技能培训资料：钢材的基本知识.doc

钢材知识按冶炼方法分类平炉钢：包括碳素钢和低合金钢。按炉衬材料不同又分酸性和碱性平炉钢两种。转炉钢：包括碳素钢和低合金钢。按吹氧位置不同又分底吹、侧吹和氧气顶吹转炉钢三种。电炉钢：主要是合金钢。按电炉种类不同又分电弧炉钢、感应电炉钢、真空感应电炉钢和电渣炉钢四种。沸腾钢、镇静钢和半镇静钢：按脱氧程度和浇注制度不同区分。2、按化学成分分类碳素钢：是铁和碳的合金。据中除铁和碳之外，含有硅、锰、磷和硫等元素。按含碳量不同可分为低碳(C0.60%)钢三类。碳含量小于0.04%的钢称工业纯铁。普通低合金钢：在低碳普碳钢的基础上加入少量合金元素（如硅、钙、钛、铌、硼和稀土元素等，其总量不超过3%）。而获得较好综合性能的钢种。合金钢：是含有一种或多种适量合金元素的钢种，具有良好和特殊性能。按合金元素总含量不同可分为低合金（总量10%）钢三类。3、按用途分类：结构钢：按用途不同分建造用钢和机械用钢两类。建造用钢用于建造锅炉、船舶、桥梁、厂房和其他建筑物。机械用钢用于制造机器或机械零件。工具钢：用于制造各种工具的高碳钢和中碳钢，包括碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢等。特殊钢：具有特殊的物理和化学性能的特殊用途钢类，包括不锈耐酸钢、耐热钢、电热合金和磁性材料等。金属组织和热处理知识（一）、金属组织1、金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。2、合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。3、相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。4、固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。5、固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。6、化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。7、机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。8、铁素全：碳在-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。9、奥氏体：碳在-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。10、渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。11、珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c含碳0.8%）12、莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）（二）、热处理把金属材料在固态范围内通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。13、退火：将金属或合金的材料或制件加热到相变或部分相变温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的一种热处理工艺。14、正火：将钢加热到完全相变以上的某一温度，保温一定的时间后，在空气中冷却的一种热处理工艺。15、淬火：将钢加热到相变或部分相变温度，保温一段时间后，快速冷却的热处理工艺。16、回火：将经过淬火的钢，重新加热到一定温度（相变温度以下），保温一段时间，然后冷却的热处理工艺。17、调质处理：将钢件淬火，随之进行高温回火，这种复合工艺称调质处理。18、表面热处理：改变钢件表面组织或化学成分，以其改面表面性能的热处理工艺。钢材种类炼钢炉炼出的钢水被铸成钢坯，钢锭或钢坯经压力加工成钢材（钢铁产品）。钢材种类很多，一般可分为型、板、管和丝四大类。1、型钢类型钢品种很多，是一种具有一定截面形状和尺寸的实心长条钢材。按其断面形状不同又分简单和复杂断面两种。前者包括圆钢、方钢、扁钢、六角钢和角钢；后者包括钢轨、工字钢、槽钢、窗框钢和异型钢等。直径在6.5-9.0mm的小圆钢称线材。2、钢板类是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。按厚度不同分薄板（厚度25mm）三种。钢带包括在钢板类内。3、钢管类是一种中空截面的长条钢材。按其截面形状不同可分圆管、方形管、六角形管和各种异形截面钢管。按加工工艺不同又可分无缝钢管和焊管钢管两大类。4、钢丝类钢丝是线材的再一次冷加工产品。按形状不同分圆钢丝、扁形钢丝和三角形钢丝等。钢丝除直接使用外，还用于生产钢丝绳、钢纹线和其他制品。角钢角钢俗称角铁、是两边互相垂直成角形的长条钢材。有等边角钢和不等边角钢之分。等边角钢的两个边宽相等。其规格以边宽边宽边厚的毫米数表示。如“30303”，即表示边宽为30毫米、边厚为3毫米的等边角钢。也可用型号表示，型号是边宽的厘米数，如3#。