钢的成分、特性及用途：含碳量、合金元素与性能的关系

钢

钢是含碳量在0.02%～2.04%之间的铁合金的总称。钢的化学成分差异很大。只含有碳元素的钢称为碳素钢（碳素钢）或普通钢。在实际生产中，钢根据不同用途往往含有不同的合金元素，如：锰、镍、钒等。

碳

存在于所有钢材中，是最重要的硬化元素。有助于提高钢材的强度。我们通常希望刀级钢的含碳量在0.6%以上，这也是高碳钢。

铬

提高耐磨性、硬度，最重要的是耐腐蚀性，超过 13% 被认为是不锈钢。尽管它的名字如此，但如果保养不当，所有钢材都会生锈

锰

有助于创造纹理、增加坚固性、强度和耐磨性的重要元素。除A-2、L-6和CPM 420V外，大多数刀剪钢在热处理和卷取过程中都会发生钢的内部脱氧。

钼

许多钢中都含有增碳剂，可防止钢变脆并在高温下保持其强度。空气硬化钢（如A-2、ATS-34）总是含有1%或更多的钼，以便它们可以在空气中硬化。

镍

保持强度、耐腐蚀性和韧性。出现在 L-6AUS-6 和 AUS-8 中。

硅

有助于增强力量。与锰一样，硅在钢铁生产过程中也被用来维持其强度。

钨

增强耐磨性。钨与适当比例的铬或锰混合可制成高速钢。高速钢M-2含有大量的钨。

钒

增强耐磨性和延展性。钒的碳化物用于制造带钢。钒存在于多种钢材中，其中M-2、Vascowear、CPM T440V和420VA含有大量钒。 BG-42与ATS-34最大的区别在于前者含有钒

是指含碳量小于2%的铁碳合金。根据成分不同，可分为碳素钢和合金钢。根据性能和用途不同，可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。

综合分类

(1)普通钢材碳素结构钢：（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.特定用途普通结构钢

(2)优质钢(包括高牌号优质钢)

一个。结构钢：（a）优质碳素结构钢； (b) 合金结构钢； (c) 弹簧钢； (d) 易切削钢； (e) 轴承钢；

(f) 特定用途的优质结构钢。

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) 电加热合金钢； (d) 电工钢； (e) 高锰耐磨钢。

不锈钢和碳钢的区别和联系

除C外不人工添加合金元素的钢为碳素钢。一般不具有任何耐腐蚀性。比纯铁坚硬。当然C也受到一定程度的控制。

不锈钢的种类很多，是指含Cr13%以上、在大气中不锈的合金钢。有奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢等。不锈钢一般是没有磁性的，但也不是绝对的。奥氏体没有磁性，而铁素体有磁性，但磁性相对较弱。不同的不锈钢具有不同的抗腐蚀能力，对不同介质的耐腐蚀性能也不同。

一般认为碳钢和不锈钢的区别首先在于耐腐蚀性。但在实际应用中，不锈钢因其优异的各种性能，有着其他钢种无法替代的作用。例如，一些耐高温的不锈钢，不锈钢优异的表面性能广泛应用于装饰材料，而不锈钢优异的机械性能使其适合在各种制造行业中使用。

普通钢就是碳钢，是铁碳合金。按含碳量分为低碳钢（简称熟铁）、中碳钢和铸铁。一般含碳量小于0.2%的称为低碳钢，俗称熟铁或纯铁；含碳量为0.2-1.7%的称为钢；含碳量大于1.7%的称为生铁。

1、铬含量在12.5%以上，具有较高的耐外界介质（酸、碱、盐）腐蚀能力的钢称为不锈钢。根据钢中的组织状况，不锈钢可分为马氏体型、铁素体型、奥氏体型、铁素体-奥氏体型和沉淀硬化型不锈钢。根据国家标准GB3280-92，共有55条规定。 。

日常生活中，我们接触较多的是奥氏体不锈钢（有人称其为镍不锈钢）和马氏体不锈钢（有人称其为“不锈铁”），但这种说法不科学，容易产生误解，应避免使用。 ）两大类。奥氏体不锈钢的典型牌号是0Cr18Ni9，即“304”和1Cr18Ni9Ti。例如，马氏体不锈钢包括用于制造刀和剪刀的不锈钢。主要牌号有2Cr13、3Cr13、6Cr13、7Cr17等。

2、由于这两类不锈钢的组织成分不同，内部金属的显微组织也不同。

3、奥氏体不锈钢钢中添加的铬、镍含量较高（含铬约18%，含镍4%以上）。钢的内部结构呈现出一种称为奥氏体的状态。这种组织没有磁性，不能被磁铁吸引。常用作装饰材料，如不锈钢管、毛巾架、餐具、炉灶等。

4、刀剪用不锈钢宜采用马氏体不锈钢。因为刀剪具有切割物体的功能，所以必须锋利。要想锋利，就必须有一定的硬度。这类不锈钢必须经过热处理，引起内部组织转变，增加硬度，才能用于刀剪。但这类不锈钢的内部组织是回火马氏体，具有导磁作用，可以被磁铁吸引。因此，我们不能简单地用是否有磁性来表示是否是不锈钢。

