钢号表示方法.doc

一、 我国钢号表示方法概述

钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。我国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即：

①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si,Mn,Cr……等。混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。
②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示，见表。
③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。 表：GB标准钢号中所采用的缩写字母及其涵义
。
二、我国钢号表示方法的分类说明

1．碳素结构钢

①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点（σs）为235 MPa的碳素结构钢。
②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。
③专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。

2．优质碳素结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。
②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。
③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。

3．碳素工具钢

①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。
②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。
③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。
④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。

4．易切削钢

①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。
②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。
③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。

5．合金结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。
②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。
③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。
④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。
⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如，铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。

6．低合金高强度钢

①钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。
②对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。

7．弹簧钢

弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结构钢相同。

8．滚动轴承钢

①钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。
②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示。例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。

9．合金工具钢和高速工具钢

①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量＜1.0%时，以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。
②钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。
③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。

10．不锈钢和耐热钢

①钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%；若钢中含碳量≤0.03%或≤0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。
②对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮……等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。

11．焊条钢

它的钢号前冠以字母“H”，以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”，可以区别于不锈钢“2Cr13”。

12．电工用硅钢

①钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢，DW表示电工用冷轧无取向硅钢，DQ表示电工用冷轧取向硅钢。
②字母之后的数字表示铁损值（W/kg）的100倍。
③钢号尾部加字母“G”者，表示在高频率下检验的；未加“G”者，表示在频率为50周波下检验的。
例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。

13．电工用纯铁

①它的牌号由字母“DT”和数字组成，“DT”表示电工用纯铁，数字表示不同牌号的顺序号，例如DT3。
②在数字后面所加的字母表示电磁性能：A——高级、E——特级、C——超级，例如DT8A。

三、部分新老钢号对照

1、碳结钢新、老标准钢号对照。

GB700-88新标准系参照采用国际标准ISO630《结构钢》，而GB700-79旧标准主要参照前苏联IOCT380，因此两者的钢号表示方法以及对各钢号所规定的技术要求都不相同，现将新旧标准钢号对照如下。
首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形（外力撤销可以恢复原来形状）和塑性变形（外力撤销不能恢复原来形状，形状发生变化）
屈服强度：当材料所受应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到一个值后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度。
拉伸强度：拉伸强度是指材料在拉伸应力下产生最大均匀塑性变形的应力值。

