钢材种类和变形的基础知识教程文件
钢材基础知识讲座
钢材基础知识讲座一、钢材分类以及大致用途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：（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（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%）。
钢材知识基础知识点总结
钢材知识基础知识点总结一、钢材概述钢材是一种重要的金属材料，其主要成分是铁和碳，同时还含有少量的其他元素。
由于其广泛的应用领域和优良的物理特性，钢材在现代工业中起着至关重要的作用。
在建筑、机械制造、交通运输和能源等领域，都离不开钢材的应用。
二、钢材的分类1.按成分分类（1）碳素钢：主要成分是铁和碳，无其他元素。
（2）合金钢：在碳素钢的基础上添加其他元素形成的合金，如铬钢、锰钢等。
2.按用途分类（1）结构钢：用于建筑、桥梁、机械制造等领域。
（2）轧制钢材：用于汽车、船舶、轨道交通等领域。
（3）容器用钢：用于制造储罐、压力容器等。
3.按生产工艺分类（1）平板钢：通过热轧、冷轧等工艺制造的钢材。
（2）型材钢：通过挤压、拉拔、锻造等工艺制造的钢材。
三、钢材的物理性能1.强度：钢材的强度是其最重要的物理性能之一，通常以抗拉强度和屈服强度来表示。
2.韧性：钢材具有较好的韧性，在受外力作用下能够发生一定程度的塑性变形而不断。
3.硬度：钢材的硬度是指其抵抗外部力量的能力，通常通过洛氏硬度或者布氏硬度来表示。
4.塑性：钢材具有很好的塑性，可以通过热加工、冷加工等方式进行成型。
5.疲劳性能：当钢材受到交变载荷作用时，会产生疲劳现象，这是一种比较特殊的物理性能。
四、钢材的加工和应用1.热加工：包括锻造、轧制、铸造等工艺，通过加热将钢材加工成特定形状。
2.冷加工：包括冷拔、拉伸、淬火等工艺，通过低温加工改变钢材的形状和性能。
3.焊接：钢材可以通过电弧焊、气体保护焊等方式进行连接和修复。
4.表面处理：包括镀锌、喷涂、电镀等方式对钢材的表面进行保护和装饰。
5.应用领域：建筑结构、机械制造、汽车制造、船舶制造、航空航天等领域都是钢材的重要应用领域。
五、钢材的质量检测1.物理性能测试：包括拉伸试验、冲击试验、硬度测试等。
2.化学成分分析：通过化学成分分析仪器对钢材进行成分分析。
3.金相组织观察：通过金相显微镜观察钢材的组织结构。
钢材基础知识培训课件
包括预制板材、预制梁材等，主要用于预制房屋、桥梁、隧道等构 件。
机械类钢材
碳素结构钢
01
具有良好的塑性、韧性和焊接性能，主要用于制造各种机械零
件和结构件。
不锈钢
02
具有优异的耐腐蚀性和良好的加工性能，主要用于制造医疗器
械、化工设备、食品机械等高要求领域。
高强度低合金钢
03
具有较高的强度和良好的韧性，主要用于制造大型船舶、车辆
组织结构
铁素体
是碳在α-Fe中的固溶体，具有较低的强度和良好的塑性和 韧性。在钢中，铁素体通常以条状或球状存在。
奥氏体
是碳在γ-Fe中的固溶体，具有较高的强度和硬度，但塑性 和韧性较差。在钢中，奥氏体通常在高温下形成，并随着 温度的降低逐渐转变为其他组织。
渗碳体
是一种具有复杂结构的金属化合物，其硬度极高，但塑性 和韧性极差。在钢中，渗碳体通常以片状或网状存在。
02
钢材的力学性能
拉伸性能
抗拉强度
钢材抵抗拉力的最大能力 ，是衡量钢材强度的重要 指标。
屈服强度
钢材在屈服点时抵抗拉力 的能力，是衡量钢材塑性 的重要指标。
伸长率
钢材在拉伸过程中伸长的 百分比，是衡量钢材塑性 的重要指标。
弯曲性能
弯曲载荷
钢材在承受弯曲载荷时的抗弯 能力。
弯曲角度
钢材在承受弯曲载荷时弯曲的角度 。
偏析
指金属在铸造过程中，各部分化学成分不均 匀的现象。
收缩性
指金属在凝固过程中，体积减小的现象。
铸造缺陷
如气孔、裂纹、夹渣等。
锻压性能
可锻性
变形抗力
指金属在锻压过程中，不产生裂纹、不破 坏的能力。
钢材基础知识培训课件
简称
韶钢 酒钢
昆钢 重钢 建钢 宣钢 柳钢 青钢
地区 河南 广东 甘肃 江西 云南 天津 北京 河北 广西 江苏
钢铁生产厂家
排名 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
全
称
通化钢铁集团公司
新疆八一钢铁集团公司
鄂城钢铁集团公司
福建省三钢（集团）公司
新兴铸管公司
江苏永钢集团公司
河北津西钢铁公司
其他 俄罗斯
50% 45%
10000 40% 15000
20000
25000
30000
35% 美国 30%
25%
中国大陆
乌克兰
20%
原矿储量（亿吨）
全国分区域供需关系
西北 产量：1560 消费量： 2352 差额：-792
东北
产量：6224
消费量：
5246 差额：978
华北 产量：20030 消费量：10631 差额：9398
9
江苏沙钢集团公司
广钢 太钢 沙钢
10
邯郸钢铁集团公司
邯钢
地区 上海 北京 辽宁 辽宁 湖北 四川 广东 山西 江苏 河北
钢铁生产厂家
