碳素钢、微合金化钢和低合金钢的特点及分类

（1）碳钢是指含碳量为0.02%～2%的铁碳合金，含有有限量的硅、锰、磷、硫及其他微量残余元素。一般称非合金钢，但碳钢的内涵不如非合金钢那么广，也不包括具有特殊性能的非合金钢。

碳钢按碳含量分类：

①低碳钢：含碳量低于0.25%的碳钢。

②中碳钢：含碳量为0.25%～0.60%的碳钢。

③高碳钢：含碳量大于0.60%的碳钢。

（2）微合金钢。微合金化低合金高强度钢是指在低碳钢或低合金高强度钢中添加一种或多种能形成碳化物、氮化物或碳氮化物的微量合金元素的钢。常用的微合金元素有铌、钒、钛。可以添加一种或多种，​​如果添加多种元素，其总含量一般不超过0.22%。

（3）低合金钢：至少含有一种符合GB/T13304规定限值的合金元素，且总合金元素含量大于5%的钢。

（4）高合金钢。合金元素含量大于10%的合金钢。高合金钢一般包括不锈钢、耐热钢、铬不锈轴承钢、高速工具钢、某些合金工具钢、无磁钢等。

以下钢材按用途和使用特点分类：

（5）碳素结构钢。用于建筑、桥梁、船舶、车辆等结构。必须具有一定的强度，必要时还应具有抗冲击性能和焊接性能。

（6）低合金高强度结构钢。用于建筑、桥梁、船舶、车辆、压力容器等结构，碳含量（熔炼分析）一般不超过0.20%，合金元素总含量一般不超过2.5%，屈服强度不小于295MPa，具有良好的冲击韧性和焊接性能的低合金钢。

（7）耐候钢（耐大气腐蚀钢）。为提高耐大气腐蚀性能而添加铜、磷、铬、镍等元素的钢。此类钢又分为高耐候钢和焊接结构用耐候钢。

（8）建筑结构用钢。用于建造高层和重要建筑结构的钢材。要求具有较高的冲击韧性、足够的强度、良好的焊接性能、一定的屈强比，必要时还要求有厚度方向的性能。

（9）桥梁钢。用于修建铁路、公路桥梁的钢材。要求具有较高的强度和足够的韧性、较小的缺口敏感性、良好的低温韧性、抗时效敏感性、抗疲劳性能和焊接性能。主要用钢有Q345q、Q370q、Q420q等低合金高强度钢。

（10）船体钢。具有良好的焊接性能和其他性能的钢，适用于修复船舶和船体的主要结构。船体钢要求具有较高的强度、较好的韧性、抗爆炸性能和抗深水挤压性能。

（11）压力容器用钢。用于制造石油化工、气体分离、气体储运等设备的压力容器的钢材。要求具有足够的强度和韧性、良好的焊接性能、冷热加工性能。常用钢材主要有低合金高强度钢和碳素钢。

（12）低温钢。用于制造在-20℃以下使用的承压设备和结构，要求具有良好的低温韧性和焊接性能的钢。根据使用温度不同，主要使用的钢种有低合金高强度钢、镍钢和奥氏体不锈钢等。

（13）锅炉用钢。用于制造过热器、主蒸汽管道、水冷壁管和锅炉锅筒等的钢。要求具有良好的室温和高温力学性能、抗氧化和抗碱性腐蚀性能、足够的持久强度和持久断裂塑性。使用的钢种主要有珠光体耐热钢（铬钼钢）、奥氏体耐热钢（铬镍钢）、优质碳素钢（20钢）和低合金高强度钢等。

