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中碳钢（含碳量一般在0.25%-0.60%之间）；

高碳钢（含碳量一秀大于0.60%）。

但它们之间并没有很严格的界限以。

弹簧钢主要含硅、锰、铬合金元素，专门用于制造螺旋簧、扭簧及其他形状弹簧，广泛用于飞机、铁道车辆、汽车和拖拉机等运输工具和其他工业产品上。

弹簧主要是在冲击、振动或受长期均匀的周期性交变应力的条件下使用。

因此，要求钢具有高的弹性极限，高的疲劳强度以及高的冲击韧性和塑性。

用于制造电器仪表和精密　仪器中和弹簧，还要求它具有较高的导电性。

耐高温和耐腐蚀性等。

这类钢多制成扁形材、盘条及钢丝等供使用单位再制作成扁形、螺旋形等各式弹簧并经热处理后使用，故对钢的表面性能及脱碳性能的要求比一钢较为严格。

高温合金：

凡在应力及高温（一般指600~650摄氏度以上）同时作用下，具有长时间抗蠕变能力与高的持久强度和高的抗蚀性的金属材料，称为耐热合金或高温合金。

常用的有铁基合金、镍基合金、钴基合金，还有铬基合金、钼基合金及其他合金等。

高温合金是制造燃汽轮机、喷气式发动机等高温下工作零部件的重要材料。

一、共析钢、亚共析钢、过共析钢

1.共析钢

碳溶解在铁的晶格中形成固溶体，碳溶解到α——铁中的固溶体叫铁素体，溶解到γ——铁中的固溶体叫奥氏体。

铁素体与奥氏体都具有良好的塑性。

当铁碳合金中的碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时，剩余出来的碳将与铁形成化合物——碳化铁（Fe3C）这种化合物的晶体组织叫渗碳体，它的硬度极高，塑性几乎为零。

从反映钢的组织结构与钢的含碳量和钢的温度之间关系的铁碳平衡状态图上可见，当碳的含量正好等于0.77%时，即相当于合金中渗碳体（碳化铁）约占12%，铁素体约占88%时，该合金的相变是在恒温下实现的。

即在这种特定比例下的渗碳体和铁素体，在发生相变时，如果消失两者同时消失（加热时），如果出现则两者又同时出现，在这一点上这种组织与纯金属的相变类似。

基于这个原因，人们就把这种由特定比例构成的两相组织当作一种组织来看待，并且命名为珠光体，这种钢就叫做共析钢。

即含碳量正好是0.77%的钢就叫做共析钢，它的组织是珠光体。

2.亚共析钢

常用的结构钢含碳量大都在0.5%以下，由于含碳量低于0.77%，所以组织中的渗碳体量也少于12%，于是铁素体除去一部分要与渗碳体形成珠光体外，还会有多余的出现，所以这种钢的组织是铁素体+珠光体。

碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，钢的强度也越低，但塑性越好，这类钢统称为亚共析钢。

3.过共析钢

工具用钢的含碳量往往超过0.77%，这种钢组织中渗碳体的比例超过12%，所以除与铁素体形成珠光体外，还有多余的渗碳体，于是这类钢的组织是珠光体+渗碳体。

这类钢统称为过共析钢。

二、有关钢材机械性能的名词

1.屈服点（σs）

钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，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σs=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（σ0.2）

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σ0.2。

3.抗拉强度（σb）

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。

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σb=Pb/Fo（MPa）。

4.伸长率（δs）

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（σs/σb）

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。

⑴布氏硬度（HB）

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）。

⑵洛氏硬度（HR）

当HB>

450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）。

⑶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）

三、有关钢的热处理的名词

1.钢的退火

将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。

钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。

退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；

同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。

所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。

2.钢的正火

正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。

它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。

3.钢的淬火

淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。

淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。

淬火中常用的淬火剂有：

水、油、碱水和盐类溶液等。

4.钢的回火

将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。

其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。

回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。

回火多与淬火、正火配合使用。

⑴调质处理：

淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。

高温回火是指在500-650℃之间进行回火。

调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。

⑵时效处理：

为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度150-250℃）精加工前，把工件重新加热到100-150℃，保持5-20小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效。

