钢的分类

钢的分类1、钢的分类方法钢的分类方法很多，常用的有（1）按冶炼方法分；（2）按化学成分分；（3）按品质分；（4）按金相组织分；（5）按用途分。一、按冶炼方法分类根据冶炼方法和设备的不同，工业用钢可分为电炉钢、平炉钢和转炉钢三大类，按所用炉衬材料的不同，每一大类又可分为碱性和酸性两类，电炉钢还可分为电弧炉钢、感应炉钢、真空感应炉钢和电渣炉钢等。还有电弧炉----转炉双联法炼制的钢，它们的性能和电弧炉钢基本相同，使炼出的钢已基本达到电弧炉的质量水平，采用真空冶炼和真空处理炼出的钢和电渣炉钢，它们纯洁度和质量则更高，按脱氧程度和浇注制度不同，碳素钢又可分为沸腾钢、镇静钢或半镇静钢三大类，合金钢一般都是镇静钢。二、按化学成分分类按化学成分分首先可以把钢分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢是铁碳合金，其中含有少量的有害杂质如磷和硫等。又因脱氧需要而加入的一些Si和Mn，根据含碳量的不同又把碳素钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢三类，一般认为含碳量低于0.25%的钢为低碳钢，高于0.60%的钢为高碳钢，0.25%~0.55%的钢为中碳钢。合金钢是一类为改善钢的某些性能而特意加入一定量的其它合金元素的钢。为了合金化的目的，使Si和Mn的含量超过脱氧所需量的钢种，也列入了合金钢一类中，根据钢所含主要合金元素的种类，合金钢对可分为Mn钢、Cr钢、SiMn钢、CrMo钢、CrMnMo钢、CrMnTi钢、CrMoV钢等很多种类。三、按品质分类根据钢的质量高低，即根据钢中有害杂质含量S、P的多少，工业用通常分为普通钢、优质钢和高级优质钢等几类。1、普通钢：S和P的含量分别≤0.055%和0.045%，即普通碳素钢。2、优质钢：S和P的含量对于碳素钢≤0.045%和0.040%，对于合金钢均≤0.040%，其它非故意加入而是从原料中带入的杂质，如Cr、Ni、Cu等的含量，也有较严格的限制。3、高级优质钢：属于高级优质钢这一类一般都是合金钢，它们的S和P的含量分别≤0.030%和0.035%，其它混入的杂质含量则限制得更严。四、按金相组织分类1、按退火后钢的金相组织分类（1）亚共析钢：金相组织为珠光体和游离铁素体。（2）共析钢：金相组织全部为珠光体。（3）过共析钢：金相组织为珠光体和游离碳化物。（4）莱氏体钢：实际上也是过共析钢，但由于钢锭凝固过程中有莱氏体（奥氏体和一次碳化物的共晶体）形成，在锻轧和退火后，一般有较多和颗粒较大的碳化物存在。2、按正火后钢的金相组织分类钢材按正火后的金相组织可分为珠光体、贝氏体、马氏体和奥氏体四大类，但这种分类并不是绝对的，因为钢材正火后空冷时，其实际冷却速度因钢材大小而不同，会影响它冷却后的金相组织，一般以小件正火后的金相组织为准。3、按加热和冷却时有无相变和在室温时的主要金相组织分类（1）铁素体钢：含碳量低并含有较多的形成或稳定铁素体的元素如Cr、Si等，以致钢在任何温度下都保持铁素体组织。（2）半铁素体钢，含碳量低并含有较多的形成或稳定铁素体的元素，以致在加热和冷却时钢中只发生部分的αγ相变，其它部分则始终保持α相的铁素体组织。（3）半奥氏体钢：含有较多的形成或稳定奥氏体的合金元素，如Mn、Ni等，以致在加热和冷却中，钢中只发生部分的αγ相变，其它部分则始终保持γ相的奥氏体组织。（4）奥氏体钢：含有多量的形成或稳定奥氏体的元素，以致在加热和冷却时都始终保持奥氏体组织。五、按用途分类根据用途的不同，可以把钢分为碳素结构钢、低合金高强度钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、电热合金、电工用硅钢十二大类。1、碳素结构钢：包括碳素结构钢和优质碳素钢两大类。它们产量较大，价格低廉，广泛用于各种建筑、桥梁、船舶、车辆结构的建造及机械零件的制造。（1）普通碳素钢包括：只保证机械性能的钢、保证化学成分但不必保证机械性能的钢和既保证化学成分又保证机械性能的钢。（2）优质碳素结构钢与普通碳素钢不同，它必须保证化学成分和机械性能，有害杂质硫、磷及非金属夹杂物的含量较少，因此它的塑性和韧性比较优良。