钢,是对含碳量质量百分比介于002%至211%之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化,只含碳元素的钢称为碳素钢(碳钢)或普通钢;在实际生产中,钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素,比如:锰、镍、钒等等。\x0d\中华人民共和国国家标准GB/T 13304-91《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。\x0d\严格地说,钢是含碳量在00218%-211[1] %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17%。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。以下以字母顺序列出重要的钢材,他们包含以下成分,现将它们的功能特性一并介绍:\x0d\碳(Carbon)\x0d\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06%以上的碳,也称为高碳钢。\x0d\铬(Chromium)\x0d\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。\x0d\锰(Manganese)\x0d\重要奥氏体稳定元素,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。\x0d\钼(Molybdenum)\x0d\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。\x0d\镍(Nickle)\x0d\保持强度、抗腐蚀性、和韧性。出现在L-6\AUS-6和AUS-8中。\x0d\硅(Silicon)\x0d\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。\x0d\钨(Tungsten)\x0d\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。\x0d\钒(Vanadium)\x0d\增强抗磨损能力和延展性。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钒。\x0d\磷(Phosphorus)\x0d\是有害元素,降低钢的塑性和韧性,出现冷脆性,能使钢的强度显著提高,同时提高大气腐蚀稳定性,含量应该限制在005%以下。\x0d\硫(Sulfur)\x0d\通常硫是有害元素,使钢热脆性大,含量限制在005%以下。但是易切削钢的硫含量高,可达008%~040%。\x0d\钢指含碳量小于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。\x0d\按化学成分分 (1)碳素钢 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,按其含碳量的不同,可分为:1)低碳钢——含碳量wc≤025% 2)中碳钢——含碳量wc025%~060% 3)高碳钢——含碳量wc>060%高碳钢一般在军工业和工业医疗业比较多 (2)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。按其合金元素的总含量,可分为: 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%\x0d\钢铁的主要成分是:碳/硅/锰/磷/硫等五大元素:\x0d\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023%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020%。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。\x0d\\x0d\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015-030%的硅。如果钢中含硅量超过050-060%,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10-12%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。\x0d\\x0d\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030-050%。在碳素钢中加入070%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。\x0d\\x0d\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0045%,优质钢要求更低些。\x0d\\x0d\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0055%,优质钢要求小于0040%。在钢中加入008-020%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。\x0d\分类\x0d\\x0d\按碳含量高低分类\x0d\低碳钢:碳含量一般低于025%(质量分数);\x0d\中碳钢:碳含量一般为025%~060%(质量分数);\x0d\高碳钢:碳含量一般高于于060%(质量分数)。[2] \x0d\\x0d\按品质分类\x0d\(2) 优质钢(P、S均≤0035%) (3) 高级优质钢(P≤0035%,S≤0030%)\x0d\\x0d\按成形方法\x0d\(1) 锻钢;(2) 铸钢;(3) 热轧钢;(4) 冷拉钢。\x0d\\x0d\按金相组织\x0d\退火状态:a、亚共析钢 ;b、共析钢 ; c、 过共析钢(珠光体+渗碳体)d莱氏体钢(珠光体+渗碳体)。\x0d\正火状态的:a珠光体钢;b贝氏体钢;c马氏体钢;d奥氏体钢。\x0d\\x0d\按用途分类\x0d\合金结构钢;c钢筋钢。\x0d\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\x0d\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\x0d\桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。\x0d\\x0d\综合分类\x0d\工具钢:(a)碳素工具钢;(b)合金工具钢;(c)高速工具钢。\x0d\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;(f)特定用途优质结构钢。\x0d\\x0d\按冶炼方法\x0d\平炉钢:(a)酸性平炉钢;(b)碱性平炉钢。\x0d\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。
钢中的主要成分是铁元素。钢有碳钢和合金钢两种。碳钢是铁和碳的合金,它的主要成分是铁,其次是碳,碳的含量只有0025-211%,另外还有极少量的杂质元素,一般是硅、锰、硫、磷、氧。合金钢的主要成分也是铁,但它除了铁和碳元素外还有意加入了其它元素。为了合金化而加入的合金元素,最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒,钛,铌、硼、铝等。合金钢中黄金元素的总含量可低于1%,高的可达十几到二十。
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