钢铁知识

 钢铁是指铁和碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）以及少量的其它元素所组成的合金。其中除铁以外，碳（C）的含量对钢铁的机械性能起着重要的作用，

钢铁知识

• 钢材概念
  • 是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成所需要的各种形状、尺寸和性能的材料
  • 根据断面形状的不同、钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类， 又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢，优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种
• 生产
  • 炼钢
    • 转炉炼钢法
      • 概念:以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程
      • 按耐火材料
        • 酸性
        • 碱性
      • 按气体吹入炉内的部位
        • 顶
        • 底
        • 侧
      • 按气体种类
        • 空气转炉
        • 氧气转炉
      • 转炉主要生产
        • 碳钢
        • 合金钢
        • 铜和镍合金
      • 技术发展：铁水预处理——复吹转炉吹炼——炉外精炼——连铸
    • 平炉炼钢法
      • 概念：使用气态燃料，它通过平炉中的排气来预热。熔融的金属处于平炉底部或炉床的浅槽中
      • 此法冶炼时间较长，每炉约需24小时， 但因熔池大，每炉可产上百吨钢水，故产量高。 所用原料既可用生铁、铁水，也可用废钢、铁屑、熟铁和矿石，便于废钢铁的回收， 加之炼出的钢均匀，质量稳定，可生产优质钢， 以平炉为主，转炉为辅的炼钢体系
      • 熔炼过程为：补炉、装料(包括加热和兑铁水)、熔化、精炼、脱氧和出钢。实际操作中，交错进行，不能截然分开。
    • 电炉炼钢法
      • 主要利用电弧热，在电弧作用区，温度高达4000℃。 冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效率很高。
      • 以废钢为原料的电炉炼钢，比之高炉转炉法基建投资少，同时由于直接还原的发展，为电炉提供金属化球团代替大部分废钢，因此就大大地推动了电炉炼钢。
      • 我国由于电力和废钢不足，目前主要用于冶炼优质钢和合金钢
  • 脱氧和铸锭
    • 沸腾钢
    • 镇定钢
    • 半镇定钢
    • 子主题
  • 热加工
    • 热加工是在高于再结晶温度的条件下，使金属材料同时产生塑性变形和再结晶的加工方法
    • 热加工通常包括铸造、锻造、焊接、热处理等工艺
    • 能使金属零件在成形的同时改它的组织或者使已成形的零件改变既定状态以改善零件的机械性能
• 特征
  • 黑色
    • 指铁、锰、铬及其合金。
  • 钢铁
    • 把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢
  • 有色
    • 黑色金属以外的金属称为有色金属，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等
• 钢材分类
  • 成品材
    • 建材
      • 螺纹钢、线材、盘螺、圆钢
    • 管
      • 无缝管、焊管
    • 板
      • 冷、热轧板/卷、中厚板、彩涂板（镀锌板、彩涂板、镀锡板、镀铝锌钢板）、硅钢、带钢
    • 型
      • 工角槽、H型钢、方钢、扁钢、球扁钢
  • 特钢
    • 包括结构钢、工具钢、模具钢、弹簧钢、轴承钢、冷镦钢、硬线
    • 钢
      • 含碳量在0.0218%-2.11%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% 主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等
      • 1按品质分类
        • 普通钢：（P≤0.045%，S≤0.050%）
        • 优质钢：（P、S≤0.035%）
        • 高级优质钢：（P≤0.035%，S≤0.030%）。
      • 2按化学成分分类
        • 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（0.25≤C≤0.60%）；
        • 高碳钢（C≥0.60%）
        • 低合金钢（合金元素总含量<5%）；b.中合金钢（5%≤合金元素总含量≤10%）；c.高合金钢（合金元素总含量>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
        • 退火状态
          • 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）
        • 正火状态
          • a.珠光体钢；
          • b.贝氏体钢
          • c.马氏体钢；
          • d.奥氏体钢
        • 无相变或部分发生相变的
