钢材的分类和影响钢材性能的化学元素

1、钢材的分类和影响钢材性能的化学元素钢材的分类钢是含碳量在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：按品质分类普通钢（PW 0.045% , sw 0.050% ）（2）优钢材质钢（P、S均w 0.035% ）（3）高级优质钢（PW 0.035% , Sw 0.030% ）按化学成份分类（1）碳素钢：a.低碳钢（Cw 0.25% ）; b.中碳钢（Cw 0.250.60% ）; c.高碳钢（Cw 0.60% ）。（2）合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量w 5%）

2、 ; b.中合金钢（合金元素总含量为 510% ）;c.高合金钢（合金元素总含量10% ）。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

3、 耐磨钢。二、影响钢材性能的化学元素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，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20% 。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；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，所以镇静钢含有0.15 0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0 1.2%的硅，强度可提高 15 20%。硅和钼、钨

4、、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1 4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。3、锰（Mn ）:在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30 0.50% 。在碳素钢中加入0.70%以上时就算 锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰1114%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能 力，降低焊接性能。4、磷( P )：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，

5、 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% ，优质钢要求更低些。5、硫( S )：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性， 在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于 0.055% ，优质钢要求小于 0.040% 。在钢中加入 0.08-0.20% 的硫，可以改善切削加工性，通 常称易切削钢。6、铬( Cr )：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑 性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。7、镍 (Ni) ：镍能提高钢的强度，而又保持良好

6、的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀 能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代 用镍铬钢。8、钼 (Mo) ：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和 抗蠕变能力 (长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。9、钛 (Ti) ：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性 和冷脆性。改善焊接性能。在铬 18 镍 9 奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。10、钒 (V) ：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加 0.5%

7、 的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。 钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。11、钨 (W) ：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和 耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。12、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。13、钴 (Co) ：钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。14、铜 (Cu) ：武钢用大冶矿石

8、所炼的钢，往往含有铜。铜能提高强度和韧性，特别是大气 腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过 0.5% 塑性显著降低。当铜含量小于 0.50% 对焊接性无影响。15、铝 (Al) ：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性， 如作深冲薄板的 08Al 钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢 的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。 铝的缺点是影响钢的热加工性能、 焊接性能和切削加 工性能。16、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。17、氮 (N): 氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。18

9、、稀土 (Xt) ：稀土元素是指元素周期表中原子序数为 57-71 的 15 个镧系元素。这些元 素都是金属，但他们的氧化物很象 “土 ”，所以习惯上称稀土。钢中加入稀土，可以改变钢中夹 杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。 在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。三、各种牌号钢的主要用途一、各牌号碳素结构钢的主要用途牌号 Q195 ，含碳量低，强度不高，塑性、韧性、加工性能和焊接性能好。用于轧制薄板和 盘条。冷、热轧薄钢板及以其为原板制成的镀锌、镀锡及塑料复合薄钢板大量用用屋面 板、 装饰板、通用除尘管道、包装容器、铁桶、仪表壳、开关箱、防护罩、火车车

10、厢等。盘 条则 多冷拔成低碳钢丝或经镀锌制成镀锌低碳钢丝，用于捆绑、张拉固定或用作钢丝网、铆 钉等 。牌号 Q215 ，强度稍高于 Q195 钢，用途与 Q195 大体相同。此外，还大量用作焊接钢 管、镀锌 焊管、炉撑、地脚螺钉、螺栓、圆钉、木螺钉、冲制铁铰链等五金零件。牌号 Q235 ，含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广 泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢，中厚钢板。 大量用用建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅 炉、 容器、 船舶等， 也大量用作对性能要求不太高的机械零件。C 、D 级钢

11、还可作某些专业用钢使用。牌号 Q255 ，性能与 Q235 差不多，强度稍有提高，塑性有所降低。应用不如 Q235 广 泛，主要 用作铆接与检接结构。牌号 Q275 ，强度、硬度较高，耐磨性较好。用于制造轴类、农业机具、耐磨零件、钢轨接 头夹板、垫板、车轮、轧辊等。二、各牌号低合金高强度结构钢的主要用途。 （低合金高强度结构钢旧标准称低合金结构钢， 又叫普通低合金结构钢）牌号 Q295 钢，钢中只含有极少量的合金元素，强度不高，但有良好的塑性、冷弯、焊接 及耐蚀性能。主要用于建筑结构，工业厂房，低压锅炉，低、中压化工容器，油罐，管道， 起重机，拖拉机，车辆及对强度要求不高的一般工程结构。牌号

