鋼的知識及其分類

鋼鐵制品的使用到處可見，從家里的冰箱、廚具、洗衣機，交通的汽機車、鐵道、電車、鐵橋、
船只，輸電鐵塔、住家大樓、工廠場房、機械類都是；鋼鐵制品是由鐵礦砂提煉，經由加工過程作
成各種用途的制品，其加工切削品或使用過的舊品變成廢鋼，是一種可以無限次回收循環使用的一
種物資。
高爐熔出的銑鐵碳含量高（C 含量3%以上），硅（Si）、磷（P）、硫（S）等不純物多，產
品既硬且脆。
鋼是用生鐵（煉鋼生鐵）或生鐵加一部分廢鋼煉成的鋼中含碳量低于2.11%，并使其雜質（主
要指S、P）含量降低到規定標準。
煉鋼原料除銑鐵、廢鋼外，還有去除不純物用的熔劑，生石灰、螢石，脫氧劑合金鐵等，使鋼
的品質提高。煉鋼方法主要有轉爐、電爐、平爐三種，隨煉鋼爐種類不同使用的原料各異，轉爐用
以熔銑，電爐以廢鋼為主原料，平爐使用銑鐵和廢鋼。
鋼鐵經溶解后鑄成模型，可軋延成棒狀、板狀、管狀各種用途制品，容易加工又可大量生產，
加入極少量其它物質經熱處理可改變材料性質增加硬度，或提高鐵純度使物性軟化，也可用溫度控
制高溫急冷或緩冷達到使物性變硬或軟；它的唯一缺點是會生銹，為避免鋼鐵制品與空氣中的氧接
觸氧化生銹，一般都采用涂裝物、鍍鋅等，或熔煉時添加鎳、鉻制成不銹鋼。
鋼是含碳量在0.04%~2.3%之間的鐵碳合金。為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%。
鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。鋼的分類方法多種多樣，其主要方法有如下七
種：
1.按品質分類
按照鋼中硫（S）和磷（P）的含量可分為普通鋼、優質鋼和高級優質鋼。
(1)普通鋼（P≤0.045%，S≤0.055%）
(2)優質鋼（P、S 均≤0.035%）
(3)高級優質鋼（P≤0.035%，S≤0.030%）

2.按化學成份分類
(1)碳素鋼：
a.低碳鋼（C≤0.25%）；
b.中碳鋼（C≤0.25~0.60%）；
c.高碳鋼（C≤0.60%）。
(2)合金鋼：
a.低合金鋼（合金元素總含量≤5%）
b.中合金鋼（合金元素總含量＞5~10%）
c.高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。
3.按成形方法分類
(1)鍛鋼；
(2)鑄鋼；
(3)熱軋鋼；
(4)冷拉鋼。
4.按用途分類
(1)建筑及工程用鋼
a.普通碳素結構鋼；b.低合金結構鋼；c.鋼筋鋼。
(2)結構鋼
a.機械制造用鋼：(a)調質結構鋼；(b)表面硬化結構鋼：包括滲碳鋼、滲氨鋼、表面淬火用
鋼；(c)易切結構鋼；(d)冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。
b.彈簧鋼
c.軸承鋼
(3)工具鋼
a.碳素工具鋼；b.合金工具鋼；c.高速工具鋼。
(4)特殊性能鋼

a.不銹耐酸鋼；b.耐熱鋼包括抗氧化鋼、熱強鋼、氣閥鋼；c.電熱合金鋼；d.耐磨鋼；e.
低溫用鋼；f.電工用鋼。
(5)專業用鋼? ? 如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農機用鋼等。
5.按金相組織8分類
(1)正火狀態
a.珠光體鋼；
8 金相組織就是指材料的顯微組織。有關金相組織與特性：