      • 5按用途分类
        • 工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。题
        • 渗碳钢：a.渗氮钢；b.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
        • 碳素工具钢；a.合金工具钢；b.高速工具钢。
        • 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
        • 桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等
      • 6按冶炼方法分类
        • 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
  • 优质钢
    • 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。
    • 工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。
    • 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。
    • 子主题
• 钢材性能
  • 1. 抗拉强度
  • 2. 弹性模量
    • 描述物质弹性的一个物理量
  • 3. 塑性
    • 塑性越大的物体，能发生永久形变所需的最小力越小
  • 4. 冲击韧性、冷脆性
    • 冷脆性是指随着温度的降低，金属材料强度有所增加，而韧性下降
  • 5. 硬度
  • 6. 冷弯性能
    • 在常温下能承受弯曲而不破裂性能
  • 7. 可焊性
  • 8. 热处理
  • 9. 与时效
• 按用途分类
  • 结构钢
    • 建筑及工程用结构钢简称建造用钢
      • 用于建筑、桥梁、船舶、锅炉或其他工程上制作金属结构件的钢
        • 碳素结构钢
        • 低合金钢
        • 钢筋钢
    • 机械制造用结构钢是指用于制造机械设备上结构零件的钢
      • 基本上都是优质钢或高级优质钢
        • 优质碳素结构钢
        • 合金结构钢
        • 易切结构钢
        • 弹簧钢
        • 滚动轴承钢
  • 工具钢
    • 用于制造各种工具
      • 碳素工具钢
      • 合金工具钢
      • 高速工具钢
      • 按用途
        • 刃具钢
        • 模具钢
        • 量具钢
  • 特殊钢
    • 特殊性能的钢
      • 不锈耐酸钢
      • 耐热不起皮钢
      • 高电阻合金
      • 耐磨钢
      • 磁钢
  • 专业用钢
    • 各个工业部门专业用途的钢
      • 汽车用钢
      • 农机用钢
      • 航空用钢
      • 化工机械用钢
      • 锅炉用钢
      • 电工用钢
      • 焊条用钢
• 缺陷术语
• 常用术语
• 交货状态
  • 热轧状态
  • 冷拉
  • 正火状态
  • 退火状态
  • 高温回火
  • 固溶处理
• 尺寸重量
• 编号方式
• 表示方法
  • 碳素结构钢
  • 优质碳素结构钢
  • 碳素工具钢
  • 易切削钢
  • 低合金高强度钢
  • 合金结构钢
  • 弹簧钢
  • 滚动轴承钢
  • 合金工具钢和高速工具钢
  • 不锈钢和耐热钢
  • 焊条钢
  • 电工用硅钢
  • 电工用纯铁
• 保管储存
  • 保管储存
• 价格因素
• 生产流程
  • 矿石采选
  • 焦化
  • 炼铁
    • 将金属铁从含铁矿物（主要为铁的氧化物）中提炼出来的工艺过程， 主要有高炉法， 直接还原法， 熔融还原法， 等离子法。 从冶金学角度而言，炼铁即是铁生锈、逐步矿化的逆行为，简单的说，从含铁的化合物里把纯铁还原出来。 实际生产中，纯粹的铁不存在，得到的是铁碳合金
    • Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2(高温) (还原反应） Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2(高温)（还原反应）
    • 炉渣的形成: CaCO3=CaO+CO2 (条件：高温） CaO+SiO2=CaSiO3 (条件：高温）
    • 炼铁的过程
      • 高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。
      • 子主题
      • 主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。 通常，冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石，0.4-0.6吨焦炭，0.2-0.4吨熔剂，总计需要2-3吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。
      • 高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300℃），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电
  • 炼钢