A、低碳钢（含碳量低于0.25%），这类钢的特点是：强度较低、可塑性和韧性很高，切削性和焊接性很好，这种钢可以用来进行冷变形加工或焊接的方法制造各种受力不大，韧性要求很高的，且不经热处理的机械零件或设备结构，在制造受磨损的零件时，为了使表面坚硬耐磨而中心保持韧性，可将制品进行渗碳或氰化处理，它们属于渗碳钢一类。B、中碳钢（含碳量0.25%~0.55%），这类钢和低碳钢相比，其特点是其强度较高而韧性较低，一般经过调质处理即经过淬火和高温回火后使用，它们属于调质钢一类，主要用来制造承受负荷较大的机器零件，除特殊情况很少用来做焊接构件。C、高碳钢（含碳量0.55%以上），这类钢高的强度和良好的弹性，主要用于制造弹簧和易受磨损的零件。优质碳素结构钢根据化学成分不同，又可分为正常含锰量（0.25%~0.80%，如15#、30#、40#、45#、55#钢）和较高含锰量（0.70%~0.90%及0.90%~1.20%，如15Mn、40Mn、45Mn、70Mn钢）两组，后者可改善碳素结构钢的淬透性，使钢有较高的屈服点、强度、硬度和耐磨性，但它们塑性和韧性稍差些。2、低合金高强度钢：低合金高强度钢是一类大量生产的，一般在热轧、正火或退火状态下使用的低碳建筑用钢（如09Mn2、10MnSiCu、16MnCo、15MnTi等）用于建造桥梁、船舶、车辆及各种大型钢结构，这类钢的合金元素量较低，但强度、屈服点比含碳量相同的碳素钢高得多，还有较好的塑性、冷弯和冲击性能、较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性以及良好的焊接和耐蚀性。3、合金结构钢：合金结构钢是机械制造用钢，它们是在优质碳素结构钢的基础上适当地加入一种或数种（但总含量不多）合金元素，按我国资源情况，为了节约Ni、Cr、Mo等贵重合金元素，我国发展了Si、Mn、V、Ti、B为主的合金结构钢体系。合金结构钢主要用来制造重要的机械零件和大截面机械零件，与优质碳素结构钢相比，合金结构钢除了有较高的强度和韧性外，最重要的它们具有较高的淬透性，如零件作调质热处理就能获得在整个截面上均匀的、具有良好综合机械性能的金相显微组织，合金结构钢的淬火工艺可采用较缓和的冷却剂来进行，这样淬火件就可以防止严重的变形和淬火裂纹的发生，这对于钢材的使用是极具实际意义的。根据钢的含碳量和热处理工艺的不同，合金结构钢大致可分为：渗碳合金结构钢和合金调质结构钢两大类，渗碳合金结构钢的含碳量≤0.25%，在经过渗碳或氰化等化学热处理淬火并回火后，可获得很硬的表面层，一般在Rc60以上，而心部由于保持原来的含碳量，具有良好的韧性，所以它们既耐磨损又能承受高的可变负荷或冲击负荷。调质合金结构钢的含碳量一般大于0.25%，通常经过淬火和高温回火的调质热处理后，可以获得配合很好的高强度和良好的韧性。合金结构钢也可以按加入钢中主要合金元素来分类，不但简单明了而且在一定意义上体现钢的性能特征，我国部颁标准中的合金结构钢便按这个办法分成锰钢（如10Mn2、16Mn）、铬钢（20Cr、40Cr）、锰钒钢（25Mn2V）、铬锰钛钢（18CrMnTi、20CrMnTi）、硼钢（40B、20CrMnB、40CrMnMoVB）等20余个钢组。4、工具钢工具钢包括碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。是用以制造各种工具的高碳和中碳优质钢和高级优质钢，它们在使用上当制成工具经最后热处理后，要求有很高的硬度、耐磨性、足够的强度和冲击韧性。（1）碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢，如（T7、T8、T10、T12、T13钢）其含碳在0.65%~1.35%范围内，经热处理后可得到高硬度和高耐磨性，而且成本较低，加工性能良好，所以被广泛采用，但是这类钢红硬性较差，当工作温度大于250℃时，钢的硬度和耐磨性就会急剧降低而失去工作能力，而且它们的淬透性也低，较大的工具就不能淬透，淬火时容易形成裂纹。