（14）管线钢。用于长距离输送石油、天然气的管线用钢。要求具有高强度、高韧性、优良的加工性能、焊接性能、耐腐蚀性能等综合性能的低合金高强度钢。

（15）Z向性能钢。保证厚度方向性能，不易产生厚度方向开裂，抗层状撕裂的钢。根据厚度方向截面收缩率的大小，该类钢分为Z15、Z25、Z35三个级别。

（16）CF钢。该类钢不经焊前预热和焊后热处理，不会产生焊接裂纹。该类钢合金元素含量低，碳含量、碳当量、焊接裂纹敏感性指数低，而且非常纯净。

（17）锚链钢。用于制造船舶锚链的圆钢。要求有较高的强度和韧性。主要用含锰的低碳钢或中碳钢制成。

（18）混凝土钢筋用钢筋。用于混凝土构件加固的钢筋。要求具有一定的强度、焊接性能和冷弯性能。通常采用低合金钢和碳素钢。有热轧钢筋和冷轧钢筋。形状有带肋和圆形。

（19）矿用钢。主要用于煤炭集约化开采的矿用钢，包括巷道支架、液压支架管、槽钢、圆环链、刮板机钢等。主要由耐磨低合金钢制成。

（20）汽车用钢。主要包括汽车车身、车架、车轮用钢，要求具有良好的成形性能、焊接性能、耐腐蚀性能和涂装性能。

（21）车辆用钢。用于制造铁路货车和客车的钢。要求具有足够的强度、韧性和良好的耐腐蚀性能。主要采用含磷、铜、铬、镍等高耐候性低合金钢。

（22）车轮钢。用于制造铁路车轮的钢。要求具有较高的强度、韧性、抗疲劳、耐磨和抗热裂性能。主要使用低合金钢和碳钢。

（23）车轴钢。用于制造铁路机车车轴的钢。要求钢具有良好的冲击韧性和较高的抗拉强度。通常使用锰含量较高的中碳钢。

（24）轨道钢。用于制造重轨、轻轨、起重机轨道及其他专用轨道的钢。要求有足够的强度、硬度、耐磨性和冲击韧性。主要采用含锰量较高的高碳钢（轻轨用中碳钢）和含锰、硅、钒、铜的低合金钢。

（25）焊接钢。用于焊接的钢（包括焊条、焊丝、焊带）。其化学成分要求比较严格，必须控制碳含量，限制硫、磷等有害元素。按化学成分，焊接钢可分为非合金钢、低合金钢、合金钢三类。

（26）易切削钢。在钢中添加硫、磷、铅、硒、锑、钙等元素（添加一种或多种），可明显改善切削加工的性能，使其更易于机械加工和实现机械加工的自动化。

（27）深冲钢。具有优良冲压性能的钢。通常为经镇静处理的低碳钢。一般通过降低碳、硅、锰、硫、磷含量，控制铝含量范围和加工工艺，可获得最佳的深冲性能。根据冲压级别，分为深冲钢和超深冲钢。

（28）IF钢。在碳含量不大于0.01%的低碳钢中添加适量的钬和铌，钬和铌能吸收钢中的间隙原子碳和氮，形成碳化物和氮化物粒子，从而得到深冲性能优良的钢。

（29）双相钢。一种低合金、高强度、可成形钢。其微观结构由软铁素体晶粒基体和硬质弥散马氏体颗粒组成，具有高强度和塑性，以及良好的成形性。

（30）烘烤硬化钢。由于钢中Nb、Ti含量不如IF钢高，使BH钢中含有一定数量的碳、氮间隙原子，但这些间隙原子不影响其冲压性能，或影响不显著。BH钢板主要用于汽车壳体，冲压后需进行喷漆烘烤。冲压过程中会产生位错，在随后的170t左右温度区烘烤喷漆过程中，固溶碳原子在位错周围聚集形成“科里奥利气团”，钉扎位错，使带钢强度提高40～80MPa，产生人工应变时效硬化。该钢最突出的优点是屈服强度低，易于冲压。经烘烤后，带钢强度进一步提高。