型号不表示同一型号中不同边厚的尺寸，因而在合同等单据上将角钢的边宽、边厚尺寸填写齐全，避免单独用型号表示。热轧等边角钢的规格为2#-20#。角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件，也可作构件之间的连接件。广泛地用于各种建筑结构和工程结构，如房梁、桥梁、输电塔、起重运输机械、船舶、工业炉、反应塔、容器架以及仓库货架等。圆钢圆钢是指截面为圆形的实心长条钢材。其规格以直径的毫米数表示，如“50”即表示直径为50毫米的圆钢。圆钢分为热轧、锻制和冷拉三种。热轧圆钢的规格为5.5-250毫米。其中：5.5-25毫米的小圆钢大多以直条成捆供应，常用作钢筋、螺栓及各种机械零件；大于25毫米的圆钢，主要用于制造机械零件或作无缝钢管坯。螺纹钢钢筋混凝土用钢筋是指钢筋混凝土配筋用的直条或盘条状钢材，其外形分为光圆钢筋和变形钢筋两种，交货状态为直条和盘圆两种。光圆钢筋实际上就是普通低碳钢的小圆钢和盘圆。变形钢筋是表面带肋的钢筋，通常带有2道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。横肋的外形为螺旋形、人字形、月牙形3种。用公称直径的毫米数表示。变形钢筋的公称直径相当于横截面相等的光圆钢筋的公称直径。钢筋的公称直径为8-50毫米，推荐采用的直径为8、12、16、20、25、32、40毫米。钢筋在混凝土中主要承受拉应力。变形钢筋由于肋的作用，和混凝土有较大的粘结能力，因而能更好地承受外力的作用。钢筋广泛用于各种建筑结构、特别是大型、重型、轻型薄壁和高层建筑结构。槽钢槽钢是截面为凹槽形的长条钢材。其规格表示方法，如120*53*5，表示腰高为120毫米，腿宽为53毫米的槽钢，腰厚为5毫米的槽钢，或称12#槽钢。腰高相同的槽钢，如有几种不同的腿宽和腰厚也需在型号右边加abc予以区别，如25a#25b#25c#等。槽钢分普通槽钢和轻型槽钢。热轧普通槽钢的规格为5-40#。经供需双方协议供应的热轧变通槽钢规格为6.5-30#。槽钢主要用于建筑结构、车辆制造和其它工业结构，槽钢还常常和工字钢配合使用。钢材的分类钢材按外形可分为型材、板材、管材、金属制品四大类。为便于采购、订货和管理，我国目前将钢材分为十六大品种：类别品种说明型材重轨每米重量大于30千克的钢轨（包括起重机轨）轻轨每米重量小于或等于30千克的钢轨大型型钢普通钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、等边和不等边角钢及螺纹钢等。按尺寸大小分为大、中、小型中型型钢小型型钢线材直径5-10毫米的圆钢和盘条冷弯型钢将钢材或钢带冷弯成型制成的型钢优质型材优质钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢等其它钢材包括重轨配件、车轴坯、轮箍等板材薄钢板厚度等于和小于4毫米的钢板厚钢板厚度大于4毫米的钢板。可分为中板（厚度大于4mm小于20mm）、厚板（厚度大于20mm小于60mm）、特厚板（厚度大于60mm）钢带也叫带钢，实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板电工硅钢薄板也叫硅钢片或矽钢片管材无缝钢管用热轧、热轧冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管焊接钢管将钢板或钢带卷曲成型，然后焊接制成的钢管金属制品金属制品包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等钢材的生产及分类1、钢材的概念：钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成我们所需要的各种形状、尺寸和性能的材料。钢材是国家建设和实现四化必不可少的重要物资，应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同、一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类、为了便于组织钢材的生产、订货供应和搞好经营管理工作，又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、冷弯型钢，优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管、焊接钢管、金属制品等品种。2、钢材的生产方法大部分钢材加工都是通过压力加工，使被加工的钢（坯、锭等）产生塑性变形。根据钢材加工温度不同以分冷加工和热加工两种。钢材的主要加工方法有：轧制：将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。分冷轧、热轧。锻造：利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成我们所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。一般分为自由锻和模锻，常用作生产大型材、开坯等截面尺寸较大的材料。