12、Q345 、Q390 钢，综合力学性能好，焊接性能、冷热加工性能和耐蚀性能均好， C、 D、E 级钢具有良好的低温韧性。 主要用于船舶， 锅炉，压力容器， 石油储罐， 桥梁， 电站设 备， 起重运输机械及其他较高载荷的焊接结构件。牌号 Q420 钢，强度高，特别是在正火或正火加回火状态有较高的综合力学性能。主要 用于大型船舶，桥梁，电站设备，中、高压锅炉，高压容器，机车车辆，起重机械，矿山机 械 及其他大型焊接结构件。牌号 Q460 钢，强度最高，在正火，正火加回火或淬火加回火状态有很高的综合力学性能， 全部用铝补充脱氧， 质量等级为 C、D、E 级，可保证钢的良好韧性的备用钢种。用于各 种大

13、型工程结构及要求强度高，载荷大的轻型结构。三、优质碳素结构钢的特性和用途。 （优持碳素结构钢简称碳结钢、俗称优钢。是各种机器的 零部件制造用钢）08 和 08F 钢，用于轧制薄板，深冲制品、油桶、高级搪瓷制品，也可用于制作管子， 垫片及心部强度要求不高的渗碳和氰化零件，电焊条等。10 和 10F 钢，用 4mm 以下冷压深冲制品，如深冲器皿、炮弹弹体。也可制造锅炉管、油 桶顶盖及钢带、钢丝、焊接件、机械零件。15 和 15F 钢，用于制造机械上的渗碳零件、紧固零件、冲锻模件及不需热处理 的低 负荷零件，如螺栓、螺钉、法兰盘及化工机械用贮器、蒸汽锅炉等。20 钢，用于不经受很大应力而要求韧性的各

14、种机械零件， 如拉杆、 轴套、 螺钉、 起重 钩 等；也可用于制造在60大气压、450 C以下非腐蚀介质中使用的管子、导管等；还可以用于心部强度不大的渗碳及氰化零件，如轴套、链条的滚子、轴以及不重要的齿轮、链轮等。 TOC o 1-5 h z 25 钢，用作热锻和热冲压的机械零件， 金属切削机床上氰化零件， 以及重型和中型机械制造中负荷不大的轴、辊子、连接器、垫圈、螺栓、螺帽等，还可用作铸钢件。30 钢，用作热锻和热冲压的机械零件、冷拉丝，重型和一般机械用的轴、拉杆、套环、以及机械上用的铸件，如汽缸、汽轮机机架、轧钢机机架和零件、机床机架及飞轮等。35 钢，用于制作热锻和热冲压的机械零件， 冷

15、拉和冷顶锻钢材， 无缝钢管、 机械制造 中零件、铸件、重型和中型机械制造中的锻制机轴、压缩机汽缸、减速器轴，也可用来铸造汽轮机机身、飞轮和均衡器等。40 钢， 用于制造的机器运动零件， 如辊子、 轴、 连杆、 圆盘等。 以及火车的车轴， 还 可 用于冷拉丝、钢板、钢带、无缝管等。45 钢，用以制造蒸汽透平机、压缩机、泵的运动零件；还可代替渗碳钢制造齿轮、轴、活塞销等零件 （零件需经高频或火焰表面淬火）；并可用作铸件。50 钢，用于制造耐磨性要求高、动载荷及冲击作用不大的零件，如铸造齿轮、拉杆、 轧辊等；制造比较次要的弹簧、农机上的掘土犁铧、重负荷的心轴与轴等，并可制造铸件。55 钢，用于制造连