对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。

5.钢的表面热处理

⑴表面淬火：

是将钢件的表面通过快速加热到临界温度以上，但热量还未来得及传到心部之前迅速冷却，这样就可以把表面层被淬在马氏体组织，而心部没有发生相变，这就实现了表面淬硬而心部不变的目的。

适用于中碳钢。

⑵化学热处理：

是指将化学元素的原子，借助高温时原子扩散的能力，把它渗入到工件的表面层去，来改变工件表面层的化学成分和结构，从而达到使钢的表面层具有特定要求的组织和性能的一种热处理工艺。

按照渗入元素的种类不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、氰化和渗金属法等四种。

渗碳：

渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。

也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。

渗氮：

又称氮化，是指向钢的表面层渗入氮原子的过程。

其目的是提高表面层的硬度与耐磨性以及提高疲劳强度、抗腐蚀性等。

目前生产中多采用气体渗氮法。

氰化：

又称碳氮共渗，是指在钢中同时渗入碳原子与氮原子的过程。

它使钢表面具有渗碳与渗氮的特性。

渗金属：

是指以金属原子渗入钢的表面层的过程。

它是使钢的表面层合金化，以使工件表面具有某些合金钢、特殊钢的特性，如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。

生产中常用的有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等。

型钢和线材

一、型钢是一种有一定截面形状和尺寸的条型钢材

1.型钢分类

按照钢的冶炼质量不同，型钢分为普通型钢和优质型钢。

普通型钢按现行金属产品目录又分为大型型钢、中型型钢、小型型钢。

普通型钢按其断面形状又可分为工字钢、槽钢、角钢、圆钢等。

型钢的规格以反应其断面形状的主要轮廓尺寸来表示。

例如，圆钢的规格以直径的毫米数表示；

下径30毫米的圆钢记作Φ30；

方钢的规格用边长毫米数表示；

扁钢的规格以厚度*宽度毫米数表示；

工字钢、槽钢的规格以高*腿宽*腰厚表示，有进也用号数表示，号数表示高度的厘米数，例如10#工字钢就是高为100毫米的工字钢；

角钢以边宽*边宽*边厚的毫米数表示，也可用号数表示。

相同的工、槽钢有几种不同腿宽和腰厚时，则在号数后面加码a、b、c予以区别，例如32a#、32b#、32c#等.

普通型钢由普通碳素结构钢和普通低合金结构钢生产。

优质型钢由优质钢加工制成的型材。

优质型钢虽然材质繁多，但品种简单，绝大多数是圆钢，此外，也有方钢、扁钢、六角钢、中空钢等。

另外型钢还包括冷弯型钢，它是用普通碳素钢、优质碳素钢或低合金钢钢板或钢带经过一定的冷弯成型制成的型钢。

2、大型型钢：

大型型钢中工字钢、槽钢、角钢、扁钢都是热轧的,圆钢、方钢、六角钢除热轧外，还有锻制、冷拉等。

工字钢、槽钢、角钢广泛应用于工业建筑和金属结构，如厂房、桥梁、船舶、农机车辆制造、输电铁塔、运输机械，往往配合使用。

扁钢在建筑工和中用作桥梁、房架、栅栏、输电船舶、车辆等。

圆钢、方钢用作各种机械零件、农机配件、工具等。

异型钢中拖拉机大梁槽钢；

钢桩钢用于水利建筑和矿山工程；

拖拉机工程机械履带板，中凹扁、球扁钢等。

这些异型钢由于接近零件或成品的形状和尺寸，可以大大减少机械加工、保证产品质量、并节约金属。

3、中型型钢：

中型型钢中工、槽、角、圆、扁钢用途与大型型钢相似。

异型钢中包括水利、建筑和矿山用的9#、11#、12#、矿工钢、18V、25V、29V支撑钢；

U型钢、π型钢、各种扁钢等。

另外，还有专门用来制造农机犁铧的犁铧钢、电梯导轨、用于制造汽车轮网的轮网钢,用来制造农具的小农具用复合扁钢。

4、小型型钢:

