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18、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。
钢材的质量及性能是根据需要而确定的，不同的需要，要有不同的元素含量．
（1）碳;
含碳量越高，刚的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差．
（2）硫；
是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性．
（3）磷；
能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性．在优质钢中，硫和磷要严格控制．但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的．
（4）锰；
能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能．
（5）硅；
它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能．
（6）钨；
能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性．
（7）铬；
能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用．
（8）钒；
能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性．当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性；
反之，当它在碳化物形态存在时，就会降低它的淬透性．
（9）钼；
可明显的提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，提高剩磁和娇顽力．
（10）钛；
能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性．在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象．
（11）镍；
能提高钢的强度和韧性，提高淬透性．含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力．
（12）硼；
当钢中含有微量的（0.001－0.005％）硼时，钢的淬透性可以成倍的提高．
（13）铝；
能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效．提高钢在低温下的韧性，还能提高钢的抗氧化性，提高钢的耐磨性和疲劳强度等．
（14）铜；
它的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时更为明显．
钢材的化学成分及其对钢材性能的影响
钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素，这些元素虽然含量少，但对钢材性能有很大影响：
1．碳。
碳是决定钢材性能的最重要元素。
碳对钢材性能的影响如图6-3所示：
当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低；
但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，钢材的强度反而下降。
随着含碳量的增加，钢材的焊接性能
钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素，这些元素虽然含量少，但对钢材性能有很大影响：
随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。
图6-3含碳量对碳素钢性能的影响——抗拉强度；
——冲击韧性；
——伸长率；
——断面收缩率；
HB——硬度
一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0.25%；
工程所用低合金钢，其含碳量小于0.52%。
2．硅。
硅是作为脱氧剂而存在于钢中，是钢中的有益元素。
硅含量较低（小于1.0%）时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。
3．锰。
锰是炼钢时用来脱氧去硫而存在于钢中的，是钢中的有益元素。
锰具有很强的脱氧去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性，大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度。
锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
4．磷。
磷是钢中很有害的元素。
随着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。
特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，显著加大钢材的冷脆性。
磷也使钢材的可焊性显著降低。