    • 炼钢（steel making）是指控制碳含量（一般小于2%），消除P、S、O、N等有害元素，保留或增加Si、Mn、Ni、Cr等有益元素并调整元素之间的比例，获得最佳性能。
    • 把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。 钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。 通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。 钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。
    • 炼钢过程
      • 加料：向电炉或转炉内加入铁水或废钢等原材料的操作，是炼钢操作的第一步
      • 造渣：调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。 目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。 例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣，能够向金属液面中传递足够的氧，以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下，并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小
      • 出渣：电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。 如用单渣法冶炼时，氧化末期须扒氧化渣； 用双渣法造还原渣时，原来的氧化渣必须彻底放出，以防回磷等。
      • 熔池搅拌：向金属熔池供应能量，使金属液和熔渣产生运动，以改善冶金反应的动力学条件。 熔池搅拌可藉助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。
      • 脱磷：减少钢液中含磷量的化学反应 碱性渣的脱磷作用 脱磷反应是在炉渣与含磷铁水的界面上进行的。钢液中的磷 【P】和氧 【O】结合成气态P2O5的反应
      • 电炉底吹：通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化，促进冶金反应过程的目的。采用底吹工艺可缩短冶炼时间，降低电耗，改善脱磷、脱硫操作，提高钢中残锰量，提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、温度更均匀，从而改善钢质量，降低成本，提高生产率。
      • 熔化期：炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。熔化期的任务是尽快将炉料熔化及升温，并造好熔化期的炉渣。
      • 氧化期和脱碳期：普通功率电弧炉炼钢的氧化期，通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷；去除气体及夹杂物；使钢液均匀加热升温。脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯净度，要求脱碳量大于0.2%左右。随着炉外精炼技术的发展，电弧炉的氧化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。
      • 精炼期：炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物，经化学反应选入气相或排、浮入渣中，使之从钢液中排除的工艺操作期。
      • 还原期：普通功率电弧炉炼钢操作中，通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造还原渣进行扩散、脱氧、脱硫、控制化学成分和调整温度。高功率和超功率电弧炉炼钢操作已取消还原期。
      • 炉外精炼：将炼钢炉（转炉、电炉等）中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程，也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼：炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼：将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等。将炼钢分两步进行的好处是：可提高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工艺过程并降低生产成本。炉外精炼的种类很多，大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同，又可分为钢包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等。
      • 钢液搅拌：炉外精炼过程中对钢液进行的搅拌。它使钢液成分和温度均匀化，并能促进冶金反应。多数冶金反应过程是相界面反应，反应物和生成物的扩散速度是这些反应的限制性环节。钢液在静止状态下，其冶金反应速度很慢，如电炉中静止的钢液脱硫需30～60分钟；而在炉精炼中采取搅拌钢液的办法脱硫只需3～5分钟。钢液在静止状态下，夹杂物上浮除去，排除速度较慢；搅拌钢液时，夹杂物的除去速度按指数规律递增，并与搅拌强度、类型和夹杂物的特性、浓度有关。