另外，碳素工具钢淬火温度范围窄，淬火变形大，加热时过热和脱碳敏感性较大，截面较大而要求较高的工具不易用碳素工具钢制造。（2）合金工具钢按用途主要分为刀具、模具和量具用钢三类，其中含碳量高（＞0.80%）的钢多用来制造刀具，如（Cr、9CrSi、CrW5钢），量具（如CrMn、CrWMn、9Mn2V钢）或冷变形模具钢（如Cr12、Cr12MoV、SiMn钢），这些钢淬火后的硬度均在Rc60以上，具有足够的耐磨性。含碳量中等（含碳量0.35%~0.70%）的钢多用来制造热变形模具钢（如3Cr2W8、6SiMnV、5CrMnMo钢），这些钢淬火后硬度较低Rc50—55之间，但韧性良好，与碳素工具钢相比，合金工具钢提高了机械性能、淬透性好、耐磨性和回火稳定性增高、热处理变形小，并能承受较高的冲击载荷，所以常用来制造胜任较重负荷、形状复杂、要求制造过程变形极小或高精度的工具或模具。（3）高速钢主要用于生产率及耐磨性均高的，在高温（650℃左右）下能保持切削性能的工具，高速钢常含有大量的多种合金元素W、Cr、Mo、V，它属于高合金莱氏体型的钢种，含有大量的合金碳化物。目前，工业上最广泛采用的高速钢有W18Cr4V、W9Cr4V2、W9Cr4V、Mo6W5Cr4V2等钢。5、滚珠轴承钢滚珠轴承钢是用来制造各种机械的滚珠轴承上的钢球、滚子和轴承圈套，这些零件承受着高和集中的反复可变负荷和极大的磨擦。因此，滚珠轴承钢要求具有高而均匀的硬度和耐磨性，高的弹性极限和接触疲劳强度，一定的韧性和淬透性，而且在大气和润滑剂中具有一定的抗腐蚀能力，同时对钢的内部组织和化学成分均匀性，所含的非金属夹杂物、碳化物的分布状况以及钢的脱碳程度都有十分严格的要求。通常所说的滚珠轴承钢是指珠光体型的高碳铬钢（如GCr6、GCr9、GCr15、GCr9SiMn等钢），其含碳量约1.0%，含铬量0.50%~1.65%。6、弹簧钢弹簧是重要的机械零件之一，一般都在动负荷条件下使用，因此，制造弹簧用的弹簧钢，要求具有高的抗张强度，高的屈强比（σs/σb），高的疲劳强度（尤其是缺口疲劳强度），高的冲击韧性和塑性，同时要求一定的淬透性和低的脱碳敏感性，在热状态下容易挠制成型，为满足上述各项要求，碳素弹簧钢（如65#、70#、75#、85#钢）的含碳量均在0.60%~0.90%范围，合金弹簧钢（如50SiMn、50CrVA、60Si2MnA、60Si2CrVA钢），含碳量一般在0.46%~0.74%范围。7、不锈耐酸钢不锈耐酸钢是不锈钢与耐酸钢的总称，在空气中能抵抗腐蚀的钢叫不锈钢，在某些化学浸蚀介质中能抵抗腐蚀的钢叫耐酸钢。耐介质腐蚀性能的好坏是不锈耐酸钢最重要的性能指标。此外，还应具较高的强度和较好的塑性，良好的焊接性和冷加工性能及表面质量等。根据金相组织类型，又可分为铁素体不锈耐酸钢（如Cr17、Cr17Ti、Cr25、Cr25Ti、Cr28钢）、奥氏体不锈耐酸钢（如1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni18Mo、2Cu2Ti、Cr9Mn18、Cr17Mn8Ni5N钢）、马氏体不锈耐酸钢（如2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18钢）及奥氏体—铁素体不锈钢（如Cr18Mn10Ni5Mo3N钢）几类，一般不锈钢都含有较多的贵重金属铬、镍。上世纪末研究发展用Mn、N代Ni制不锈耐酸钢取得了一定发展。8、耐热不起皮钢耐热不起皮钢是耐热钢（也叫热强钢）和不起皮钢的总称，它广泛应用于锅炉、汽轮机、化工和石油工业设备以及工业用炉等在高温下工作的设备制造，对耐热不起皮钢的基本要求是：钢在高温下应有抗蠕变及抗破断能力，耐一定介质腐蚀的能力，抗氧化能力，以及足够的韧性，可加工和可焊接性，并按照不同用途具有合理的组织稳定性。根据金相组织的类型，耐热不起皮钢可分为珠光体钢（如12CrMo、15CrMo、12CrMoV钢）、马氏体钢（如1Cr13、15Cr11MoV、Cr12WMoV钢）、铁素体钢（如Cr13SiAl、Cr17Al4Si钢）和奥氏体钢（如1Cr18Ni9Ti、Cr18Mn8Ni2Si