但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性，故在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。
5．硫。
硫是钢中很有害的元素。
硫的存在会加大钢材的热脆性，降低钢材的各种机械性能，也使钢材的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。
6．氧。
氧是钢中的有害元素。
随着氧含量的增加，钢材的强度有所提高，但塑性特别是韧性显著降低，可焊性变差。
氧的存在会造成钢材的热脆性。
7．氮。
氮对钢材性能的影响与碳、磷相似，随着氮含量的增加，可使钢材的强度提高，塑性特别是韧性显著降低，可焊性变差，冷脆性加剧。
氮在铝、铌、钒等元素的配合下可以减少其不利影响，改善钢材性能，可作为低合金钢的合金元素使用。
8．钛。
钛是强脱氧剂。
钛能显著提高强度，改善韧性、可焊性，但稍降低塑性。
钛是常用的微量合金元素。
9．钒。
钒是弱脱氧剂。
钒加入钢中可减弱碳和氮的不利影响，有效地提高强度，但有时也会增加焊接淬硬倾向，钒也是常用的微量合金元素。
钢产品具体牌号
根据《钢铁产品牌号表示方法》GB221-2000的规定，我国钢铁产品牌号一般采用汉语拼音字母、国际化学元素符号及阿拉伯数字结合起来表示。
1
碳素结构钢的具体牌号
Q195-Q195F、Q195b、Q195
Q215-Q215AF、Q215Ab、Q215A、Q215BF、Q215Bb、Q215B
Q235-Q235AF、Q235Ab、Q235A、Q235BF、Q235Bb、Q235B、Q235C、Q235D
Q255-Q255A、Q255B
Q275-Q275
对上述各牌号，要在供应工作中准确识别与使用。
2
低合金高强度结构钢
GB/T221-2000新牌号表示方法将低合金高强度结构钢分为通用钢和专用钢两类，新牌号表示方法与GB/T1591-94《低合金高强度结构钢》，GB700-88《碳素结构钢》相同，并与碳
素结构钢的牌号组成工程用钢的系列。
低合金高强度结构钢按脱氧方法分为镇静钢和特殊镇静钢，但在牌号中没有表示脱氧方法的符号。
1）通用低合金高强度结构钢牌号组成
Q295-Q295A、Q295B
Q345-Q345A、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E
Q390-Q390A、Q390B、Q390C、Q390D、Q390E
Q420-Q420A、Q420B、Q420C、Q420D、Q420E
Q460-Q460C、Q460D、Q460E
2）专用低合金高强度结构钢牌号
专用低合金高强度结构钢一般采用代表屈服点的拼音字母“Q”、屈服点数值（单位为MPa）
，并在尾部加按产品用途的拼音第一个字母表示。
如：
压力容器用钢牌号表示为“Q345R”
；
焊接气瓶用钢牌号表示为“Q295HP”；
锅炉用钢牌号表示为“Q390g”；
桥梁用钢牌号表
示为“Q420q”等。
3）优质碳素结构钢的基本牌号有：
08F、10F、15F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80
、85、15Mn、20Mn、25Mn、30Mn、35Mn、40Mn、45Mn、50Mn、60Mn、65Mn、70Mn共31个。
4
易切削结构钢
易切削结构钢分加硫易切削钢、加硫磷易切削钢、加铅易切削钢、加钙易切削钢、加硫碳锰易切削钢等。
牌号用规定的符号和阿拉伯数字表示。
即以“易”的汉语拼音首位字母“
Y”打头，其后用两位阿拉伯数字表示碳含量的万分数。
具体牌号有：
Y12、Y12Pb、Y15、Y15Pb、Y20、Y30、Y35、Y40Mn、Y45Ca共9个牌号。
5
合金结构钢
其牌号是按钢的碳含量、所含合金元素的种类及数量来表示。
这种表示（编
制）方法，可以从牌号上直接看出钢的大致化学成分及质量等级，比较直观简明。
20Mn2、30Mn2、35Mn2、40Mn2、45Mn2、50Mn2、20MnV、27MnSi、35MnSi、42MnSi、20SiMn
2Mo、25SiMn2MoV、37SiMn2MoV、40B、45B、50B、40MnB、45MnB、20MnMoB、15MnVB、20MnV
B、40MnVB、20MnTiB、25MnTiBRE、15Cr、15CrA、20Cr、30Cr、35Cr、40Cr、45Cr、50Cr、
38CrSi、12CrMo、15CrMo、20CrMo、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、42CrMo、12CrMoV、35CrMo
V、12Cr1MoV、25Cr2MoVA、25Cr2Mo1VA、38CrMoAl、40CrV、50CrVA、15CrMn、20CrMn、40C
rMn、20CrMnSi、25CrMnSi、30CrMnSi、30CrMnSiA、35CrMnSiA、20CrMnMo、40CrMnMo
、20CrMnTi、40CrMnTi、20CrNi、40CrNi、45CrNi、50CrNi、12CrNi2、12CrNi3、20CrNi3
、30CrNi3、37CrNi3、12Cr2Ni4、20Cr2Ni4、20CrNiMo、40CrNiMoA、18CrNiMnMoA、45CrNi
MoVA、18Cr2Ni4WA、25Cr2Ni4WA共77个。
6
弹簧钢
弹簧钢是用以制造弹簧或其他弹性元件的钢种。
分为优质碳素弹簧钢、合金弹簧钢二类
。
65、70、85、65Mn、55Si2Mn、55Si2MnB、55SiMnVB、60Si2Mn、60Si2MnA、60