小型型钢中角、圆、方、扁钢加工和用途与大型相似，小直径圆常用作建筑钢筋。

异型钢中包括档圈、马蹄钢、磁极钢、压脚板、浅槽钢、小槽钢、丁字钢、球扁钢、送布牙钢、热轧六角钢等。

另外还有铆钉钢、农具钢、窗框钢。

5、钢筋混凝土用钢筋：

属于小型型钢。

包括钢筋混凝土用热轧圆钢筋、予应力混凝土用热理钢筋、钢筋混凝土用热轧带筋钢筋。

冷带筋钢筋。

除圆钢外，其它也称螺纹钢。

因为在轧制时钢材表面轧成耳子或螺纹筋，是建筑工业中钢筋混凝土用钢材。

钢筋根据材料屈服点和抗拉强度分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋.

上述钢筋都直接使用。

予应力混凝土用热处理的钢筋经热处理的螺纹钢筋，强度高，但不适用于焊接和点焊用的钢筋，钢筋由40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr等钢经热处理后制成，公称直径6、8.2、10毫米。

冷轧带肋钢筋用Q215、Q235、24MnTi钢制成公称直径4-12毫米。

钢筋热处理后应卷成盘，以热处理状态交货。

6、农用型钢：

农用型钢主要是指农业生产和农机具专用或半专用的钢材，主要有：

农具钢：

农具钢是供农村制伯小农具和一般民用刃具的常用钢材。

主要是小断面的圆钢、扁钢等品种农用复合钢：

农用复合钢分镰刀坯、锄头坯和菜刀坯，用于制造镰刀、锄头等小农具及其它生活用刀具（如菜刀等）。

这类复合钢由两种有同成分的碳素钢热轧而成，外面叫本体钢含碳低，本体钢软韧耐震、粘合性好，容易打磨。

中间夹的一层叶刃口钢含碳、锰等高，坚硬而耐磨，打磨后制作刀具刃口，十分锋利犁铧钢：

用来制造一般用途的机引犁、马拉犁、普通浅耕农具的主犁和前小犁的犁铧，一般用耐磨且有足够强度和韧性的钢制造。

我国一般采用65Mn和65SiMnXt钢制造。

除此之外，常作农具型钢的还有特殊截面型钢，如T型钢、Z型钢、弧型钢，双面加强钢，加强工字型、草机刀片钢，中凹扁钢及纹杆钢等。

7、冷弯型钢：

冷弯型钢是制作轻型钢结构的主要材料，采用钢板或钢带冷弯成型制成。

它的壁厚不仅可以制得很薄，而且大大简化了生产工艺，提高生产效率。

可以生产用一般热轧方法难以生产的壁厚均匀但截面形状复杂的各种型材和不同材质的冷弯型钢。

冷弯型钢除用于各种建筑结构外，还广泛用于车辆制造，农业机械制造等方面。

冷弯型钢品种很多，按截面分开口，半闭口，闭口。

按形状有冷弯槽钢、角钢、Z型钢、方管、矩形管、异型管，卷帘门等。

根据GB6725-92规定，冷弯型钢采用普通碳素结构负、优质碳素结构钢，低合金结构钢钢板或钢带冷弯制成。

8、优质型材：

优质型材是由优质钢加工制成的型材。

分热轧（锻）优质型材、冷拉（拨）优质型材和其它品种。

热轧（锻）优质型材包括碳素结构钢、碳素工具钢、合金结构钢、弹簧钢、不锈钢、轴承钢、合金工具钢、模具钢、高速工具钢等品种。

冷拉（拨）优质型材包括碳素结构钢、碳素工具钢、合金结构钢、弹簧钢、不锈钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、易切钢、冷镦钢、S/5A等品种。

