主要化學元素含量（%）採用阿拉伯數字表示。

我國鋼號表示方法的分類說明

1、碳素結構鋼

1）由Q+數字+質量等級符號+脫氧方法符號組成。它的鋼號冠以“Q”，代表鋼材的屈服點，後面的數字表示屈服點數值，單位是MPa例如Q235表示屈服點（σs）為235 MPa的碳素結構鋼。

2）必要時鋼號後面可標出表示質量等級和脫氧方法的符號。質量等級符號分別為A、B、C、D。脫氧方法符號：F表示沸騰鋼；b表示半鎮靜鋼：Z表示鎮靜鋼；TZ表示特殊鎮靜鋼，鎮靜鋼可不標符號，即Z和TZ都可不標。例如Q235-AF表示A級沸騰鋼。

3）專門用途的碳素鋼，例如橋樑鋼、船用鋼等，基本上採用碳素結構鋼的表示方法，但在鋼號最後附加表示用途的字母。

2、優質碳素結構鋼

1）鋼號開頭的兩位數字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，例如平均碳含量為0.45%的鋼，鋼號為“45”，它不是順序號，所以不能讀成45號鋼。

2）錳含量較高的優質碳素結構鋼，應將錳元素標出，例如50Mn。

3）沸騰鋼、半鎮靜鋼及專門用途的優質碳素結構鋼應在鋼號最後特別標出，例如平均碳含量為0.1%的半鎮靜鋼，其鋼號為10b。

3、碳素工具鋼

1）鋼號冠以“T”，以免與其他鋼類相混。

2）鋼號中的數字表示碳含量，以平均碳含量的千分之幾表示。例如“T8”表示平均碳含量為0.8%。

3）錳含量較高者，在鋼號最後標出“Mn”，例如“T8Mn”。

4）高級優質碳素工具鋼的磷、硫含量，比一般優質碳素工具鋼低，在鋼號最後加註字母“A”，以示區別，例如“T8MnA”。

4、易切削鋼

1）鋼號冠以“Y”，以區別於優質碳素結構鋼。

2）字母“Y”後的數字表示碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，例如

平均碳含量為0.3%的易切削鋼，其鋼號為“Y30”。

3）錳含量較高者，亦在鋼號後標出“Mn”，例如“Y40Mn”。

5、合金結構鋼

1）鋼號開頭的兩位數字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，

如40Cr。

2）鋼中主要合金元素，除個別微合金元素外，一般以百分之幾表示。當平均合金含量＜1.5%時，鋼號中一般只標出元素符號，而不標明含量，但在特殊情況下易致混淆者，在元素符號後亦可標以數字“1”，例如鋼號“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者鉻含量為0.4-0.6%，後者為0.9-1.2%，其餘成分全部相同。當合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……時，在元素符號後面應標明含量，可相應表示為2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。

3）鋼中的釩V、鈦Ti、鋁AL、硼B、稀土RE等合金元素，均屬微合金元素，雖然含量很低，仍應在鋼號中標出。例如20MnVB鋼中。釩為0.07-0.12%，硼為0.001-0.005%。

4）高級優質鋼應在鋼號最後加“A”，以區別於一般優質鋼。

5）專門用途的合金結構鋼，鋼號冠以（或後綴）代表該鋼種用途的符號。例如鉚螺專用的30CrMnSi鋼，鋼號表示為ML30CrMnSi。

6、低合金高強度鋼

1）鋼號的表示方法，基本上和合金結構鋼相同。

2）對專業用低合金高強度鋼，應在鋼號最後標明。例如16Mn鋼，用於橋樑的專用鋼種為“16Mnq”，汽車大梁的專用鋼種為“16MnL”，壓力容器的專用鋼種為“16MnR”。

7、彈簧鋼

彈簧鋼按化學成分可分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼兩類，其鋼號表示方法，前者基本上與優質碳素結構鋼相同，後者基本上與合金結鋼相同。

8、滾動軸承鋼

1）鋼號冠以字母“G”，表示滾動軸承鋼類。

2）高碳鉻軸承鋼鋼號的碳含量不標出，鉻含量以千分之幾表示例如GCr15。滲碳軸承鋼的鋼號表示方法，基本上和合金結構鋼相同。

9、合金工具鋼和高速工具鋼

1）合金工具鋼鋼號的平均碳含量≥1.0%時，不標出碳含量；當平均碳含量＜1.0%時，以千分之幾表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。