Su2CrA、60Si2CrVA、55CrMnA、60CrMnA、60CrMnMoA、50CrVA、60CrMnBA、30W4Cr2VA共17
个牌号。
7
保证淬透性结构钢
其牌号是在优质碳素结构钢和合金结构钢的牌号后加“H”（英文“可淬透的”Hardenabi
lity第一个字母）表示。
有：
45H、20CrH、40CrH、45CrH、40MnBH、45MnBH、20MnMoBH、20M
nVBH、22MnVBH、20MnTiBH、20CrMnMoH、20CrMnTiH、20CrNi3H、12Cr2Ni4H、20CrNiMoH共1
5个牌号。
8
焊接结构用耐候钢
耐候钢是抗大气腐蚀用的低合金高强度结构钢，按GB221-2000《钢铁产品牌号表示方法
》的规定，其牌号表示方法与低合金高强度结构钢相同，但在牌号尾部加“耐候”二字的汉
语拼音字母“NH”，如Q340NH。
16CuCr、12MnCuCr、15MnCuCr、15MnCuCr-QT（QT是英文Quenching＆Temperi
ng的缩写，表示进行淬火加回火的热处理）共4个牌号。
9
高耐候性结构钢
牌号表示方法与合金结构钢相同，具体牌号有09CrPCrNi-A、09CuPCrNi-B、09CuP共3个牌号。
10
滚动轴承钢
滚动轴承钢简称轴承钢或滚珠钢，是用来制造各种滚动轴承的套圈和滚动体的钢种。
在牌号头部加“滚”的汉语拼音首位字母“G”表示轴承钢。
GCr6、GCr9、GCr9SiMn、GCr15、GCr15SiMn共5个牌号。
11
无铬轴承钢
牌号表示方法与铬轴承钢相同，有：
GSiMnV、GSiMnVXt、GSiMnMoV、GSiMnMoVXt、GMnM
oV、GMnMoVXt共6个牌号。
12
渗碳轴承钢
具体牌号有:
G20CrMo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo
等6个。
13
碳素工具钢
碳素工具钢的牌号采用“碳”的汉语拼音首位字母“T”打头，其后用一位或两位数字
表示碳含量的千分数。
较高含锰量的碳素工具钢在数字后标出锰的元素符号Mn,高级优质钢
牌号尾部加“A”。
基本牌号有：
T7、T8、T8Mn、T9、T10、T11、T12、T13共8个。
14
合金工具钢
合金工具钢简称合工钢，它是在碳素工具钢的基础上加入合金元素而形成的钢种。
9SiCr、8MnSi、Cr06、Cr2、9Cr2、W、4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si、Cr12
、C12Mo1V1、Cr12MoV、Cr5Mo1V、9Mn2V、CrWMn、9CrWMn、Cr4W2MoV、6Cr4W3Mo2VNb、6W6M
o5Cr4V、5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V、5Cr4Mo3SiMnVA1、3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V、8Cr3
、4CrMnSiMoV、4Cr3Mo3SiV、4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2VSi、7Mn15Cr2A13V2WMo、3C
r2Mo共33个牌号。
15
高速工具钢
高速工具钢简称高工钢或高速钢，俗称“锋钢”或“风钢”，是一种适于高速切削的高
碳、高合金工具钢。
W18Cr4V、W18Cr4VCo5、W18Cr4V2Co8、W12Cr4V5Co5、W6Mo5Cr4V2、CW6Mo5
Cr4V2、W6Mo5Cr4V3、CW6Mo5Cr4V3、W2Mo9Cr4V2、W6Mo5Cr4V2Co5、W7Mo4Cr4V2Co5、W2Mo9C
r4VCo8、W9Mo3Cr4V、W6Mo5Cr4V2Al共14个牌号。
16
不锈钢
不锈钢是不锈耐酸钢的简称，包括不锈钢和耐酸钢。
铬（Cr）是不锈钢获得耐蚀性的最基本元素，一般含铬量均在13%以上，有的高达30%左右。
镍
（Ni）也是不锈钢的主要合金元素，含量多的可达20%左右。
1Cr17Mn6Ni5N、1Cr18Mn8Ni5N、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、1Cr17Ni7、1Cr18Ni9、Y1
Cr18Ni9、Y1Cr18Ni9Se、0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr19Ni9N、0Cr19Ni19NbN、00Cr18Ni10N
、1Cr18Ni12、0Cr23Ni13、0Cr25Ni20、0Cr17Ni12Mo2、Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti、
00Cr17Ni14Mo2、0Cr17Ni12Mo2N、00Cr17Ni13Mo2N、0Cr18Ni12Mo2Cu2、00Cr18Ni14Mo2Cu2
、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni13Mo3、1Cr18Ni12Mo3Ti、0Cr18Ni12Mo3Ti、0Cr18Ni16Mo5、1Cr
18Ni9Ti、0Cr18Ni10Ti、0Cr18Ni11Nb、0Cr18Ni9Cu3、0Cr18Ni13Si4、0Cr26Ni5Mo2、1Cr18