金属力学性能的表征（characterization of mechanical properties of metals）
　　表征金属在力的作用下的行为的衡量指标，都属于金属力学性能所研究的范畴。诸如不同载荷所造成的可逆变形（弹性）、不可逆变形（塑性）、断裂（脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂等）以及金属抵抗形变和断裂能力的衡量指标，如强度、塑性、韧度（脆性）、硬度等（见金属力学性能测试技术）。
　　金属的力学性能是零件或结构件设计的依据，也是选择、评价材料和制订工艺规程的重要参量；在金属研究上，它们是合金成分设计、显微组织结构控制所要达到的目标之一，也是反映金属内部组织结构变化的重要表征参量。
　　金属力学性能随受载方式、应力状态、温度及接触介质的不同而异。受载方式可以是静载荷、冲击载荷、循环载荷等。应力状态可以是拉、压、剪、弯、扭及它们的复合，以及集中应力和多轴应力等。温度可以是室温、低温与高温。接触介质可以是空气、其他气体、水、盐水或腐蚀介质。在不同使用条件下，材料具有不同的力学行为和失效现象，因而必须有相应的力学性能指标表征。下面便是描述金属材料力学性能的表征参量，对其中已设专条的，在本条中就从略了。
　　强度 金属抵抗永久变形和断裂的能力的总称。以光滑拉伸试样为例，在渐增载荷作用下，材料的典型拉伸应力－应变曲线如图1所示。反映金属材料强度的性能指标有如下几项。
　　比例极限（σp） 开始加载时，应力与应变呈直线关系，比例极限σp则是代表金属应力与应变成正比关系（即遵守胡克定律）的最大应力。生产中有许多在弹性状态下工作的零件，要求应力与应变间有严格的线性关系，如炮筒和测定载荷、位移的传感器中的弹性元件等，就要根据比例极限来设计。但是,不偏离应力-应变线性关系的最大应力是随测量仪器的精度而变化的，采用不同的测试方法，对同一材料可以得出不同的σp值。因此，在工程上就采用了条件规定的方法，中国的国家标准规定，当载荷和伸长之间的线性关系发生偏离时，若该点的切线与载荷轴间夹角的正切值已较其弹性直线部分之值增加50％，则该点所对应的应力便称为“规定比例极限σp”。实际上，“规定比例极限”是产生极微量塑性变形(0.001～0.01％)时的应力值。
　　弹性极限（σE） 见弹性和滞弹性。
　　屈服强度（σs） 当应力超过弹性极限后继续加载，有的金属便会发生“物理屈服”现象，即在应力不增大的情况下,塑性应变不断增长到一定值(图1a曲线上的s点)以后应力-应变才同时以非常数比例继续增长。这个保持基本恒定的应力（屈服平台应力）称为屈服点σs，有时也通称为屈服强度。对于无明显物理屈服现象的金属，则以产生限量的小量塑性应变时的应力作为条件屈服强度。如经常采用的条件屈服强度σ0.3 即为产生0.2％残余应变时的应力(图1b)。它和上述规定比例极限σp以及弹性极限σE只是塑性变形量上不同而已，并无本质的差别，均是金属对微量或小量塑性变形抗力的表征。因此,有一种根据不同的需要,选用不同的塑性应变量来表征微量塑性变形阶段材料强度的趋势，如σ0.001、σ0.01、σ0.1和σ0.3 等。屈服强度是设计承受静载机件或构件的主要依据。
　　抗拉强度（σb） 超过屈服强度以后应力继续增加时应变也不断增长。当应力达到最高点时，对于韧性金属而言，会在拉伸试样上发生局部“缩颈”，而使横截面积减小，因而承载能力开始下降。我们把最高名义应力σ称为抗拉强度（σb）。对于脆性材料,例如灰口铸铁，当应力达到最高点时，试棒即断裂，此最高应力也称抗拉强度。可见抗拉强度对于韧性金属是表征其极限均匀塑性变形的抗力，即塑性失稳的起始应力。对于脆性金属，抗拉强度则表征其断裂抗力。不论对韧性金属还是脆性金属，由于与σb所对应的载荷是金属在单向静拉伸时试样（或工件）所能承受的最大载荷，因此习惯上也把σb称为强度极限(UTS)。抗拉强度常作为评定金属的依据，对于脆性金属也是设计的依据。
　　断裂强度sK（或σn） 通常，金属的实际断裂强度sK（或σn）是由试样断裂时的载荷除以试样断裂处实际横截面积而求得的。只有根据试样的实际断裂情况才能确定它的意义。对于在弹性阶段脆断的金属，sK相当于σb,也相当于σs;对于均匀塑变后即断裂的金属,则sK相当于真实抗拉强度sB；对于颈缩后断裂的金属,则sK实际上主要反映金属对剪切断裂抗力的大小。sK的数值要受试验机系统刚性的影响，同一金属，在不同试验机上试验,可得到不同的sK值。