2）鋼中合金元素含量的表示方法，基本上與合金結構鋼相同。但對鉻含量較低的合金工具鋼鋼號，其鉻含量以千分之幾表示，並在表示含量的數字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之幾表示的方法區別開來。例如Cr06。

3）高速工具鋼的鋼號一般不標出碳含量，只標出各種合金元素平均含量的百分之幾。例如鎢系高速鋼的鋼號表示為“W18Cr4V”。鋼號冠以字母“C”者，表示其碳含量高於未冠“C”的通用鋼號。

10、不鏽鋼和耐熱鋼

1）鋼號中碳含量以千分之幾表示。例如“2Cr13”鋼的平均碳含量為0.2%；若鋼中含碳量≤0.03%或≤0.08%者,鋼號前分別冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。

2）對鋼中主要合金元素以百分之幾表示，而鈦、鈮、鋯、氮……等則按上述合金結構鋼對微合金元素的表示方法標出。

11、焊條鋼

它的鋼號前冠以字母“H”，以區別於其他鋼類。例如不鏽鋼焊絲為“H2Cr13”，可以區別於不鏽鋼“2Cr13”。

12、電工用硅鋼

1）鋼號由字母和數字組成。鋼號頭部字母DR表示電工用熱軋硅鋼，DW表示電工用冷軋無取向硅鋼，DQ表示電工用冷軋取向硅鋼。

2）字母之後的數字表示鐵損值（W/kg）的100倍。

3）鋼號尾部加字母“G”者，表示在高頻率下檢驗的；未加“G”者，表示在頻率為50周波下檢驗的。 例如鋼號DW470表示電工用冷軋無取向硅鋼產品在50赫頻率時的最大單位重量鐵損值為4.7W/kg。

13、電工用純鐵

1）它的牌號由字母“DT”和數字組成，“DT”表示電工用純鐵，數字表示不同牌號的順序號，例如DT3。

2）在數字後面所加的字母表示電磁性能：A——高級、E——特級、C——超級，例如DT8A。

四、理論重量計算方法

角鋼：每米重量=0.00785*（邊寬+邊寬-邊厚）*邊厚

圓鋼：每米重量=0.00617*直徑*直徑(螺紋鋼和圓鋼相同)

扁鋼：每米重量=0.00785*厚度*邊寬

管材：每米重量=0.02466*壁厚*（外徑-壁厚）

板材：每平方米重量=7.85*厚度

黃銅管：每米重量=0.02670*壁厚*（外徑-壁厚）

紫銅管：每米重量=0.02796*壁厚*（外徑-壁厚）

鋁花紋板：每平方米重量=2.96*厚度

有色金屬比重：紫銅板8.9；黃銅板8.5；鋅板7.2；鉛板11.37

有色金屬板材的計算公式為：每平方米重量=比重*厚度

五、標誌、檢驗

（一） 標誌

標誌是區別材料的材質、規格的標誌，主要說明供方名稱、牌號、檢驗批號、規格、尺寸、級別、淨重等。標誌有；

1、塗色：在金屬材料的端面，端部塗上各種顏色的油漆，主要用於鋼材、生鐵、有色原料等。

2、打印：在金屬材料規定的部位（端面、端部）打鋼印或噴漆的方法，說明材料的牌號、規格、標準號等。主要用於中厚板、型材、有色材等。

3、掛牌：成捆、成箱、成軸等金屬材料在外面掛牌說明其牌號、尺寸、重量、標準號、供方等。

金屬材料的標誌檢驗時要認真辨認，在運輸、保管等過程中要妥善保護。

（二） 規格尺寸的檢驗

規格尺寸指金屬材料主要部位（長、寬、厚、直徑等）的公稱尺寸。

1、公稱尺寸（名義尺寸）：是人們在生產中想得到的理想尺寸，但它與實際尺寸有一定差距。

2、尺寸偏差：實際尺寸與公稱尺寸之差值叫尺寸偏差。大於公稱尺寸叫正偏差，小於公稱尺寸叫負偏差。在標準規定範圍之內叫允許偏差，超過範圍叫尺寸超差，超差屬於不合格品。