不锈钢无缝钢管和碳钢无缝钢管的区别

所谓不锈钢无缝钢管和碳钢无缝钢管的区别主要是指不锈钢和碳钢的设计规则不同，也就是说这两类钢的设计规则不能通用。这些差异总结如下：

不锈钢的设计规则不能适用于碳钢，因为不锈钢和碳钢之间存在三个根本区别：

首先，不锈钢在冷加工过程中会产生加工硬化。例如，它在弯曲时具有各向异性，即其横向和纵向性能不同。

可以利用冷加工带来的增加的强度，但如果弯曲面积与总面积相比较小并且忽略这种增加，则增加的强度可以在一定程度上提高安全系数。

其次，应力/应变曲线形状不同。

不锈钢的弹性极限约为屈服应力的50%，就标准规定的最小值而言低于中碳钢。

第三，不锈钢没有屈服点。通常用ó0.2表示。屈服应力被认为是等效值。

钢的热处理及机械性能指标

热处理 - 是一种利用加热和冷却来改变金属物理性能的方法。热处理可以改善钢的显微组织，以满足所需的物理要求。韧性、硬度和耐磨性是通过热处理获得的一些性能。为了获得这些性能，在热处理中采用淬火、回火、退火和表面硬化等操作。

淬火（又称淬火）——是将金属均匀加热到适当的温度，然后快速浸入水或油中，或在空气中或冷冻区冷却，使金属获得所需的硬度。

回火——钢件硬化后会变脆。同时，淬火快速冷却产生的应力会导致钢件因轻微冲击而断裂。为消除脆性，可采用回火处理。回火是将钢件重新加热到适当的温度或颜色，然后快速冷却。回火虽然使钢的硬度略有降低，但可以增加钢的韧性，降低其脆性。

退火——退火是消除钢件固有应力并使之软化的方法。退火方法是将钢加热到高于临界温度的温度，然后放入干灰、石灰、石棉或密封在炉中，让其缓慢冷却。

硬度——是材料抵抗异物渗透的能力。测试钢材硬度最常用的方法是用锉刀在工件边缘进行摩擦，通过表面划痕的深度即可确定硬度。这种方法称为归档法。这种方法不太科学。用硬度计进行测试极其准确，是现代硬度测试中常用的方法。最常用的测试方法是洛氏硬度测试。洛氏硬度计是利用金刚石渗入金属的深度来测量金属的硬度。穿透深度越大，硬度越小。金刚石渗入金属的深度由指向正确数字的指针指示，该数字称为洛氏硬度值。

锻造 - 是将金属锤击成一定形状的方法。当钢件加热到锻造温度时，即可进行锻造、弯曲、拉拔、成形等操作。大多数钢在加热到鲜艳的樱桃红色时很容易锻造。提高钢硬度常用的方法是淬火。

脆性——指金属容易破碎的性质。铸铁非常脆，即使掉到地上也会破裂。脆性与硬度密切相关。硬度较高的材料通常更脆。

延展性——（也称为柔软性）是金属能够在外力作用下发生永久变形而不断裂的特性。延展性金属可以拉成细线。

弹性——是金属的一种特性，受外力作用而变形，当外力消除时又恢复到原来的形状。弹簧钢是一种极具弹性的材料。

延展性 - 也称为延展性，它是金属延展性或柔软度的另一种表达方式。延展性是金属通过锤锻或轧制变形时不会断裂的特性。

韧性是金属承受振动或冲击的能力。韧性与脆性正好相反。

国产钢材型号

合金结构钢

20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl等

弹簧钢

65Mn、55Si2Mn、60Si2Mn(A)、30W4Cr2VA等

冷镦钢

ML08-45、ML40Cr、ML35CrMo等

工具钢

碳素工具钢

T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13、T8Mn等

合金工具钢

9SiCr、8MnSi、Cr12MoV、CrWMn、5CrMnMo、3Cr2W8V等

高速工具钢

W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等

轴承钢

高碳铬轴承钢

GCr6、GCr9、GCr9SiMn、GCr15、GCr15SiMn等

高碳铬不锈钢轴承钢

9Cr18、9Cr18Mo等

渗透轴承钢

G20CrMo、G20CrNiMo、G10CrNi3Mo等

特殊钢

热轧钢

转炉钢

不锈钢

0(1)Cr18Ni9、00Cr18Ni10、0(1)18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni10Ti、00Cr17Ni14Mo2等

耐热钢

0Cr25Ni20、5Cr21Mn9Ni4N、1Cr25Ni20Si2、1Cr17、1(2)Cr13、4Cr10Si2Mo等

高温合金钢

GH2036、GH4033、Incoloy800、Inconel600等

专业钢材

涡轮叶片用钢

1Cr12、1Cr13、1Cr11MoV、0Cr17Ni14Cu4Nb等

内燃机气门钢

5Cr21Mn9Ni4N、4Cr14NiW2Mo、4Cr9Si2、8Cr20Si2Ni等

高温螺栓钢

20Cr1Mo1VnbTiB等

模具钢

Cr12、Cr12MoV1、Cr12MoV、4Cr5MoSiV1等

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