拉拨：是将已经轧制的金属坯料（型、管、制品等）通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法大多用作冷加工。挤压：是将金属放在密闭的挤压简内，一端施加压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到有同形状和尺寸的成品的加工方法，多用于生产有色金属材料。钢的分类一、黑色金属、钢和有色金属在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢与有色金属的基本概念。1、黑色金属是指铁和铁的合金。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金，铁合金是炼钢的原料之一，在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。3、有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。以上这些有色金属都称为工业用金属，此外还有贵重金属：铂、金、银等和稀有金属，包括放射性的铀、镭等。二、钢的分类钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。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。钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种：1、按品质分类(1)普通钢（P0.045%，S0.050%）(2)优质钢（P、S均0.035%）(3)高级优质钢（P0.035%，S0.030%）2.、按化学成份分类(1)碳素钢：a.低碳钢（C0.25%）；b.中碳钢（C0.250.60%）；c.高碳钢（C0.60%）。(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510%）；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+渗碳体）。(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、渗氨钢、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；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。钢材的尺寸和重量一、钢材长度尺寸钢材长度尺寸是各种钢材的最基本尺寸，是指钢材的长、宽、高、直径、半径、内径、外径以及壁厚等长度。钢材长度的法定计量单位是米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）。在现行习惯中，也有用英寸（）表示的，但它不是法定计量单位。1.钢材的范围定尺是节省材料的一种有效措施。范围定尺就是长度或长乘宽不小于某种尺寸，或是长度、长乘宽从多少到多少的尺寸范围内交货。生产单位可以按此尺寸要求进行生产供货。2.不定尺（通常长度）凡产品尺寸（长度或宽度），在标准规定范围内，而又不要求固定尺寸的叫不定尺。不定尺长度又叫通常长度（通尺）。按不定尺交货的金属材料，只要在规定长度范围内交货即可。例如，不大于25mm的普通圆钢，其通常长度规定为4-10m,则长度在此范围内的圆钢都可以交货。3.定尺按订货要求切成固定尺寸的称为定尺。按定尺长度交货时，所交金属材料必须具有需方在订货合同中指定的长度。例如，合同上注明按定尺长度5m交货，则所交货的材料必须都是5m长的，短于5m或长于5m均为不合格。但实际上交货不可能都是5m长，因此规定了允许有正偏差，而不允许有负偏差。4.倍尺按订货要求的固定尺寸切成整倍数的称为倍尺。按倍尺长度交货时，所交金属材料的长度必须为需方在订货合同中指定的长度（叫单倍尺）的整数倍数（另加锯口）。例如，需方在订货合同中要求单倍尺长度为2m，那么，切成双倍尺时长度即为4m，切成3倍尺时即为6m，并分别加上一个或两个锯口量。锯口量在标准中有规定。倍尺交货时，只允许有正偏差，不允许出现负偏值。5.短尺长度小于标准规定的不定尺长度下限，但不小于允许的最短长度的叫短尺。例如，水、煤气输送钢管标准中规定，允许每批有10%的（按根数计算）2-4m长的短尺钢管。4m即为不定尺长度的下限，允许的最短长度为2m。6.窄尺宽度小于标准规定的不定尺宽度下限，但不小于允许的最窄宽度的叫窄尺。按窄尺交货时，必须注意有关标准规定的窄尺比例和最窄尺。二、钢材长度尺寸举例1.型钢的长度尺寸火车轨的标准长度有12.5m和25m两种。圆钢、线材、钢丝尺寸以直径d的毫米（mm）数标定。方钢尺寸以边长a的毫米(mm)数标定。六角钢、八角钢尺寸以对边距离s的毫米（mm）数标定。扁钢的尺寸以宽度b和厚度d的毫米（mm）数标定。工字钢、槽钢的尺寸以腰高h、腿宽b和腰厚d的毫米（mm）数标定。等边角钢的尺寸以相等边宽b和边厚d的毫米（mm）数标定。不等边角钢的尺寸以边宽B、b和边厚d的毫米（mm）数标定。