16、杆、轧辊、齿轮、扁弹簧、轮圈、轮缘等，也可作铸件。60-65 钢，用于制造弹簧、 弹簧圈、 各种垫圈、 离合器以及制造一般机械中的轴、 轧 辊、 偏心轴等。70-85 钢，用来制造弹簧和发条、 制造钢丝绳用的钢丝及高硬度的机件、 如犁、 铧、 电 车车轮等。15Mn-25Mn 钢，用于制造中心部分的机械性能要求较高且需渗碳的零件。30Mn-35Mn 钢，主要用来制造螺拴、螺帽、螺钉杠杆、掣动踏板等。并可用冷拉制 造在 高应力下工作的细小零件，如农机上的钩、环、链等。40Mn-45Mn 钢，用于制造承受疲劳负荷下的零件，如曲轴、连杆等；也可用作高应 力下 工作的螺钉、螺帽等。50Mn-55Mn

17、钢，用于制造耐磨性要求高、在高负荷下热处理的零件，如齿轮、齿轮轴 、摩擦盘、滚子及弹簧。60Mn-70Mn 钢，用于制造弹簧及犁铧等。四、合金结构钢。 （合金结构钢简称合结钢，是在优质碳素结构钢的基础上，适当地加入一种或数种合金元素 （总量V 5%）而制成的钢种=五、易切削结构钢用途。（易切削结构钢简称易切钢，是含有少量易削元素，具有良好的被切削加工性能的钢种）Y12 硫磷复合低碳易切削钢，是现有易切削钢中磷含量最多的一个钢种。常用于制造 对力学性能要求不高的各种机器和仪器仪表零件，如螺栓、螺母、销钉、轴、管接头等。Y12Pb 含铅易切削钢， 被切削加工性好， 不存在性能上的方向性， 并有较高

18、的力学性能， 常用于制造较重要的机械零件、精密仪表零件等。Y15 复合高硫低硅易切削钢，是我国自行研制成功的钢种，被切削性高于 Y12 钢，常用 于制 造不重要的标准件，如螺栓、螺母、管接头、弹簧座等。Y15Pb 同 Y12Pb ，被切削加工性更好。Y20 低硫磷复合易切削钢，被切削加工性优于 20 钢而低于 12 钢，可进行渗碳处理，常 用于 制造要求表面硬、心部韧性高的仪器、仪表、轴类耐磨零件。Y30 低硫磷复合易切削钢，力学性能较高，被切削加工性也有适当改善，可制造强度要求 较高的标准件。Y35 同 Y30 钢，可调质处理。Y40Mn 高硫中碳易切削钢，有较高的强度、硬度和良好的被切削加

19、工性，适于加工要求刚 性高的机床零部件，如机床丝杠、光杠、花键轴、齿条等。Y45Ca 钙硫复合易切削钢，不仅被切削性好，而且热处理后具有良好的力学性能，适于制 造较重要的机器结构件，如机床齿轮轴、花键轴、拖拉机传动轴等。六、弹簧钢特性及用途。弹簧钢是用于制造弹簧或其他弹性元件的钢种，按成分分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢。七、滚动轴承钢特性和用途滚动轴承钢简称轴承钢或滚珠钢，是用于制造各种滚动轴承的套圈和滚动体的钢种。八、碳素工具钢特性和用途碳素工具钢简称碳工钢， 其冷、 热加工性能， 耐磨性能好， 价格低廉， 在工具钢中是被 广 泛采用的钢种。T7 钢，为亚共析钢，淬火回火后具有较高的强度和韧性，且有一定的硬度，但热硬性低 ，淬透性差、淬火变形大。常用于制造能承受振动和撞击，要求较高韧性，但切削性能要求 不太高的工具，如凿子、冲头等小尺寸风动工具，木工用锯和凿，简单胶木模、锻模、剪刀 、手锤、镰刀等。T8 钢，为共析钢，淬火回火后具有较高的硬度和耐磨性，但热硬性低，淬透性差、加热 时容易过热，变形也大，塑性强度也较低。常用于不受大冲击，需要较高硬度和耐磨性的工 具，如简单的模子和冲头、切削软金属的刀具、木工用的铣刀和斧、凿、錾、圆锯片以及钳 工装配工具、虎钳钳口等。T8Mn 钢，性能同 T8 近似，但因加入了锰，淬透性较好，淬硬层较深。用途同 T88 ， 但可制造断面较