Ni11Si4AlTi、00Cr18Ni5Mo3Si2、0Cr13Al、00Cr12、1Cr17、Y1Cr17、1Cr17Mo、00Cr30Mo2
、00Cr27Mo、1Cr12、1Cr13、0Cr13、3Cr13、Y3Cr13、3Cr13Mo、4Cr13、1Cr17Ni2、7Cr17
、8Cr17、9Cr18、11Cr17、Y11Cr17、9Cr18Mo、9Cr18MoV、0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0
Cr15Ni7Mo2Al、0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al共64个牌号。
17
耐热钢
耐热钢是指在高温下有良好的化学稳定性和较高强度，能较好适应高温条件工作的合金钢。
耐热钢牌号表示方法与不锈钢完全相同。
5Cr21Mn9Ni4N、2Cr21Ni12N、2Cr23Ni13、2Cr23Ni20、1Cr15Ni35、0Cr15
Ni25
Ti2MoAlVB、0Cr18Ni9、0Cr23Ni13、0Cr25Ni20、0Cr17Ni12Mo2、4Cr14Ni14W2Mo、3Cr18Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N、0Cr19Ni13Mo3、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni10Ti、0Cr18Ni11Nb
、0Cr18Ni13Si4、1Cr20Ni14Si2、1Cr25Ni20Si2、2Cr25N、0Cr13Al、00Cr12、1Cr17、1Cr5
Mo、4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo、8Cr20Si2Ni、1Cr11MoV、1Cr12Mo、2Cr12MoVNbN、1Cr12WMoV、
2Cr12NiMoWV、1Cr13、1Cr13Mo、2Cr13、1Cr17Ni2、1Cr11Ni2W2MoV、0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr1
7Ni7Al共40个牌号。
金属材料的使用性能
1.
密度（比重）:
材料单位体积所具有的质量，即密度＝质量/体积，单位为g/cm3。
2.
力学性能:
金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度
、硬度等。
3.
强度:
金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。
屈服点、抗拉强度是极为重要
的强度指标，是金属材料选用的重要依据。
强度的大小用应力来表示，即用单位面积所能承
受的载荷（外力）来表示。
4.
屈服点:
金属在拉力试验过程中，载荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象，称
为“屈服”。
产生屈服现象时的应力，即开始产生塑性变形时的应力，称为屈服点，用符号
σs表示，单位为MPa。
5.
抗拉强度:
金属在拉力试验时，拉断前所能承受的最大应力，用符号σb表示，单位
为MPa。
6.
塑性:
金属材料在外力作用下产生永久变形（去掉外力后不能恢复原状的变形），但不
会被破坏的能力。
7.
伸长率:
金属在拉力试验时，试样拉断后，其标距部分所增加的长度与原始标距长度
的百分比，称为伸长率。
用符号δ，%表示。
伸长率反映了材料塑性的大小，伸长率越大，
材料的塑性越大。
8.
韧性:
金属材料抵抗冲击载荷的能力，称为韧性，通常用冲击吸收功或冲击韧性值来
度量。
9.
冲击吸收功:
试样在冲击载荷作用下，折断时所吸收的功。
用符号A?
k表示，单位为J
10.
硬度:
金属材料的硬度，一般是指材料表面局部区域抵抗变形或破裂的能力。
根据试
验方法和适用范围的不同，可分为布氏硬度和洛氏硬度等多种。
布氏硬度用符号HB表示：
洛
氏硬度用符号HRA、HRB或HRC表示。
部分常用钢的用途
（一）各牌号碳素结构钢的主要用途:
1.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
2.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。
3.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级钢还可作某些专
业用钢使用。
4.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。
5.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。
1.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。
2.牌号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。
3.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。
4.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
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