H型钢的尺寸以腹板高度h、翼板宽度b和腹板厚度t1、翼板厚度t2的毫米（mm）数标定。2.钢板、钢带的长度尺寸一般以钢板的厚度d的毫米（mm）数标定。而钢带则以钢带的宽度b和厚度d的毫米（mm）数标定。单张钢板有规定的不同尺寸，如热轧钢板有：1mm厚的钢板，有宽度600长度2000mm；6502000mm；7001420mm；7501500mm；9001800mm；10002000mm等。3.钢管的长度尺寸一般以钢管的外径D、内径和壁厚S的毫米（mm）数标定。每种钢管有规定的不同尺寸，如无缝钢管外径50mm的，壁厚有2.5-10mm的15种；或者说相同壁厚5mm的，外径有32-195mm的29种。又如焊接钢管公称口径25mm的壁厚有3.25mm的普通钢管和4mm的加厚钢管。三、钢材重量1.钢材的理论重量钢材的理论重量是按钢材的公称尺寸和密度（过去称为比重）计算得出的重量称之为理论重量。这与钢材的长度尺寸、截面面积和尺寸允许偏差有直接关系。由于钢材在制造过程中的允许偏差，因此用公式计算的理论重量与实际重量有一定出入，所以只作为估算时的参考。2.钢材的实际重量钢材实际重量是指钢材以实际称量（过磅）所得的重量，称之为实际重量。实际重量要比理论重量准确。3.钢材重量的计算方法毛重是“净重”的对称，是钢材本身和包装材料合计的总重量。运输企业计算运费时按毛重计算。但钢材购销中是按净重计算。净重是“毛重”的对称。钢材毛重减去包装材料重量后的重量，即实际重量，称之为净重。在钢材购销中一般按净重计算。皮重钢材包装材料的重量，称之为皮重。重量吨按钢材毛重计算运费时使用的重量单位。其法定计量单位为吨（1000kg），还有长吨（英制重量单位1016.16kg）、短吨（美制重量单位907.18kg）。计费重量亦称“计费吨”或“运费吨”。运输部门收取运费的钢材重量。不同的运输方式，有不同的计算标准和方法。如铁路整车运输，一般以所使用的货车标记载重作为计费重量。公路运输则是结合车辆的载重吨位收取运费。铁路、公路的零担，则以毛重若干公斤为起码计费重量，不足时进整。四、钢材理论重量计算钢材理论重量计算的计量单位为公斤（kg）。其基本公式为：W（重量，kg）=F（断面积mm2）L（长度，m）（密度，g/cm3）1/1000钢的密度为：7.85g/cm3，各种钢材理论重量计算公式如下：名称（单位）计算公式符号意义计算举例圆钢盘条（kg/m）W=0.006165d2d=直径mm直径100mm的圆钢，求每m重量。每m重量=0.0061651002=61.65kg螺纹钢（kg/m）W=0.00617d2d=断面直径mm断面直径为12mm的螺纹钢，求每m重量。每m重量=0.00617122=0.89kg方钢（kg/m）W=0.00785a2a=边宽mm边宽20mm的方钢，求每m重量。每m重量=0.00785202=3.14kg扁钢（kg/m）W=0.00785bdb=边宽mmd=厚mm边宽40mm，厚5mm的扁钢，求每m重量。每m重量=0.00785405=1.57kg六角钢（kg/m）W=0.006798s2s=对边距离mm对边距离50mm的六角钢，求每m重量。每m重量=0.006798502=17kg八角钢（kg/m）W=0.0065s2s=对边距离mm对边距离80mm的八角钢，求每m重量。每m重量=0.0065802=41.62kg等边角钢（kg/m）W=0.00785d（2bd）+0.215（R22r2）b=边宽d=边厚R=内弧半径r=端弧半径求20mm4mm等边角钢的每m重量。从冶金产品目录中查出4mm20mm等边角钢的R为3.5，r为1.2，则每m重量=0.007854（2204）+0.215（3.5221.22）=1.15kg不等边角钢（kg/m）W=0.00785d（B+bd）+0.215（R22r2）B=长边宽b=短边宽d=边厚R=内弧半径r=端弧半径求30mm20mm4mm不等边角钢的每m重量。从冶金产品目录中查出30204不等边角钢的R为3.5，r为1.2，则每m重量=0.007854（30+204）+0.215（3.5221.22）=1.46kg槽钢（kg/m）W=0.00785hd+2t（bd）+0.349（R2r2）h=高b=腿长d=腰厚t=平均腿厚R=内弧半径r=端弧半径求80mm43mm5mm的槽钢的每m重量。从冶金产品目录中查出该槽钢t为8，R为8，r为4，则每m重量=0.00785805+28（435）+0.349（8242）=8.04kg工字钢（kg/m）W=0.00785hd+2t（bd）+0.615（R2r2）h=高b=腿长d=腰厚t=平均腿厚R=内弧半径r=端弧半径求250mm118mm10mm的工字钢每m重量。从金属材料手册中查出该工字钢t为13，R为10，r为5，则每m重量=0.0078525010+213（11810）+0.615（10252）=42.03kg钢板（kg/m2）W=7.85dd=厚厚度4mm的钢板，求每m2重量。每m2重量=7.854=31.4kg钢管（包括无缝钢管及焊接钢管（kg/m）W=0.02466S（DS）D=外径S=壁厚外径为60mm壁厚4mm的无缝钢管，求每m重量。每m重量=0.024664（604）=5.52kg