钢的五大元素

1、钢为什么是五大元素 工程 自然科学 钢中除含有碳（c）元素和为脱氧而含有一定量硅（si）（一般不超过0.40%）、锰（mn）（一般不超过0.80%，较高可到1.20%）合金元素外，不含其他合金元素（残余元素除外）。 此类钢必须同时保证化学成分和力学性能。其硫（s）、磷（p）杂质元素含量一般控制在0.035%以下。若控制在 0.030%以下者叫高级优质钢，其牌号后面应加“a”，例如20a；若p控制在0.025%以下、s控制在0.020%以下时，称特级优质钢，其牌号后面应加“e”以示区别。对于由原料带入钢中的其他残余合金元素，如铬（cr）、镍（ni）、铜（cu）等的含量一般控制在cr0.25%、n

2、i0.30%、cu0.25%。有的牌号锰（mn）含量达到1.40%，称为锰钢。 此类钢是依靠调整含碳（c）量来改善钢的力学性能，因此，根据含碳量的高低，此类钢又可分为： 低碳钢-含碳量一般小于0.25%，如10、20钢等； 中碳钢-含碳量一般在0.250.60%之间，如35、45钢等； 高碳钢-含碳量一般大于0.60%。此类钢一般不用于制造钢管。 实际上，他们之间的含碳量并没有明显的界限。 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁，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。其它成分是为了使钢材性能有所区别。以

3、下以字母顺序列出重要的钢材，他们包含以下成分：碳（carbon)存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有0.6%以上的碳，也成为高碳钢。铬（chromium)增加耐磨损性，硬度，最重要的是耐腐蚀性，拥有13%以上的认为是不锈钢。尽管这么叫，如果保养不当，所有钢材都会生锈的。锰（manganese）重要的元素，有助于生成纹理结构，增加坚固性，和强度、及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧，出现在大多数的刀剪用钢材中，除了a-2,l-6和cpm 420v。钼（molybdenum）碳化作用剂，防止钢材变脆，在高温时保持钢材的强度，出现在很多

4、钢材中，空气硬化钢（例如a-2,ats-34）总是包含1%或者更多的钼,这样它们才能在空气中变硬。镍（nickle）保持强度、抗腐蚀性、和韧性。出现在l-6aus-6和aus-8中。硅（silicon）有助于增强强度。和锰一样，硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。钨（tungsten）增强抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。在高速钢m-2中就含有大量的钨。钒（vanadium）增强抗磨损能力和延展性。一种钒的碳化物用于制造条纹钢。在许多种钢材中都含有钒，其中m-2，vascowear，cpm t440v和420va含有大量的钒。而bg-42与ats-34最大的不同就是前者含有

5、钒指含碳量小于2的铁碳合金。根据成分不同，又可分为碳素钢和合金钢。根据性能和用途不同，又可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。编辑本段钢的定义中华人民共和国国家标准gb/t 1330491钢分类描述：“以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。”其中的一般是指除铬钢外的其他钢种，部分铬钢的含碳量允许大于2%。含碳量大于2%的铁合金是铸铁。其他国际标准如iso 4948或en 10020中对钢的定义也与此类似。编辑本段钢的应用历史在人类发明炼铁之后不久，就学会了炼钢。由于钢较之最初的生铁有更好的物理、化学、机械性能，所以很快就得到大量的应用。但是由于技术条件的限制，人们对钢的应用一

6、直受到钢的产量的限制，直到十八世纪工业革命之后，钢的应用才得到了突飞猛进的发展。编辑本段钢的商业应用钢可以铸成不锈钢去味皂来出售 不锈钢去味皂 是一种用不锈钢打造的特殊钢块，永远不会变小，使用时如同一般香皂的用法，这种不锈钢去味皂来自于德国 ，它不能去污，但能除臭，沾满腥味的手，用不锈钢去味皂洗过30至40秒，能使腥味消失。（/）编辑本段钢的分类1、按品质分类(1) 普通钢（p0.045%，s0.050%） (2) 优质钢（p、s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

7、（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)灼烧可使钢中的碳变为二氧化碳挥发掉，灼烧后钢样品质量会减轻。但灼烧后质量会增多，原因：钢中的铁与氧结合生成四氧化三铁，且含炭少于铁3、按成形方法分类：(1) 锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。 4、按金相组织分类 (1) 退火状态的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+渗碳体）。 (2) 正火状态的：

8、a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。 (3) 无相变或部分发生相变的 5、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、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

9、用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。 6、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。 7、按冶炼方法分类 (

10、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；镇静钢；d.特殊镇静钢。编辑本段钢的热处理及机械性能指标热处理(heat treatment) - 是利用加热和冷却以改变金属物理性质的方法。 热处理能改善钢的显微结构, 使达到所需的物理要求。韧性, 硬度 和耐磨性 是通过热处理而获得的特性中的几种。 要获得这些特性, 需