排名 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
全称 南京钢铁集团公司 马钢（集团）公司 唐山钢铁集团公司 湖南华菱钢铁集团公司 杭州钢铁集团公司 天津天铁冶金集团公司 包头钢铁（集团）公司 莱芜钢铁集团公司 济南钢铁集团总公司 青岛钢铁控股集团公司
变化%
-11.3 0.7 23.8 -6.4 -2.7 37 -7.9 -1 2 8.3
钢铁生产厂家
排名
全称
简称
1
课程一钢材基础知识含型材.pptx
槽钢常用型号规格表
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H型钢 H Beam
• H型钢因其断面与英文字母“H”相同而得名。
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• 表示方法
高度H×宽度B×腹板厚度t1×翼板厚度t2
如H型钢Q235、SS400 200×200×8×12表示 为高200mm、宽200mm、腹板厚度8mm，翼 板厚度12mm的宽翼缘H型钢，其牌号为Q235或
第2页/共90页
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什么是钢？
钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。通常将其与铁合称为钢铁。
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钢铁是怎样炼成的？（钢铁冶炼）
炼铁是从铁矿石中提取铁及其他元素形成生铁的过程。 1. 原材料-铁矿石 2. 焦炭-燃料 3. 石灰石-炼铁的溶剂-与铁矿石中的脉石及燃料中的灰分之间相互作用，造成熔点低，流动性好和比重小
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规格范围
• 国产角钢规格为２—２０号，以边长的厘米数为号数，同一号 角钢常有２—７种不同的边厚。
第34页/共90页
部分角钢规格表
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槽钢 U Channel steel
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• 表示方法 腰高(h) ×腿宽(b) ×腰厚(d)（毫米） 如120×53×5，表示腰高为120毫米，腿宽为 53毫米，腰厚为5毫米的槽钢，或称12#槽钢
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无缝钢管规格表
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第59页/共90页
焊管（welded steel pipe）
• 焊接钢管也称焊管，是用钢板或钢带经过卷曲 成型后焊接制成的钢管。
• 焊接钢管一般强度低于无缝钢管。
• 焊接钢管按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊 管。螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高，能用 较窄的坯料生产管径较大的焊管，还可以用同 样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相 同长度的直缝管相比，焊缝长度增加30~100%， 而且生产速度较低。因此，较小口径的焊管大 都采用直缝焊，大口径焊管则大多采用螺旋焊。
钢材基础知识培训
精品课件
石灰石
钢铁生产流程
1. ---采矿（获得铁矿石） 2. ---选矿（将铁矿石破碎、磁选成铁精粉） 3. ---烧结（将铁精粉烧结成具有一定强度、粒度的烧结
矿） 4. ---冶炼（将烧结矿运送至高炉，热风、焦碳使烧结矿
还原成铁水，并脱硫） 5. ---炼钢（在转炉内高压氧气将铁水脱磷、去除夹杂，
精品课件
焦炭
作用：燃烧热为炼铁提供热源；不完全燃 烧产生的CO气体作为还原剂，将铁从矿石 中还原出来。
冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有 色金属冶炼用焦的统称。由于90%以上的 冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉 焦称为冶金焦。
精品课件 焦炭
石灰石
石灰石（CaCO3）、荧石（CaF2）。其 作用是与铁矿石中的脉石结合形成低熔 点、密度小、流动性好的熔渣，使之与 铁液分离，以便获得较纯净的生铁液。 炼钢用生石灰做造渣剂，消除或降低硫、 磷等有害杂质。
此外，英国、委内瑞拉、智利、利比里亚、南非 等国储量亦：澳大利亚。 世界上最大的富铁矿：南极，可供全世界开发
利用200年，矿石平均品位达32%～58%。 世界三大铁矿石巨头：BHP Billiton必和必拓