S/5A是用产品，常用来做炮弹、子弹头。

其它品种主要是一些专用的优质型材。

包括中空钢、氧气瓶料、冷镦钢、工业纯铁、热轧易切钢、D60、S/5A、F18、F11等，后面几种都是军工用料。

优质型钢不分大、中、小型，圆钢和方钢按规格划分组距，如8-10mm、11-15mm、18-20mm、205-245mm。

扁钢按断面面积分大、中、小扁。

六角钢则不分组距。

但优质型钢的组距不能代替具体的规格，在单据上应填具体的规格。

优质型材规格简单，绝大多数是圆钢。

此外，还有方钢、扁钢、六胸钢、中空钢、异型等热轧（锻）的优质圆钢、方钢、六角钢的尺寸偏差有普通精度和较高精度两种。

而冷拉型材有更为精确的尺寸和光洁的表面，有的表面还要抛光、磨光处理。

经过抛光或磨光的表面精致的圆钢，叫银亮钢。

优质型材很少使用，大多都要经过使用单位进一步加工并且经过热处理后使用，因此，除保证化学成分外，同时还要保证热处理后机械性能。

9、线材：

主要是指直径5-9mm的热轧圆钢和10mm以下的螺纹钢。

大多通过卷线机卷成盘卷供应，也称盘条或盘圆线材主要用作钢筋混凝土的配筋和焊接结构件或再加工（如拨丝，制订等）原料。

按钢材分配目录，线材包括普通低碳钢絷轧盘条，电焊盘条，爆破线用盘条，调质螺纹盘条，优质盘条。

用途较广泛的线材主要是普通低碳钢热轧盘条，也称普通线材，它是由Q195、Q215、Q235普通碳素钢热轧而成，公称直径为5.5-14.0mm，一般轧成每盘重量在100-200kg，现在多采用无扭高速线材轧机上轧制并在轧制后采取控制冷却，直径为5.5-22.0mm最大盘重可达2500kg。

普通线材主要用于建筑、拉丝、包装、焊条及制造螺栓、螺帽、铆钉等。

优质线材，只供应优质碳素结构钢热轧盘条。

如08F、10、35Mn、50Mn、65、75Mn等。

用作钢丝等金属制品的原料及其它结构件，其它优质钢轧制的线材。

习惯上8mm以上列入优质

型材，8mm以下列入金属制品。

对线材除强度有要求外，根据用途还要进行冷弯试验，尺寸等检验，表面不行有裂缝、折迭，结疤、耳子、分层、夹杂等缺陷。

钢铁的种类与用途

钢铁一般依照它的提炼方法可分为柏塞麦转炉钢（Bessemerconverter），碱性转炉钢，平炉钢，电炉钢等。

依所含成份则可分为碳钢，低合金钢，高合金钢等。

依其产品形状则分为形钢（section），棒钢（bar），钢板（plat）。

为了特殊目的，而加入各种合金元素可得特殊合金钢（specialalloysteel）。

下面对特殊合金钢的性质和用途，作一概略的说明。

（1）高温钢（high-temperaturesteel）用于制造锅炉。

在500℃到600℃的温度下连续使用，仍能保持其机械特性。

铜是高温钢的主要合金元素。

（2）　耐热钢（heat-resistantsteel）。

在钢中加入铬、镍和硅能使钢耐1300℃之高温。

此种钢通常用于制造工业用炉及电阻丝等。

（3）不锈钢（stainlesssteel），在钢中加入少量铜可延缓钢在空气中的腐蚀率。

若在钢中加12％以上之铬则可避免钢之腐蚀。

若再加入镍则腐蚀性更好，且提高钢之勒性。

目前食品工业及化学工业正广泛地使用不锈钢。

厨房用具，餐具和外科用具也用不锈钢制造。

（4）工具钢（Toolsteels）工具钢的含碳量高于结构用钢，通常用于制锯条，钻头等。

特殊钢则加入铬、钨、钴、钼、钒等合金元素，并经适当的热处理。

下面将钢铁之种类及用途作一简表，供读者参考。

由上面的表可知，钢铁的种类非常多，而各种钢铁成品各有其特殊的用途；

因而钢铁工业是一项包罗广泛的工业，要全面发展钢铁工业，实非一蹴可就的.