（31）相变诱导塑性钢。通过相变诱导塑性效应，钢板中的残余奥氏体在塑性变形作用下诱发马氏体形核，引入相变强化和塑性长大机制，从而提高钢板的强度和韧性。TRIP钢具有多相组织，包括软相铁素体、硬相贝氏体以及亚稳态残余奥氏体，在变形过程中残余奥氏体可逐渐转变为马氏体。TRIP钢的组织决定了其优异的力学性能，因此TRIP钢具有较高的强度和优良的塑性。铁素体是软相，在拉伸过程中可以协调贝氏体的变形；贝氏体可以提高TRIP钢的强度；在室温拉伸过程中奥氏体转变为马氏体，马氏体相变产生应力松弛，使塑性增加。此外，相变生成的马氏体可以强化TRIP钢，提高TRIP钢的强度。 与同级别的其他高强度钢相比，TRIP钢最大的特点就是既具有高强度，又具有较高的延伸率，可以冲压出较为复杂的零件；还具有较高的碰撞吸收性能，一旦遭遇碰撞，就会通过自身的变形来吸收能量，而不是将能量传递到外界。

（32）孪生诱发塑性钢。TWIP钢的抗拉强度可达600～1100MPa，伸长率可达60%～95%。TWIP钢的成分通常以铁为主，添加15%～30%的Mn，还有少量的Al和Si，还有少量的Ni、V、Mo、Cu、Ti、Nb等元素。当TV的层错能大于20mJ/m2时，就会发生机械孪生。凡是能增加层错能的合金，都有利于孪生的发生，如铝使层错能增加，而硅使层错能降低。当没有外载荷作用时，TWIP钢冷却到室温后的组织为稳定的残余奥氏体。在外载荷作用下，由于应变诱发机械孪生，会产生较大的无颈缩延伸，表现出非常优异的力学性能，如高的应变硬化率、高的塑性值和高的强度。

（33）非调质钢。在中碳钢中添加微量钒、铌、钛等元素，通过控制轧制（或锻造）温度和冷却过程，产生强化相，使塑性变形与固态相变相结合，从而获得具有与调质钢相当的良好综合性能的钢。

（34）调质钢。中碳或低碳结构钢经淬火后，再经高温回火处理，以获得具有较高的强度、冲击韧度等综合力学性能较好的钢。

（35）超高强度钢。指屈服强度和抗拉强度分别超过1200MPa和1400MPa的钢材。其主要特点是强度高、韧性足够、能承受较大的应力，比强度高，使结构尽可能减轻自重。

（36）优质碳素结构钢。与普通碳素结构钢相比，优质碳素结构钢是含硫、磷及非金属夹杂物含量较低的钢。按含碳量和用途分为低碳钢、中碳钢和高碳钢三类。

型，主要用于制造机械零件、弹簧等。

（37）合金结构钢。这类钢是在碳素结构钢中加入适当的合金元素制成的。主要用于制造截面尺寸较大的机械零件用钢。具有适当的淬透性，经相应的热处理后，具有较高的强度、韧性和疲劳强度，脆性转变温度较低。这类钢主要有调质钢、表面硬化钢和冷塑性成型钢等。

（38）压力加工用钢。用于压力加工（如轧制、锻造、拉拔等）以通过塑性变形形成零件或产品的钢。根据加工前是否加热，分为热压力加工用钢和冷压力加工用钢。

（39）切削用钢：常温下能用切削机床（如车床、铣床、刨床、磨床等）切削成零件的钢。

（40）冷锻钢。用于常温镦锻，制造铆钉、螺栓、螺母等。钢号前加字母“ML”。除要求化学成分、力学性能外，还要求表面脱碳层、冷锻性能等。主要为优质碳素结构钢和合金结构钢。

（41）保证淬硬性钢。按有关标准规定的端部淬火方法进行端部淬火，以保证距淬火端部一定距离内硬度的上下限在一定范围内的钢。此类钢的牌号通常以“H”（保证淬硬性带符号）表示。