公司、Companhia Vale Do Rio Doce巴西 淡水河谷公司、RioTinto力拓矿业公司。 我国四大富铁矿基地：河北省武安市、海南昌 江县、四川攀枝花和本溪。 我国炼钢需要的铁矿石约75%依靠进口。
2、铁矿石的冶炼和加工与其他金属的生产相比，具有 生产规模大、效率高、质量好、成本低等显著的优势；
3、钢铁具有良好的物理、机械和工艺性能； 4、将镍、铬、钒、锰等金属作为合金元素加入铁中，
可获得具有各种性能的金属材料； 5、钢铁通过热处理能调整其机械性能，可以满足国民
《钢材基础知识》课件
成品质量检测：采用先进的检测设 备和技术，确保产品质量符合国家 标准和客户要求
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
生产过程质量控制：严格控制生产 工艺和设备，确保产品质量稳定
质量管理体系：建立完善的质量管 理体系，确保产品质量持续改进和 提升
Part Seven
钢材的市场与发展 趋势
钢材的市场供需状况
汽车行业
汽车车身：使 用高强度钢， 提高安全性能
汽车底盘：使 用高强度钢， 提高承载能力 和抗冲击能力
汽车发动机： 使用耐热钢， 提高耐热性和
耐磨性
汽车传动系统： 使用高强度钢， 提高传动效率
和耐久性
船舶行业
船舶制造：钢 材是船舶制造 的主要材料， 用于制造船体、 甲板、船舱等
船舶维修：钢 材用于船舶维 修，如更换损 坏的船体、甲
焊接质量控制：焊接 参数、焊接速度、焊
接温度等
焊接缺陷：裂纹、气 孔、夹渣等
焊接修复：补焊、堆 焊、焊缝修复等
热处理与表面处理
热处理：通过加 热、保温和冷却， 改变钢材的物理 和化学性能
表面处理：通过 化学或物理方法， 改变钢材表面的 性能和外观
热处理方法：淬 火、回火、正火、 退火等
表面处理方法： 电镀、喷漆、阳 极氧化、磷化等
硬度：钢材抵抗压入的能力
韧性：钢材抵抗冲击的能力
疲劳强度：钢材在反复荷载作用下抵抗破坏的能力
蠕变强度：钢材在高温下抵抗变形的能力
物理性能
强度：钢材抵 抗外力破坏的
能力
硬度：钢材抵 抗变形的能力
塑性：钢材在 受力时发生塑 性变形的能力
韧性：钢材在 受力时发生断 裂前吸收能量
的能力
钢材实用知识培训教程(doc 18页)
钢材实用知识培训教程(doc 18页)钢材实用知识培训资料第一节钢材基本知识第一部分：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中型型钢小型型钢普通钢圆钢、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、小型线材直径5毫米～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、钢绞线等第二部分：板材的有关实用知识一、钢板（包括带钢）的分类：1.按厚度分类：（1）薄板（2）中板（3）厚板（4）特厚板2.按生产方法分类：（1）热轧钢板（2）冷轧钢板3.按表面特征分类：（1）镀锌板（热镀锌板、电镀锌板）（2）镀锡板（3）复合钢板（4）彩色涂层钢板4.按用途分类：（1）桥梁钢板（2）锅炉钢板（3）造船钢板（4）装甲钢板（5）汽车钢板（6）屋面钢板（7）结构钢板（8）电工钢板（硅钢片）（9）弹簧钢板（10）其他二、普通及机械结构用钢板中常见的日本牌号按镀锡量等厚镀锡E1、E2、E3、E4差厚镀锡D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7按硬度等级T50、T52、T57、T61、T65、T70按表面状况光面G石纹面S麻面M按钝化方式低铬钝化L化学钝化H阴极电化学钝化Y按涂油量轻涂油Q重涂油Z按表面质量一组Ⅰ二组Ⅱ2.热镀锌板在薄钢板和钢带表面用连续热镀方法镀上锌，可以防止薄钢板和钢带表面腐蚀生锈。
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S500 MC
S550 MC
DP5/
DP80
Rm max 350 400 410 440 450 480 510 530 550 600 620 620 650 700 760 700 900
Rm min. 270 270 270 270 340 370 390 400 430 430 460 480 510 550 600 600 780
Typical tensile test piece
GB/T228 金属材料室温拉伸试验方法 EN10002-1 Metallic materials - Tensile test - Part 1 : test
method (in ambient temperature)
4
Engineering stress-strain curve
Strain rate sensitivity
Strain rate Strain rate sensitivity exponent
Strain rate sensitivity has a crucial influence on the research of crash resistance and high-speed stamping formability.