11、使用热处理中的淬硬, 回火, 退火和表面淬硬等操作。 淬硬(hardening, 又称淬火) - 是将金属均匀地加热至适当温度, 然后迅速浸入水或油中急冷, 或在空气中或冷冻区中冷却, 使金属获得所需要的硬度。 回火 - 钢件淬硬后会变脆, 同时由淬火急冷而引致的应力, 可使钢件受到轻击而断裂。 要消除脆性, 可用回火处理法。 回火就是将钢件重新加热至适当的温度或颜色, 然后予以急冷。 回火虽然使钢的硬度略为减少, 但可增加钢的韧性而降低其脆性。 退火 - 退火是消除钢件的内在应力和勒化钢件的方法。 退火法是将钢件加热至高于临界温度, 然后放入干灰, 石灰, 石棉或封闭在炉内, 令它慢慢冷却。

12、 硬度(hardness) - 是材料抵抗外物刺入的一种能力。试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦, 由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。 这种方法称为锉试法 这种方法不太科学。 用硬度试验器来试验极为准确, 是现代试验硬度常用的方法。 最常用的试验法有洛氏硬度试验 洛氏硬度试验机利用钻石冲入金属的深度来测定金属的硬度, 冲入深度愈大, 硬度愈小。 钻石冲入金属的深度, 可从指针指出正确的数字, 该数字称为洛氏硬度数。 锻造 - 是用锤击使金属成为一定形状 的方法, 当钢件加热达到锻造温度时, 可以从事锻造, 弯屈, 抽拉, 成型等操作。 大多数钢材加热至鲜明樱红色时都很易

13、锻造。能增加钢材硬度常用的方法是淬火。脆性 - 表示金属容易破裂的性质, 铸铁的脆性大, 甚至跌落地上亦会破裂。 脆性与硬度有密切关系, 硬度高的材料通常脆性亦大。 延性 - (又称柔软性) 是金属受外力永久变形而不碎裂的性质, 延性的金属可抽拉成细线。 弹性 - 是金属受外力变形, 当外力消除之后又恢复其原有形状的一种性质。 弹簧钢是极富弹性的一种材料。 展性 - 又称可锻性, 是金属延性或柔软性的另一种表示法。 展性是金属接受锤锻或滚轧而变形时不致破裂的一种性质。韧性 是金属抵受震动或冲击的能力。 韧性与脆性刚好相反。编辑本段钢材机械性能相关名词解释1.屈服点（s）钢材或试样在拉伸时，当应

14、力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。设ps为屈服点s处的外力，fo为试样断面积，则屈服点s =ps/fo(mpa)，mpa称为兆帕等于n（牛顿）/mm2，（mpa=106pa，pa：帕斯卡=n/m2）2.屈服强度（0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度0.2 。3.抗拉强度（b）材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小

15、。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。设pb为材料被拉断前达到的最大拉力，fo为试样截面面积，则抗拉强度b= pb/fo （mpa）。4.伸长率（s）材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。5.屈强比（s/b）钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。6.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。布氏硬度（hb）

16、以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（hb），单位为公斤力/mm2 (n/mm2)。洛氏硬度（hr）当hb450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：hra：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。hrb：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢

17、球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。hrc：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。维氏硬度（hv）以120kg以内的载荷和顶角为136的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（hv）。编辑本段国内钢材型号合金结构钢20-50mn2、15-40cr、12-42crmo、12cr1mov、38crmoal等弹簧钢65mn、55si2mn、60si2mn(a)、30w4cr2va等冷镦钢ml08-45、ml40cr、ml35crmo等工具钢碳素工具钢t7、t8、t9、t10、t11、t12、t13

18、、t8mn等合金工具钢9sicr、8mnsi、cr12mov、crwmn、5crmnmo、3cr2w8v等高速工具钢w18cr4v、w6mo5cr4v2等轴承钢高碳铬轴承钢gcr6、gcr9、gcr9simn、gcr15、gcr15simn等高碳铬不锈轴承钢9cr18、9cr18mo等渗透轴承钢g20crmo、g20crnimo、g10crni3mo等特殊钢不锈钢0(1)cr18ni9、00cr18ni10、0(1)18ni12mo2ti、0cr18ni10ti、00cr17ni14mo2等耐热钢0cr25ni20、5cr21mn9ni4n、1cr25ni20si2、1cr17、1(2)cr13、4cr10si2mo等高温合金钢gh2036、gh4033、incoloy800、inconel600等专业用钢气轮机叶片用钢1cr12、1cr13、1cr11mov、0cr17ni14cu4nb等内燃机汽阀钢5cr21mn9ni4n、4cr14niw2mo、4cr9si2、8cr20si2ni等高温螺栓钢20cr1