《钢材知识大全》
钢材的定义涉及多种形态：它是由钢锭、钢坯或经过压力加工的钢材，这些原材料经过处理，最终形成我们所需的各种形状、尺寸以及特定性能的材料。钢材对于国家建设及四化目标的实现至关重要，其用途广泛，种类丰富。依据断面形状的不同，通常可划分为型材、板材、管材及金属制品等四大类。为了便于组织生产、订货供应以及优化经营管理，这些钢材又细分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、冷弯型钢、优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管、焊接钢管以及各种金属制品等多种类型。
钢材的生产途径主要包括压力加工，此过程使得待加工的钢材（如坯料、锭状物等）发生塑性形变。依据加工时的温度差异，可将钢材加工分为冷加工与热加工两大类。钢材生产的主要工艺包括：轧制工艺，即通过一对旋转的轧辊间隙（形状各异）对金属坯料进行压缩，从而实现材料截面积减小、长度延长的压力加工，这是制造钢材最普遍采用的方法，主要用于生产型材、板材和管材，分为冷轧和热轧两种；锻造工艺，则是借助锻锤的连续打击力或压力机的压力，将坯料塑造成特定形状和大小的压力加工技术。通常分为自由锻造与模制锻造两种方式，它们广泛用于制造截面尺寸较大的大型材料以及开坯等。拉拨工艺则是一种加工手段，它通过模具将已经轧制的金属坯料（如型材、管材、制品等）拉拔成截面变小、长度延长的形状，此方法主要应用于冷加工领域。将金属置于封闭的挤压模具中，通过一端施加压力，使其通过预定模具孔洞，从而获得形状和尺寸一致的成品，这种方法广泛应用于有色金属的生产加工。
黑色金属、钢和有色金属
在阐述钢的类别之前，我们首先对黑色金属、钢种以及有色金属这几个基本概念进行简要的介绍。
黑色金属涵盖了铁及其合金，包括但不限于钢、生铁、铁合金以及铸铁等。这些合金均以铁为基体，碳作为主要添加剂，共同构成了铁碳合金这一类别。生铁，顾名思义，是通过将铁矿石在高温下冶炼所得，主要用于炼制钢材和铸造铸件。将铸造生铁投入熔铁炉进行熔炼，便得到了液态的铸铁，随后将其倒入模具中冷却成型，便制成了铸铁件。铁合金是由铁以及硅、锰、铬、钛等元素构成的合金，它是炼制钢材的重要原料之一，在炼钢过程中，铁合金充当了钢材脱氧的辅助剂，同时也是合金元素添加的关键成分。
将用于炼钢的生铁置于炼钢炉中，依照特定的工艺进行熔炼，从而制得钢材。钢材的形态包括钢锭、连铸坯以及各种铸成的钢铸件。在通常的语境中，我们所说的钢，通常是指经过轧制形成各种钢材的钢。钢属于黑色金属的范畴，但并不意味着所有黑色金属都是钢。
有色金属亦称非铁金属，它包括了除黑色金属以外的金属及其合金，例如铜、锡、铅、锌、铝等，以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。此外，在工业生产中，人们还广泛使用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等金属，这些金属通常作为合金的添加剂，用以提升金属的性能。特别是钨、钛、钼等金属，它们常被用于制造刀具的硬质合金。这些有色金属统称为工业用金属，除此之外，还包括了贵重金属，如铂、金、银等，以及稀有金属，比如具有放射性的铀和镭。
钢的分类
钢，作为一种铁碳合金，其碳含量介于0.04%至2.3%之间。为了确保其具备良好的韧性和塑性，其碳含量通常被控制在1.7%以下。构成钢的基本元素除了铁和碳，还包括硅、锰、硫、磷等。钢的分类方式繁多，其中主要的方法可概括为以下七种：
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
碳素钢分为三种类型：首先是低碳钢，其碳含量不超过0.25%；其次是中碳钢，其碳含量介于0.25%至0.60%之间；最后是高碳钢，其碳含量不超过0.60%。
合金钢可以分为三类：首先是低合金钢，其合金元素的总含量不超过5%；其次是中合金钢，其合金元素的总含量介于5%到10%之间；最后是高合金钢，其合金元素的总含量超过10%。
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.亚共析钢主要由铁素体和珠光体组成，b.共析钢则主要是珠光体构成，c.而过共析钢则是由珠光体和渗碳体混合而成。
莱氏体钢（珠光体+渗体）。
处于正火处理状态的钢材包括：a.珠光体型钢材；b.贝氏体型钢材；c.马氏体型钢材；d.奥氏体型钢材。
(3)无相变或部分发生相变的
5、按用途分类
建筑与工程领域所采用的钢材主要包括：a.常规的碳素结构钢；b.含有少量合金的低合金结构钢；c.专用于加固的钢筋钢。
机械制造用钢分为以下几类：首先是调质结构钢，其次是表面硬化结构钢，这类钢包括渗碳钢、渗氨钢以及用于表面淬火的钢种；还有易切结构钢；最后是冷塑性成形用钢，它涵盖了冷冲压用钢和冷镦用钢。此外，还有弹簧钢和轴承钢。