尺寸和重量

一、钢材长度尺寸

钢材长度尺寸是各种钢材的最基本尺寸，是指钢材的长、宽、高、直径、半径、内径、外径以及壁厚等长度。

钢材长度的法定计量单位是米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）。

在现行习惯中，也有用英寸（″）表示的，但它不是法定计量单位。

1.钢材的范围定尺是节省材料的一种有效措施。

范围定尺就是长度或长乘宽不小于某种尺寸，或是长度。

长乘宽从多少到多少的尺寸范围内交货。

生产单位可以按此尺寸要求进行生产供货。

2.不定尺（通常长度）凡产品尺寸（长度或宽度），在标准规定范围内，而又不要求固定尺寸的叫不定尺。

不定尺长度又叫通常长度（通尺）。

按不定尺交货的金属材料，只要在规定长度范围内交货即可。

例如，不大于25mm的普通圆钢,其通常长度规定为4-10m,则长度在此范围内的圆钢都可以交货。

3.定尺按订货要求切成固定尺寸的称为定尺。

按定尺长度交货时，所交金属材料必须具有需方在订货合同中指定的长度。

例如，合同上注明按定尺长度5m交货，则所交货的材料必须都是5m长的，短于5m或长于5m均为不合格。

但实际上交货不可能都是5m长，因此规定了允许有正偏差，而不允许有负偏差

4.倍尺按订货要求的固定尺寸切成整倍数的称为倍尺。

按倍尺长度交货时，所交金属材料的长度必须为需方在订货合同中指定的长度（叫单倍尺）的整数倍数（另加锯口）。

例如，需方在订货合同中要求单倍尺长度为2m，那么，切成双倍尺时长度即为4m，切成3倍尺时即为6m，并分别加上一个或两个锯口量。

锯口量在标准中有规定。

倍尺交货时，只允许有正偏差，不允许出现负偏值。

5.短尺长度小于标准规定的不定尺长度下限，但不小于允许的最短长度的叫短尺。

例如，水、煤气输送钢管标准中规定，允许每批有10%的（按根数计算）2-4m长的短尺钢管。

4m即为不定尺长度的下限，允许的最短长度为2m。

6.窄尺宽度小于标准规定的不定尺宽度下限，但不小于允许的最窄宽度的叫窄尺。

按窄尺交货时，必须注意有关标准规定的窄尺比例和最窄尺。

二、钢材长度尺寸举例

1.型钢的长度尺寸　　

⑴火车轨的标准长度有12.5m和25m两种。

⑵圆钢、线材、钢丝尺寸以直径d的毫米（mm）数标定。

⑶方钢尺寸以边长a的毫米（mm）数标定。

⑷六角钢、八角钢尺寸以对边距离s的毫米（mm）数标定。

⑸扁钢的尺寸以宽度b和厚度d的毫米（mm）数标定。

⑹工字钢、槽钢的尺寸以腰高h、腿宽b和腰厚d的毫米（mm）数标定。

⑺等边角钢的尺寸以相等边宽b和边厚d的毫米（mm）数标定。

不等边角钢的尺寸以边宽B、b和边厚d的毫米（mm）数标定。

⑻H型钢的尺寸以腹板高度h、翼板宽度b和腹板厚度t1、翼板厚度t2的毫米（mm）数标定。

2.钢板、钢带的长度尺寸

⑴一般以钢板的厚度d的毫米（mm）数标定。

而钢带则以钢带的宽度b和厚度d的毫米（mm）数标定。

⑵单张钢板有规定的不同尺寸，如热轧钢板有：

1mm厚的钢板，有宽度600×

长度2000mm；

650×

2000mm；

700×

1420mm；

750×

1500mm；

900×

1800mm；

1000×

2000mm等

3.钢管的长度尺寸

⑴一般以钢管的外径D、内径和壁厚S的毫米（mm）数标定。

⑵每种钢管有规定的不同尺寸，如无缝钢管外径50mm的，壁厚有2.5-10mm的15种；

或者说相同壁厚5mm的，外径有32-195mm的29种。

又如焊接钢管公称口径25mm的壁厚有3.25mm的普通钢管和4mm的加厚钢管。

三、钢材重量

1.钢材的理