      • 钢包喂丝：通过喂丝机向钢包内喂入用铁皮包裹的脱氧、脱硫及微调成分的粉剂，如Ca-Si粉、或直接喂入铝线、碳线等对钢水进行深脱硫、钙处理以及微调钢中碳和铝等成分的方法。它还具有清洁钢水、改善非金属夹杂物形态的功能。
  • 连铸
  • 热轧
    • 热轧就是钢在高温情况下扎制。用连铸板坯或初轧板坯作原料，经步进式加热炉加热，高压水除磷后进入粗轧机，粗轧料经切头、尾、再进入精轧机，实施计算机 控制轧制，终轧后即经过层流冷却（计算机控制冷却速率）和卷取机卷取、成为直发卷
  • 冷轧
    • 冷轧就是在钢在常温情况下进行扎制。用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，冲压性能恶化，只能用于简单变形的零件。
  • 涂镀
• 化学成分
  • 钢铁的十大化学成分
    • 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，当碳含量超过0.23%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、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11-14%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，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%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。
  • 按化学成分分
    • 按其含碳量的不同，可分为
      • 碳素钢是指钢中除铁、碳外，还含有少量锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金
      • 1.低碳钢——含碳量wc≤0.25%
      • 2.中碳钢——含碳量wc0.25%～0.60%
      • 3.高碳钢——含碳量wc>0.60%高碳钢一般在军工业和工业医疗业比较多
    • 按其合金元素的总含量，可分为
      • 合金钢为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，加入一些合金元素而炼成的钢，如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等
      • 1.低合金钢——合金元素的总含量≤5%
      • 2.中合金钢——合金元素的总含量5%～10%
      • 3.高合金钢——合金元素的总含量>10%
• 钢材术语
  • 碳钢
    • 也叫碳素钢，是含碳量（wc）小于2%的铁碳合金。 碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷 一般碳钢中含碳量越高则硬度越高，强度也越高，但塑性降低
    • 按用途分类
      • 碳素结构钢
        • 机器制造结构钢
        • 建筑结构钢
      • 碳素工具钢
        • 基本上不含合金元素的高碳钢，含碳量在0.65%～1.35%范围内，其生产成本低，原料来源易取得，切削加工性良好，处理后可以得到高硬度和高耐磨性，所以是被广泛采用的钢种，用来制造各种刃具、模具、量具
        • 但这类钢的红硬性差，即当工作温度大于250℃时，钢的硬度和耐磨性就会急剧下降而失去工作能力
        • 碳素工具钢如制成较大的零件则不易淬硬，而且容易产生变形和裂纹
      • 易切削结构钢
        • 在钢中加入一些使钢变脆的元素，使钢切削时切屑易脆断成碎屑，从而有利于提高切削速度和延长刀具寿命
        • 使钢变脆的元素主要是硫，在普通低合金易切削结构钢中使用了铅、碲、铋等元素
        • 含硫量ws在0.08%一0.30%范围内，含锰量wMn在0.60%-1.55%范围内。钢中的硫和锰以硫化锰形态存在，硫化锰很脆并有润滑效能，从而使切屑容易碎断，并有利于提高加工表面的质量
    • 按含碳量分类
      • 低碳钢(wc≤0.25%)
      • 中碳钢(wc 0.25%~0.6%)
      • 高碳钢(wc >0.6%)
    • 按磷、硫含量
      • 普通碳素钢(含磷、硫较高)
      • 优质碳素钢(含磷、硫较低)
      • 高级优质钢(含磷、硫更低)
  • 碳素结构钢
    • 这类钢主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能，用Q+数字表示，其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服点数值，例如Q275表示屈服点为275MPa。若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，含S、P的量依次降低，钢材质量依次提高。若在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢，标注“b”为半镇静钢，不标注“F"或“b”者为镇静钢。例如Q235-A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-c表示屈服点为235MPa的c级镇静钢。