　　塑性 金属的塑性又称范性, 为其在断裂前可以承受的塑性变形的总量。常用的塑性指标是光滑试样拉伸试验所得到的伸长率，即拉断后试棒伸长的百分数 δ ＝和断面收缩率，即拉断后试棒最小断面积对原始断面积缩小的百分数。在技术意义上，材料具有一定的塑性容量，可以使工件受载时通过局部发生的塑性变形，而使应力重新分布，从而减少应力集中的程度，减少金属脆断的倾向。又如金属的塑性较大，则该金属的塑性变形与形变强化相结合，使金属冷变形成型工艺成为可能。
　　超塑性 一般工业用金属的室温塑性大都在百分之几到百分之几十的范围。而某些金属在特定的组织状态下（主要是超细晶粒）、特定的温度范围内和一定的变形速度下表现出极高的塑性，伸长率可达百分之几百甚至百分之几千，这种现象称为“超塑性”。它显然有利于塑性加工。超塑性首先在Al-Zn合金中发现,应用也较广泛。近年来在铁基、铁镍基合金以及钛合金等方面也开展了大量研究，在工业中已得到应用。
　　真应力－真应变曲线和形变强化 大多数金属（尤其是韧性金属），当外加应力达到屈服极限后，欲使变形继续，必须继续增加外力，即金属的塑性变形抗力随塑性变形量的增加而增加,如图1所示。这种现象称为形变强化或加工硬化。金属的形变强化从屈服极限开始直至断裂为止的过程中都存在，但是在图1所示的条件应力-应变曲线上,并不能真实反映金属的形变强化，这是由于在这种曲线上，各点应力均是以该点的载荷除以试样的原始截面积来表示的，未考虑截面收缩；因此，塑性变形量越大，条件应力和试样上所承受的真实应力的偏差也越大；“缩颈”后，由于局部区域截面积的急剧减少，这种偏差更大，出现应力超过σb后,强度随应变的增加而降低的情况。真实力-真应变曲线能全面描述金属从弹性变形开始直至断裂的全过程的应力-应变关系,如图2所示。其中真应力s是由曲线上各点的瞬时载荷除以试样相应截面积求得,真应变ε是由瞬时试样伸长的微分值dι与瞬时试样长度ι之比的积分求得,即。这种s-ε曲线也称流变强化曲线或硬化曲线,Hollomon公式s＝kεn是这条曲线的最简单的拟合表达式。式中的n称为形变强化指数,k称为形变强化系数，n和k均为表征形变强化的材料常数。形变强化是金属的可贵性质之一,对金属压力加工以及确保机件在偶尔超载时的安全有重要作用。形变强化也是金属材料的一种有效强化手段，与合金化、热处理处于同等地位（见金属的强化）。
　　韧性 又名韧度。金属在断裂前吸收变形能量的能力。在静载情况下可用应力－应变曲线下的面积来衡量，即以断裂前单位体积吸收的变形功作为韧性的定量指标，称为静力韧度。
　　金属的韧性随加载速度的提高、温度的降低、应力集中程度的加剧而下降。冲击韧性试验，就是综合应用较高冲击速度和缺口试棒的应力集中，来测定金属从变形到断裂所消耗的冲击能量的大小，即韧性的高低。
　　中国常用的冲击韧性试验是用一个 U型缺口方试棒, 将其置于支座上, 然后用摆锤落下将其一次冲断。用冲断试棒所消耗的冲击功除以试棒缺口根部截面积所得商值(单位为kgf·m/cm2),定义为冲击韧度(aK)。有些国家则常用带V型缺口的试棒,直接以冲断试棒所消耗的冲击功作为夏氏冲击韧度(CVN值),而不将此冲击功除以试棒缺口截面积。不论aK或 CVN都是在特定条件下测得的冲击值。应该注意的是，冲击韧性试验和某些承受反复冲击载荷的零件服役条件不同，对于这些零件，它们的服役性能应用小能量多次冲击（或冲击疲劳）试验来衡量。
　　一次冲击试验也常用于评定材料的冷脆倾向。即将金属在一系列不同的试验温度下进行一次冲击试验 (即所谓”系列冲击试验”),而后确定反映材料冷脆倾向的冷脆转化温度。对于aK试验一般采用能量法即所对应的温度TK表示。对于CVN试样,一般根据宏观断口形貌确定，当断口上脆性断口占50％时所对应的温度称为断口形貌转化温度FATT50。 用系列冲击试验测定的冷脆转化温度TK和FATT50等都是条件性的,只能作为材料脆性倾向的评定。低温断裂韧度KIc试验可对金属的冷脆性作出更合理的评价（见断裂力学）。此外，还有表征材料在高温条件下的高温力学性能的指标（见蠕变）；材料在循环或反复加载条件下表征其力学性能的指标（见疲劳）。