（42）装甲钢。用于制造坦克、装甲防御各种穿甲弹和破甲弹的钢板。要求具有较高的硬度和足够的韧性，特别是低温韧性。通常是中碳合金钢。

（43）枪钢。用于制造各种手枪、步枪和机枪的枪管和发射机构的钢。

（44）火炮用钢。用于制造各种火炮主要结构件，如身管、炮尾、炮眼等。要求强度高、韧性好、耐腐蚀。通常采用中碳铬镍钼钢。

（45）炮弹用钢。制造炮弹的钢必须具有较高的强度和硬度，在爆炸载荷下具有较高的破片率。一般采用中碳钢或中碳合金钢。

（46）渗碳钢。用于表面渗碳的钢，包括碳钢和合金钢。一般含碳量为0.10%～0.25%。表面渗碳后经淬火、低温回火，以提高表面硬度，同时心部具有足够的韧性。

（47）氮化钢。含有铬、铝、钼、钛等元素的钢，经氮化后表面硬化。

（48）弹簧钢。用来制造各种弹簧和弹性元件的钢。要求具有优良的力学性能（特别是弹性极限、强度极限和屈强比）、抗疲劳性能、淬透性、物理化学性能（耐热、耐低温、耐腐蚀）以及加工成形性能。按化学成分可分为碳素弹簧钢、合金弹簧钢和专用弹簧钢。

（49）工具钢。用于制造各种切削工具、成形工具和量具的钢的统称。通常分为非合金工具钢、合金工具钢和高速工具钢。所要求的性能主要是强度、韧性、硬度、耐磨性和回火稳定性。

（50）碳素工具钢。这种钢用于制造各种一般小型工具，不添加合金元素。含碳量在0.65%～1.35%之间，为共析钢或过共析钢。

（51）合金工具钢。含碳较高，并含有铬、钨、钼、钒、镍等合金元素的工具钢。按其用途和性能可分为量具钢、耐冲击工具钢、冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢、无磁模具钢等。

（52）高速工具钢。主要用于机床高速切削刀具的高碳、高合金钢。按基本合金成分系列可分为钨钢、钼钢、钨钼钢和金刚石钼钢。按用途可分为通用高速钢和超硬高速钢。

（53）轴承钢。用于滚动轴承的球、滚子、内圈和外圈的合金钢。要求有高的疲劳强度和耐磨性、组织的纯净度和均匀性。按其成分和用途可分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢和高温轴承钢四类。

（54）不锈钢。含铬量不小于10.5%的不锈钢和耐酸钢的统称。不锈钢是指在空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质中不易生锈的钢。耐酸钢是指在酸、碱、盐等强腐蚀介质中能抵抗腐蚀的钢。

（55）耐热钢。高温下强度高、化学稳定性好的合金钢。包括抗氧化钢（或耐热不结垢钢）和耐热钢。抗氧化钢一般要求化学稳定性好，但能承受的载荷较低。耐热钢要求有较高的高温强度和相当的抗氧化性能。

（56）无磁钢。以碳、锰、铬、镍、氮等为主要合金成分，具有稳定的奥氏体组织，无磁性或磁性很低的合金钢。

（57）气门钢。这种钢是以铬、硅、镍、钼为主要合金元素的耐热钢，主要用作内燃机的进气门和排气门。

（58）叶片钢。以铬、钼、镍、钨、钒等为主要合金元素，用于制造涡轮叶片的钢。根据使用温度不同，要求具有室温力学性能、高温瞬态力学性能、持久强度、塑性、蠕变强度等。

（59）电工钢。主要用于各种变压器、电动机、发动机铁芯。是一种含碳量极低的硅铁软磁材料，硅含量一般在0.5%~4.5%之间。分为取向硅钢和无取向硅钢两大类。

（60）取向钢。通过变形和再结晶退火使晶粒优先取向，晶粒取向沿轧制方向排列。轧制方向上的磁性能明显优于垂直轧制方向上的磁性能。硅含量一般在3.2%左右。

（61）无取向硅钢：沿轧制方向和垂直于轧制方向的磁性能大致相同的硅钢。

（62）电工纯铁。用于制造电磁元件。其碳和其他杂质元素含量极低，具有磁感应强度高、磁导率高、矫顽力低的特点。是一种非合金铁软磁材料。

以下为按冶炼方法和脱氧程度分类的钢：

（63）转炉钢。在转炉中冶炼的钢。按炉衬耐火材料性质分为机械转炉钢和酸性转炉钢。按炉内吹入气体（氧气）的方式分为顶吹转炉钢、底吹转炉钢、侧吹转炉钢和顶底复吹转炉钢。