工具钢分为三类：一是碳素工具钢，二是合金工具钢，三是高速工具钢。
(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
专业用途的钢材，包括但不限于桥梁建设所用的钢材、船舶制造专用的钢材、锅炉生产所需的钢材、承受高压的压力容器用钢以及农业机械制造用钢等。
6、综合分类
(1)普通钢.碳素结构钢：
(a) Q195型；(b) Q215型（包括A和B两种）；(c) Q235型（涵盖A、B和C三种）；(d) Q255型（包括A和B两种）；(e) Q275型。
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）
结构钢包括：优质碳素结构钢、合金结构钢、弹簧钢、易切钢、轴承钢以及用于特定目的的优质结构钢。
b.工具钢包括以下几种类型：(a)碳素工具钢，(b)合金工具钢，以及高速工具钢。
特殊性能钢包括：(a)具有优异耐腐蚀和耐酸性特性的不锈钢；(b)能够承受高温环境的耐热钢；(c)用于电热领域的电热合金钢；(d)适用于电工行业的电工用钢；(e)具备高耐磨性的高锰钢。
7、按冶炼方法分类
(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；?顶吹转炉钢。
c.电炉钢包括以下几种类型：(a)电弧炉炼制的钢；(b)通过电渣炉炼制的钢；(c)感应炉炼制的钢；(d)采用真空自耗炉炼制的钢；(e)利用电子束炉炼制的钢。
(2)按脱氧程度和浇注制度分
a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。
我国钢号的表示方法
一、我国钢号表示方法概述
钢号，简称为钢的牌号，是针对各类特定钢材产品所赋予的特定名称，充当了人们认识钢材的通用语言。在我国，钢材的编号方式遵循了《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）这一国家标准，该标准规定，编号应结合使用汉语拼音字母、化学元素的符号以及阿拉伯数字。具体来说，即：
钢号所包含的化学成分以国际通用的化学符号来标注，如硅（Si）、锰（Mn）、铬（Cr）等，而稀土元素则统一用“RE”或“Xt”来标识。
产品的名称、应用领域、冶炼及铸造工艺等方面，通常以汉语拼音的首字母缩写形式来表示，具体可参照附表。
③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。
二、我国钢号表示方法的分类说明
1．碳素结构钢
该钢号由“Q”字母、数字、质量等级标识以及脱氧工艺标识构成，其中“Q”字母作为前缀，用以指示钢材的屈服强度，紧随其后的数字则具体说明了屈服强度的数值，并以MPa为单位。例如，Q235这一钢号意味着该碳素结构钢的屈服强度（σs）达到了235MPa。
在需要的情况下，可以在钢号之后附加表明质量级别及脱氧工艺的标识。这些质量级别标识包括A、B、C、D四个等级。至于脱氧工艺标识，F代表沸腾钢，b代表半镇静钢，Z代表镇静钢，而TZ则代表特殊镇静钢。对于镇静钢，若不特别标注，则Z和TZ均可省略。比如，Q235-AF即表示为A级沸腾钢。
专门用途的碳素钢，诸如桥梁钢和船用钢等，其表示方法大体上沿袭了碳素结构钢的惯例，不过，在钢号末尾会额外加上一个代表用途的字母。
2．优质碳素结构钢
钢号的前两位数字代表钢材的碳含量，采用平均碳含量的万分比来体现，比如，若某钢种的平均碳含量为0.45%，则其钢号标识为"45"。需要注意的是，这并非表示顺序的编号，因此不能将其误读为“45号钢”。
对于含有较高锰量的优质碳素结构钢，需明确标注锰元素，比如标示为50Mn。
沸腾钢、半镇静钢以及用于特定目的的高品质碳素结构钢，在其钢号中需特别注明，比如，平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其对应的钢号是10b。
3．碳素工具钢
①钢号冠以"T"，以免与其他钢类相混。
钢号中的数字代表碳的含量，具体是通过碳平均含量的千分之一来体现。比如，"T8"这一钢号意味着其平均碳含量大约是千分之八。
0.8%。
③锰含量较高者，在钢号最后标出"Mn"，例如"T8Mn"。
高级碳素工具钢中，磷和硫的含量较普通优质碳素工具钢要少，为了区分，通常在钢号后面附加字母"A"，如"T8MnA"所示。
4．易切削钢
①钢号冠以"Y"，以区别于优质碳素结构钢。
字母"Y"之后所跟的数字揭示了碳的含量，这种含量是以平均碳含量的千分之一为单位来表述的；举例来说，对于平均碳含量达到0.3%的易切削钢，其对应的钢号便是"Y30"。
锰元素含量较高的钢材，其钢号之后也会标注以"Mn"来表示，比如"Y40Mn"这样的表示方式。