    • 碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而在供应状态下直接使用。 通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低，焊接性能好，塑性、韧性好，有一定强度，常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等结构和制造普通铆钉、螺钉、螺母等零件。 Q255和Q275钢碳的质量分数稍高，强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接，通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件。
  • 优质结构钢
    • 这类钢必须同时保证化学成分和力学性能。其牌号是采用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数(wс×10000)。例如45钢表示钢中平均碳的质量分数为0.45%；08钢表示钢中平均碳的质量分数为0.08%，
    • 优质碳素结构钢主要用于制造机器零件。一般都要经过热处理以提高力学性能。根据碳的质量分数不同，有不同的用途。
    • 08、08F、10、10F钢，塑性、韧性高，具有优良的冷成形性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车身、拖拉机驾驶室等；
    • 15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞销、样板等；
    • 30、35、40、45、50钢经热处理(淬火+高温回火)后具有良好的综合力学性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件，例如40、45钢常用于制造汽车、拖拉机的曲轴、连杆、一般机床主轴、机床齿轮和其他受力不大的轴类零件；
    • 55、60、65钢热处理(淬火+中温回火)后具有高的弹性极限，常用于制作负荷不大、尺寸较小(截面尺寸小于12～15mm)的弹簧，如调压和调速弹簧、柱塞弹簧、冷卷弹簧等
  • 合金钢
    • 钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、铬、钒、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种
    • 国外以往曾发展镍、铬钢系统，我国则发展以硅、锰、钒、钛、铌、硼、稀土为主的合金钢系统
    • 电炉中冶炼的按用途分为8类
      • 合金结构钢
        • 用作机械零件和各种工程构件并含有一种或数种一定量的合金元素的钢
        • 调质结构钢
          • 常用于制造承受较大载荷的轴、连杆等结构件
        • 表面硬化结构钢
        • 广泛用于制造汽车、拖拉机、船舶、汽轮机、重型机床的各种传动件和紧固件
      • 弹簧钢
        • 弹簧在冲击、振动或长期交变应力下使用，所以要求弹簧钢有高的抗拉强度、弹性极限、高的疲劳强度。在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性、不易脱碳、表面质量好等
        • 碳素弹簧钢即含碳量wc在0.6%～0.9%范围内的优质碳素结构钢(包括正常和较高含锰量的)
        • 合金弹簧钢主要是硅锰系钢种，它们的含碳量稍低，主要靠增加硅含量WSi(1.3%～2.8%)提高性能；
        • 另外还有铬、钨、钒的合金弹簧钢
        • 结合我国资源，并根据汽车、拖拉机设计新技术的要求，研制出在硅锰钢基础上加入硼、铌、钼等元素的新钢种，延长了弹簧的使用寿命，提高了弹簧质量
      • 轴承钢
        • 轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢
        • 轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力，所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格
        • 轴承钢又称高碳铬钢，含碳wc为l%左右，含铬量wc为0.5%-1.65%。
        • 六大类
          • 高碳铬轴承钢
          • 无铬轴承钢
          • 渗碳轴承钢
          • 不锈轴承钢
          • 中高温轴承钢
          • 防磁轴承钢
      • 合金工具钢
        • 含有多种合金元素，如硅、铬、钨、钼、钒等的中、高碳钢。 合金工具钢容易淬硬，不易产生变形和裂纹，适于用来制造尺寸大、形状复杂的刃具、模具和量具。
        • 用途不同，合金工具钢的含碳量也不同。 大多数合金工具钢的含碳量wc为0.5%～1.5%。 热变形模具用钢含碳较低，wc在0.3%～0.6%范围内； 切削刀具用钢一般含碳wc1%左右； 冷加工模具用钢则含碳量较高，如石墨模具钢含碳量wc达1.5%，高碳高铬型冷加工模具用钢含碳量wc高达2%以上。
      • 高速工具钢
        • 高碳高合金工具钢，钢中含碳量wc为0.7%-1.4%，钢中含有能形成高硬度碳化物的合金元素，如钨、钼、铬、钒。
        • 具有高的红硬性，在高速切削的条件下，温度高达500-600摄氏度硬度也不降低，从而保证良好的切削性能。
      • 不锈钢
      • 耐热不起皮钢
      • 电工用硅钢