3、精度等級：金屬材料的尺寸允許偏差規定了幾種範圍，並按尺寸允許偏差大 小不同劃為若干等級叫精度等級，精度等級分普通、較高、高級等。

4、交貨長度（寬度）：是金屬材料交貨主要尺寸，指金屬材料交貨時應具有的長（寬）度規格。

5、通常長度（不定尺長度）：對長度不作一定的規定，但必須在一個規定的長度範圍內（按品種不同，長度不一樣，根據部、廠定）。

6、短尺（窄尺）：長度小於規定的通常長度尺寸的下限，但不小於規定的最小允許長度。對一些金屬材料，按規定可交一部分 " 短尺 " 。

7、定尺長度：所交金屬材料長度必須具有需方在訂貨合同中指定的長度（一般正偏差）。

8、倍尺長度：所交金屬材料長度必須為需方在訂貨合同中指定長度的整數倍（加鋸口、正偏差）。

規格尺寸的檢驗要注意測量材料部位和選用適當的測量工具。

（三） 數量的檢驗

金屬材料的數量，一般是指重量（除個別例墊板、魚尾板以件數計），數量檢驗方法有：

1、按實際重量計量：按實際重量計量的金屬材料一般應全部過磅檢驗。對有牢固包裝（如箱、合、桶等），在包裝上均註明毛重、淨重和皮重。如薄鋼板、硅鋼片、鐵合金可進行抽檢數量不少於一批的 5% ，如抽檢重量與標記重量出入很大，則須全部開箱稱重。

2、按理論換算計量：以材料的公稱尺寸（實際尺寸）和比重計算得到的重量，對那些定尺的型板等材都可按理論換算，但在換算時要注意換算公式和材料的實際比重.

（四） 表面質量檢驗

表面質量檢驗主要是對材料、外觀、形狀、表面缺陷的檢驗，主要有：

1、橢圓度：圓形截面的金屬材料，在同一截面上各方向直徑不等的現象。橢圓度用同一截面上最大與最小的直徑差表示，對不同用途材料標準不同。

2、彎曲、彎曲度：彎曲就是軋製材料。在長度或寬度方向不平直、呈曲線形狀的總稱。如果把它們的不平程度用數字表示出來，就叫彎曲度。

3、扭轉：條形軋製材料沿縱軸扭成螺旋狀。

4、鐮刀彎（側面彎）：指金屬板，帶及接近矩形截面的形材沿長度（窄面一側）的彎曲，一面呈凹入曲線，另一面對面呈凸出曲線，稱為 " 鐮刀彎 " 。以凹入高度表示。

5、瓢曲度：指在板或帶的長度及寬度方向同時出現高低起伏的波浪現象，形成瓢曲形，叫瓢曲度。表示瓢曲程度的數值叫瓢曲度。

6、表面裂紋：指金屬物體表層的裂紋。

7、耳子：由於軋輥配合不當等原因，出現的沿軋製方向延伸的突起，叫作耳子。

8、括傷：指材料表面呈直線或弧形溝痕通常可以看到溝底。

9、結疤：指不均勻分佈在金屬材料表面呈舌狀，指甲狀或魚鱗狀的薄片。

10、粘結：金屬板、箔、帶在迭軋退火時產生的層與層間點、線、面的相互粘連，經掀開後表面留有粘結痕跡，叫粘結。

11、氧化鐵皮：氧化鐵皮是指材料在加熱、軋製和冷卻過程中，在表面生成的金屬氧化物。

12、摺疊：是金屬在熱軋過程中（或鍛造）形成的一種表面缺陷，表面互相摺合的雙金屬層，呈直線或曲線狀重合。

13、麻點：指金屬材料表面凹凸不平的粗糙面。

14、皮下氣泡：金屬材料的表面呈現無規律分佈大小不等、形狀不同、周圍圓滑的小凸起、破裂的凸泡呈雞爪形裂口或舌狀結疤，叫作氣泡。

表面缺陷產生的原因主要上由於生產、運輸、裝卸、保管等操作不當。根據對使用的影響不同，有的缺陷是根本不允許超過限度。有些缺陷雖然不存在，但不允許超過限度；各種表面缺陷是否允許存在，或者允許存在程度，在有關標準中均有明確規定。

（五） 內部質量檢驗的保證條件

金屬材料內部質量的檢驗依據是根據材質適應不同的要求，保證條件亦不同，在出廠和驗收時必須按保證條件進行檢驗，並符合要求，保證條件分

1 、基本保證條件：對材料質量最低要求，無論是否提出，都得保證，如化學成份，基本機械性能等。

2、附加保證條件：指根據需方在訂貨合同中註明要求，才進行檢驗，並保證檢驗結果符合規定的項目。

3、協議保證條件：供需雙方協商並在訂貨合同中加以保證的項目。

4、參改條件：雙方協商進行檢驗項目，但僅作參考條件，不作考核。

金屬材料內部質量檢驗主要有機械性能、物理性能、化學性能、工藝性能、化學成分和內部組織檢驗，這些檢驗一般要在專業的檢驗機構進行。