12
Worldwide steel grades
13
Worldwide steel grades
14
Common steel types and evolving AHSS types
▪ Interstitial free (IF) steels ▪ Mild steels ▪ Bake hardenable (BH) steels ▪ Isotropic (IS) steels ▪ Carbon-manganese (CM) steels ▪ High-strength low-alloy (HSLA) steels ▪ Dual phase (DP) steels ▪ Transformation induced plasticity (TRIP) steels ▪ Complex phase (CP) steels ▪ Martensitic (Mart) steels
Tensile strength; Y ield strength [M P a]
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
DC04 DD14 DC01 DD11
H240 LA
H280 LA
S315 MC
H320 LA
S355 MC
H360 LA
H400 LA
S420 MC
S460 MC
n3
n2
n1
10
Anisotropy (R-value)
Width strain: εw=ln(w/w0) Thickness strain: εt=ln(t/t0) R= εw/εt
Planar anisotropy ratio Normal plastic anisotropy ratio
11
Basic Knowledge of Steel and Plastic Mechanics
基础钢和塑性变形知识
Contents
1. Steel
▪ Mechanical properties ▪ Worldwide steel grades ▪ Advanced high strength steel (AHSS)
Not for new products
Re min. 140 140 140 170 240 280 315 320 355 360 400 420 460 500 550 320 450
Re max. 210 330 280 360 310 360
410
460 500
400 550
Legend: Cold Rolled Hot Rolled Dual Phase cold rolled (values from ARCELOR)
15
Strengthening mechanism
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HSLA steel
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Grades of HSLA steel in EU
18
Application of HSLA steel
19
Dual phase (DP) steel
20
EU steel grades
Comparison European steel grades (Mild steel, HSLA, Dual-Phase)
5
Engineering stress-strain curve
6
Strength and Ductility
Strength parameters
Engineering stress Engineering strain
Ductility
Elongation Reduction of area
2. 外力卸载后，弹性变形能够完全消失，而塑性变形不能消失。 3. 弹性变形和塑性变形的机理：材料原子之间的作用力平衡。 4. 位错(dislocation)理论。 5. 强化机制(work hardening mechanism)。
Dislocation movement
3
Uniaxial tensile test
2. Plastic mechanics
▪ Sheet deformation modes ▪ Forming limits ▪ Yield criteria
2
Introduction to elasticity and plasticity
1. 固体材料受外力作用产生变形，从变形开始到破坏一般要经历 两个阶段：弹性变形(elastic deformation)和塑性变形(plastic deformation)。
7
True stress-strain curve
True stress
True strain
8
Working hardening (strain hardening)
Strain hardening exponent (n-value)
9
Influence of strain-hardening exponent