（64）电炉钢。用电加热在电炉中冶炼的钢。根据加热方式和炉型不同，电炉钢分为电弧炉钢、真空电弧炉钢（真空自耗钢）、感应炉钢、真空感应炉钢、电渣钢和电子束炉钢。

（65）电弧炉钢。在电弧炉中利用电弧在高温下冶炼的钢。

（66）真空电弧炉钢。用真空自耗工艺冶炼的钢。在真空条件下，用电弧加热将预制的具有所需成分的自耗电极重熔，进行精炼。此类钢纯度高，成分均匀，偏析少。

（67）感应炉钢。利用感应加热效应在感应炉中冶炼的钢。在非真空感应炉中冶炼的钢叫非真空感应炉钢；在空感应炉中冶炼的钢叫真空感应炉钢。

（68）电渣钢：用转炉、电炉或感应炉冶炼的钢，铸造或锻造成电极，然后在电渣炉中利用电阻热重熔，采用精炼工艺生产的钢。

（69）炉外精炼钢。指将电炉、转炉初炼的钢水放入钢包或其他专用容器中，经过脱气、脱氧、脱硫、脱碳、去除夹杂物、调整成分等精炼工艺生产的钢。

（70）镇静钢。钢水在浇注前经过充分脱氧，浇注和凝固时钢水平静、无沸腾。镇静钢组织致密，偏析小，成分均匀。

（71）半镇静钢。脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢之间的半脱氧钢。浇注时有轻微的沸腾现象。钢的成材率比镇静钢高，偏析比沸腾钢小。

（72）沸腾钢。这是未经脱氧或轻度脱氧的钢。在浇注时，凝固前，钢水在锭模内发生碳氧反应，放出一氧化碳，产生强烈的沸腾现象。此类钢无集中缩孔，钢的成材率高，但成分偏析较大，质量不均匀。

以下是按金相组织分类的钢材：

（73） 奥氏体钢。 经固溶退火后，在室温下组织为奥氏体的钢。

（74）奥氏体-铁素体钢。固溶退火后，室温下具有奥氏体和铁素体双相结构的钢。

（75） 铁素体钢。在所有温度下都具有稳定铁素体结构的钢。

（76）马氏体钢：经高温奥氏体化，冷却到室温后，能形成马氏体组织的钢。

（77）沉淀硬化钢：这是通过添加少量的铝、钛、铜等元素，经热处理后，在钢基体上析出这些元素的化合物而获得硬化的钢。

（78）珠光体钢。将高温奥氏体（退火后）缓慢冷却至Ai（共析转变线）以下温度所获得的具有珠光体结构的钢。

（79）贝氏体钢。将高温奥氏体以一定的冷却速度过冷到Ms点（奥氏体开始转变为马氏体的温度）以上某一温度，再等温加热一定时间而得到的具有贝氏体组织的钢。

（80） 利氏体钢。具有莱氏体结构的钢。在高温下，莱氏体是奥氏体和渗碳体的共晶体。在室温下，莱氏体是珠光体和渗碳体的混合物。

（81）共析钢。具有珠光体组织且碳含量为共析组分（一般为0.80%）的钢。

（82）亚共析钢。碳含量低于共析钢的铁素体钢和珠光体钢（通常为0.02%至0.80%）。

（83）过共析钢。具有珠光体和渗碳体组织的钢，其碳含量高于共析组分的碳含量（一般为0.8%～2.0%）。

法兰锻环