所属分类： 材料

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。钢是含碳量在0.04%-2.3%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1.7%。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。

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• 1 概述
• 2 性质
• 3 主要成分
• 4 分类
• 5 热处理及机械性能
• 6 参考资料

航空器和航天器中广泛使用的重要承力结构材料。它的主要特点是强度高，适于制造飞机、发动机、火箭的各类重要承力构件。20年代最初用锰钢管代替木材制造飞机构架。到50年代中期，钢的品种日益增多，强度不断提高，在飞机中的用量曾达到20％之多。随着铝合金比强度的提高和钛合金的应用，为减轻构件重量，钢在飞机中的用量到70年代降至 5％左右。同一时期钢在发动机中的用量从85％减少到15％左右。但是，飞机中的一些重要承力构件，如机翼大梁、主起落架；发动机中的转动件,如涡轮轴、齿轮、轴承;固体火箭壳体、液体火箭发动机机架和燃烧室外壁等，仍然需要用钢来制造。自60年代末期以来，合金钢和不锈钢的质量与性能都有所提高，成本降低，工艺性能改善，因而在航空航天工业中仍占有重要地位。

新型超高强度钢的强度已达到2000兆帕（200公斤/毫米2）

。随着强度的提高，缺口敏感性增加,出现氢脆、应力腐蚀和腐蚀疲劳问题，强度超过一定限度后断裂韧性降低，直接影响部件的使用可靠性和使用寿命，甚至会在使用中突然断裂。因此需要选择合理的热处理制度，以获得良好的综合性能。马氏体时效钢不仅强度高，断裂韧性、抗氢脆和应力腐蚀性能也都比低合金超高强度钢好，有良好的可焊性和工艺塑性，是一种综合性能良好的钢种，适于制作飞机起落架。半奥氏体沉淀硬化不锈钢，也称过渡型沉淀硬化不锈钢，兼有奥氏体和马氏体两类不锈钢的长处，即塑性良好、容易加工成形，热处理后可获得很高的强度，在高速飞机和航天器上获得了应用。

重要的钢材，他们包含以下成分：
碳（Carbon)-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0.5%以上的碳，也成为高碳钢。

铬（Chromium)-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，所有钢材都会生锈的。
锰（Manganese）-重要的元素，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。
钼（Molybdenum）-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。
镍（Nickle）-保持强度、抗腐蚀性、和韧性。出现在L-6\AUS-6和AUS-8中。
硅（Silicon）-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。
钨（Tungsten）-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。高速钢M-2中就含有大量的钨。
钒（Vanadium）-增强抗磨损能力和延展性。一种钒的碳化物用于制造条纹钢。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

1、按品质分类
(1) 普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）
(2) 优质钢（P、S均≤0.035%）
(3) 高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）

2.、按化学成份分类

(1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）；c.高碳钢（C≤0.60%）。
(2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。

3、按成形方法分类：
(1) 锻钢；(2)铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。

4、按金相组织分类
(1) 退火状态的a.亚共析钢（铁素体+珠光体）b.共析钢（珠光体）c.过共析钢（珠光体+渗碳体）d.莱氏体钢（珠光体+渗体）。
(2) 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。
(3) 无相变或部分发生相变的

5、按用途分类
(1) 建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。
(2) 结构钢a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、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
(3) 工具钢：a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。
(4) 特殊性能钢：a.不锈耐酸钢b.耐热钢包括抗氧化钢、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
(5) 专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。

6、综合分类
(1)普通钢a.碳素结构钢：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。b.低合金结构钢c.特定用途的普通结构钢
(2)优质钢（包括高级优质钢）
a.结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢；(f)特定用途优质结构钢。
b.工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。c.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。

7、按冶炼方法分类
(1) 按炉种分a.平炉钢:(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。
b.转炉钢:(a)酸性转炉钢;(b)碱性转炉钢。或 (a)底吹转炉钢;(b)侧吹转炉钢；(c)顶吹转炉钢。
c.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。
(2)按脱氧程度和浇注制度分a.沸腾钢；b.半镇静钢；镇静钢；d.特殊镇静钢。

钢 热处理及机械性能

 

热处理(Heat Treatment) - 是利用加热和冷却以改变金属物理性质的方法。 热处理能改善钢的显微结构, 使达到所需的物理要求。韧性, 硬度 和耐磨性 是通过热处理而获得的特性中的几种。 要获得这些特性, 需使用热处理中的淬硬, 回火, 退火和表面淬硬等操作。

合金钢料

淬硬(Hardening, 又称淬火)
 是将金属均匀地加热至适当温度, 然后迅速浸入水或油中急冷, 或在空气中或冷冻区中冷却, 使金属获得所需要的硬度。
回火 
钢件淬硬后会变脆, 同时由淬火急冷而引致的应力, 可使钢件受到轻击而断裂。 要消除脆性, 可用回火处理法。 回火就是将钢件重新加热至适当的温度或颜色, 然后予以急冷。 回火虽然使钢的硬度略为减少, 但可增加钢的韧性而降低其脆性。
退火 
退火是消除钢件的内在应力和勒化钢件的方法。 退火法是将钢件加热至高于临界温度, 然后放入干灰, 石灰, 石棉或封闭在炉内, 令它慢慢冷却。
硬度(Hardness)
是材料抵抗外物刺入的一种能力。试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦, 由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。 这种方法称为锉试法 这种方法不太科学。 用硬度试验器来试验极为准确, 是现代试验硬度常用的方法。 最常用的试验法有洛氏硬度试验 洛氏硬度试验机利用钻石冲入金属的深度来测定金属的硬度, 冲入深度愈大, 硬度愈小。 钻石冲入金属的深度, 可从指针指出正确的数字, 该数字称为洛氏硬度数。
锻造
是用锤击使金属成为一定形状 的方法, 当钢件加热达到锻造温度时, 可以从事锻造, 弯屈, 抽拉, 成型等操作。 大多数钢材加热至鲜明樱红色时都很易锻造。

钢

脆性 
表示金属容易破裂的性质, 铸铁的脆性大, 甚至跌落地上亦会破裂。 脆性与硬度有密切关系, 硬度高的材料通常脆性亦大。
延性 (又称柔软性)
是金属受外力永久变形而不碎裂的性质, 延性的金属可抽拉成细线。
弹性 
是金属受外力变形, 当外力消除之后又恢复其原有形状的一种性质。 弹簧钢是极富弹性的一种材料。
硬度 
是金属抵抗外物刺入或切削的一种能增加钢材硬度常用的方法是淬火。
展性
又称可锻性, 是金属延性或柔软性的另一种表示法。 展性是金属接受锤锻或滚轧而变形时不致破裂的一种性质。
韧性
是金属抵受震动或冲击的能力。 韧性与脆性刚好相反。

钢 参考资料

 

1、中华商务知识网
2、百度图片搜索
3、《钢结构》
4、http://www.meemetal.com

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