b.貝氏體鋼；
c.馬氏體鋼；
d.奧氏體鋼。
(2)退火9狀態：
a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）；
b.共析鋼（珠光體）;
c.過共析鋼（珠光體+滲碳體）;
d.萊氏體鋼（珠光體+滲體）。
(3)無相變或部分發生相變的
9 有關鋼的熱處理的名詞：
l 退火：將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發生相變或部分相變的溫
度，經過保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細化晶粒，提高鋼的
力學性能，減少殘余應力；同時可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留
的組織缺陷和內應力，又為后續工序作好準備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預先熱處理。
l 正火：正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉變為均勻的奧氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過共
析鋼的網狀滲碳體，對于亞共析鋼正火可細化晶格，提高綜合力學性能，對要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經濟的。
l 淬火：淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的
速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用
的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等。
l 回火：將已經淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產生的內應力，降低硬度和脆性，
以取得預期的力學性能。回火分高溫回火、中溫回火和低溫回火三類。回火多與淬火、正火配合使用。
⑴調質處理：淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調質處理。高溫回火是指在500~650℃之間進行回火。調質可以使鋼的性能，材質得
到很大程度的調整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械性能。
⑵時效處理：為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發生變化，常在低溫回火后（低溫回火溫度150~250℃）精加
工前，把工件重新加熱到100~150℃，保持5~20 小時，這種為穩定精密制件質量的處理，稱為時效。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件
進行時效處理，以消除殘余應力，穩定鋼材組織和尺寸，尤為重要。
l 表面熱處理
⑴表面淬火：是將鋼件的表面通過快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬在
馬氏體組織，而心部沒有發生相變，這就實現了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼。
⑵化學熱處理：是指將化學元素的原子，借助高溫時原子擴散的能力，把它滲入到工件的表面層去，來改變工件表面層的化學成分和
結構，從而達到使鋼的表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝。按照滲入元素的種類不同，化學熱處理可分為滲碳、滲氮、
氰化和滲金屬法等四種。
滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經過淬火和低溫回火，使工件的表面
層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。
滲氮：又稱氮化，是指向鋼的表面層滲入氮原子的過程。其目的是提高表面層的硬度與耐磨性以及提高疲勞強度、抗腐蝕性等。目前
生產中多采用氣體滲氮法。
氰化：又稱碳氮共滲，是指在鋼中同時滲入碳原子與氮原子的過程。它使鋼表面具有滲碳與滲氮的特性。
滲金屬：是指以金屬原子滲入鋼的表面層的過程。它是使鋼的表面層合金化，以使工件表面具有某些合金鋼、特殊鋼的特性，如耐熱、
耐磨、抗氧化、耐腐蝕等。生產中常用的有滲鋁、滲鉻、滲硼、滲硅等。

6.綜合分類
(1)普通鋼
a.碳素結構鋼：Q195；Q215(A、B)；Q235(A、B、C)；Q255(A、B)；Q275。
b.低合金結構鋼
c.特定用途的普通結構鋼
(2)優質鋼（包括高級優質鋼）
a.結構鋼：(a)優質碳素結構鋼；(b)合金結構鋼；(c)彈簧鋼；(d)易切鋼；(e)軸承鋼；(f)特
定用途優質結構鋼。
b.工具鋼：(a)碳素工具鋼；(b)合金工具鋼；(c)高速工具鋼。
c.特殊性能鋼：(a)不銹耐酸鋼；(b)耐熱鋼；(c)電熱合金鋼；(d)電工用鋼；(e)高錳耐磨鋼。
7.按冶煉方法分類
(1)按爐種分
a.平爐鋼：(a)酸性平爐鋼；(b)堿性平爐鋼。
b.轉爐鋼：(a)酸性轉爐鋼；(b)堿性轉爐鋼。或(a)底吹轉爐鋼；(b)側吹轉爐鋼；(c)頂吹轉
爐鋼。
c.電爐鋼：(a)電弧爐鋼；(b)電渣爐鋼；(c)感應爐鋼；(d)真空自耗爐鋼；(e)電子束爐鋼。
(2)按脫氧程度和澆注制度分
a.沸騰鋼；
b.半鎮靜鋼；
c.鎮靜鋼；
d.特殊鎮靜鋼。
8.按鋼材外形分類
鋼材可分為型材、板材、管材、金屬制品四大類。為便于采購、訂貨和管理，中國目前將鋼材
分為十六大品種：
類別 品種 說明
型材 重軌 每米重量大于30 千克的鋼軌（包括起重機軌）