5．合金结构钢
钢号前两位数字代表钢材的碳含量，该含量以平均值的万分比来衡量，例如在40Cr中，40即表示碳含量。
钢中的主要合金成分，除去少数微合金元素，通常用百分比来表示，数值一般在几个百分点左右。在合金的平均含量低于1.5%的情况下，钢号通常仅列出元素符号，不具体标注含量。然而，若遇到容易引起误解的特定情况，可以在元素符号之后附加数字“1”来区分，比如在钢号“12CrMoV”中，铬的含量介于0.4%至0.6%之间，而在“12Cr1MoV”中，铬的含量则上升至0.9%至1.2%，其他成分保持一致。当合金中某元素的平均浓度达到或超过1.5%、2.5%、3.5%等特定数值时，需在元素符号的右侧标注具体的含量数值，以2、3、4等数字来表示。比如，在18Cr2Ni4WA这个合金牌号中，数字2、3、4分别代表了铬、镍和钨的含量。
钢中含有的钒元素V、钛元素Ti、铝元素AL、硼元素B以及稀土元素RE等，均属于微合金元素范畴。尽管这些元素的含量并不高，但在钢号中却必须予以标注。以20MnVB钢为例，钒的含量介于0.07%至0.12%之间，而硼的含量则在0.001%至0.005%的范围内。
④高级优质钢应在钢号最后加"A"，以区别于一般优质钢。
特定用途的合金结构钢，其钢号前面或后面附有表明其使用目的的标识符号。比如，用于铆接和螺栓连接的30CrMnSi钢，其钢号标记为ML30CrMnSi。
6．低合金高强度钢
①钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。
对于特定用途的低合金高强度钢，需要在钢号末尾进行标注。比如，16Mn钢，针对桥梁建设的专用钢种标记为"16Mnq"，而用于汽车大梁的专用钢种则标记为"16MnL"，至于压力容器专用的钢种，则标记为"16MnR"。
7．弹簧钢
弹簧钢依据其化学成分的不同，主要分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两大类。在钢号标识上，碳素弹簧钢的表示方式大体上与优质碳素结构钢的标识方法一致，而合金弹簧钢的标识则主要参照合金结钢的表示方式。
8．滚动轴承钢
①钢号冠以字母"G"，表示滚动轴承钢类。
高碳铬轴承钢的钢号中，碳含量并未具体标注，而是以千分比的形式来体现铬含量，如GCr15所示。而渗碳轴承钢的钢号标识方式，大体上与合金结构钢的表示方法相仿。
9．合金工具钢和高速工具钢
当合金工具钢的钢号中平均碳含量达到或超过1.0%时，碳含量数值将不予标注；若平均碳含量低于1.0%，则需以千分比的形式呈现。举例来说，Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V等钢号均遵循此规定。
在表示钢中合金元素的含量时，其方法大体上与合金结构钢的表示方式一致。然而，对于铬含量相对较低的合金工具钢钢号，其铬含量是以千分之几的形式来标注的，且在数字前会加上“0”以示区分，这样做是为了将它与通常按百分之几表示的一般元素含量区分开。举例来说，Cr06就是这样的表示方式。
高速工具钢的型号通常不会明确标注碳的含量，而是以各种合金元素的平均含量占百分比的形式来表示。比如，钨系高速工具钢的型号会以"W18Cr4V"来标识。若型号前加了字母"C"，则意味着该工具钢的碳含量比未加"C"的通用型号要高。
10．不锈钢和耐热钢
钢号中的碳含量通常以千分之一的比例来表示，比如"2Cr13"这种钢的平均碳含量就是0.2%。当钢的碳含量不超过0.03%或者不超过0.08%时，我们会在钢号前面加上"00"或者"0"来加以标识，例如"00Cr17Ni14Mo2"和"0Cr18Ni9"等。
钢中关键合金成分的含量以百分比形式呈现，至于钛、铌、锆、氮等元素，则依照上述合金结构钢对微量元素的标注方式来标明。
焊条钢的钢号前面加上字母"H"，这样就能和其他类型的钢材区分开来。比如，不锈钢焊丝的编号是"H2Cr13"，这样就能和不锈钢材料"2Cr13"区分开。
12．电工用硅钢
钢号由字母与数字构成，其开头字母DR特指电工用途的热轧硅钢，DW则代表电工用途的冷轧无取向硅钢，而DQ则对应电工用途的冷轧取向硅钢。
②字母之后的数字表示铁损值（W/kg）的100倍。
钢号末尾带有字母"G"的，意味着该产品需在高频环境下进行检测；而未添加"G"的钢号，则表明其检测频率为50周波。以钢号DW470为例，它指的是电工用冷轧无取向硅钢产品，在50赫兹频率下，其最大单位重量铁损量为4.7瓦每千克。
13．电工用纯铁
该产品的牌号由字母“DT”与一系列数字构成，其中“DT”代表适用于电工的纯铁材质，而数字则标示了不同牌号的排列顺序，比如DT3型号。
在数字序列之后附加的字母用以标识电磁性能的等级：A代表高级，E代表特级，C代表超级，比如DT8A这一型号。