        • 电器工业用硅钢主要用来制造电器工业用硅钢片。 硅钢片是电机和变压器制造中用量很大的钢材
        • 按化学成分硅钢分为
          • 低硅钢
            • 低硅钢含硅量wSi1.0%～2.5%，主要用来制造电机
          • 高硅钢
            • 高硅钢含硅量wSi 3.0%～4.5%,一般用来制造变压器
  • 普通低合金钢
    • 普通低合金钢是一种含有少量合金元素(多数情况下其总量w总不超过3%)的普通合金钢。 这种钢的强度比较高，综合性能比较好，并具有耐腐蚀、耐磨、耐低温以及较好的切削性能、焊接性能等
    • 在大量节约稀缺合金元素(如镍、铬)条件下，通常1 t普通低合金钢可顶1.2—1.3 t碳素钢使用，其使用寿命和使用范围更是远远超过碳素钢。 普通低合金钢可以用一般冶炼方法在平炉、转炉中冶炼，成本也和碳素钢接近。
  • 工程结构钢
    • 指工程和建筑结构用的合金钢 在合金钢中，这类钢合金含量总量较低，但生产、使用量较大
    • 可焊接的高强度合金结构钢
    • 合金钢筋钢
    • 铁道用合金钢
    • 地质石油钻探用合金钢
    • 压力容器用合金钢
    • 高锰耐磨钢
  • 机械结构钢
    • 适用于制造机器和机械零件的合金钢。它是在优质碳紊钢的基础上，适当地加入一种或数种合金元素，用来提高钢的强度、韧性和淬透性
    • 通常要经过热处理(如调质处理、表面硬化处理)后使用
    • 分类
      • 合金结构钢
      • 合金弹簧钢
    • 包括调质处理的合金钢、表面硬化处理的合金钢(渗碳钢、氮化钢、表面高频淬火钢等)、冷塑性成型用合金钢(冷顶锻用钢、冷挤压用钢等)
    • 按化学成分基本组成系列可分为Mn系钢、SiMn系钢、Cr系钢、CrMo系钢、CrNiMo系钢、Nj系钢、B系钢等。
  • 钢轨钢
    • 钢轨主要承受机车车辆的压力及冲击载荷，因此，要求有足够的强度和硬度及一定的韧性。 通常采用的钢轨钢是平炉和转炉冶炼的碳素镇静钢，这种钢含碳wc0.6%~0.8%，属于中碳钢和高碳钢 但钢中含锰量WMn较高，在0.6%~1.1%的范围内
    • 已广泛采用普通低合金钢钢轨，如高硅轨、中锰轨、含铜轨、含钛轨等。 普通低合金钢轨比碳素钢轨耐磨、耐腐蚀，使用寿命有很大提高。
  • 造船用钢
    • 船体结构一般采用焊接方法制造，所以要求造船钢有较好的焊接性能。此外，还要求有一定的强度、韧性和一定的耐低温及腐蚀性能
    • 过去主要采用低碳钢作为造船用钢。已大量采用普通低合金钢，已有的钢种如12锰船、16锰船、15锰钒船等钢种
    • 有强度高、韧性好、容易加工和焊接、耐海水腐蚀等综合特性，可成功地用来制造万吨远洋巨轮
  • 桥梁钢
    • 要求有一定的强度、韧性和良好的抗疲劳性能，并且对钢材的表面质量要求较高
    • 桥梁钢常采用碱性平炉镇静钢，成功地采用了普通低合金钢如16锰、15锰钒氮
  • 锅炉钢
    • 锅炉钢主要指用来制造过热器、主蒸气管和锅炉火室受热面用的材料。 对锅炉钢的性能要求主要是有良好的焊接性能、一定的高温强度和耐碱性腐蚀、耐氧化等
    • 用的锅炉钢有平炉冶炼的低碳镇静钢或电炉冶炼的低碳钢，含碳量wc在0.16%～0.26%范围内
    • 制造高压锅炉时则应用珠光体耐热钢或奥氏体耐热钢。也采用普通低合金钢建造锅炉，如12锰、15锰钒、18锰钼铌
  • 焊条用钢
    • 专门供制造电弧焊和气焊焊条钢丝用。钢的成分随所焊材质不同而异
    • 根据需要，大致分碳素钢、合金结构钢和不锈钢三类
    • 这些钢的硫、磷含量ws、wP不大于0.03%，比一般钢要求严些。这些钢不要求力学性能，而只作化学成分的检验
  • 不锈钢
    • 由不锈钢和耐酸钢两大部分组成的。 能抵抗大气腐蚀的钢叫不锈钢，而能抵抗化学介质(如酸类)腐蚀的钢叫耐酸钢。 一般说来，含铬量wcr大于12%的钢就具有了不锈钢的特点
    • 按热处理后的显微组织可分五大类
      • 铁素体不锈钢
      • 马氏体不锈钢
      • 奥氏体不锈钢
      • 奥氏体一铁素体不锈钢
      • 沉淀硬化不锈钢
  • 耐热钢
    • 在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。 耐热钢主要用于在高温下长期使用的零件
    • 耐热钢包括抗氧化钢和热强钢两类
      • 抗氧化钢又称不起皮钢
      • 热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢
  • 高温合金
    • 高温下具有足够的持久强度、蠕变强度、热疲劳强度、高温韧性及足够的化学稳定性的一种热强材料，用于600摄氏度以上高温条件下工作的热动力部件
    • 按其基本化学成分的不同
      • 镍基高温合金
      • 铁镍基高温合金
      • 钴基高温合金
  • 精密合金
    • 具有特殊物理性能的合金。 它是电气工业、电子工业、精密仪表工业和自动控制系统中不可缺少的材料
    • 按其不同的物理性能又分为
      • 软磁合金
      • 变形永磁合金
      • 弹性合金
      • 膨胀合金
      • 热双金属
      • 电阻合金
      • 热电偶合金
  • 质量分数
    • Wc、Ws、Wmn、Wp分别表示C、S、Mn、P的质量分数
• 质量检测
  • 拉伸测试、
  • 弯曲疲劳测试
  • 抗压/折测试
  • 耐腐蚀测试