钢 铁 材 料
常用钢铁材料完全手册
常用钢铁材料完全手册介绍本手册旨在介绍一些常用的钢铁材料，包括其用途、特性、制造工艺以及适用范围等方面的信息。
这些钢铁材料在工业生产和建筑领域广泛应用，对于了解和选择适当的材料具有重要意义。
目录1.钢材–碳钢–不锈钢2.铁材3.铸铁1. 钢材钢是一种合金材料，主要由铁和碳组成，同时可能包含其他元素。
钢的特性取决于其成分和制造工艺的差异。
下面将介绍常见的两种钢材：碳钢和不锈钢。
1.1 碳钢碳钢是指含有较高碳含量的钢材，其碳含量一般在0.2%到2.1%之间。
碳钢具有以下特点：•强度高，可用于承受较大载荷的结构；•可加工性好，容易进行切削、焊接和锻造；•价格相对较低，广泛应用于建筑、机械制造等领域。
碳钢根据其碳含量的不同又可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
不同碳钢的特性和应用范围各有不同。
1.2 不锈钢不锈钢是一种抗腐蚀性能较好的钢材，其主要成分为铁、铬和其他合金元素。
不锈钢具有以下特点：•良好的耐腐蚀性能，适用于潮湿或腐蚀环境中的使用；•具有优良的机械性能和加工性能；•表面光滑，易于清洁和保养。
根据不锈钢中的合金元素成分的不同，不锈钢可以分为多种型号和牌号，每种型号和牌号具有不同的特性，适用于不同的环境和用途。
2. 铁材铁是地壳中含量最丰富的金属元素之一，其在工业生产中有广泛的应用。
铁材主要有以下几种类型：•生铁：是由矿石经过炼铁过程得到的含有铁和其他杂质的金属；•锻铁：是在高温下对生铁进行压力加工得到的一种铁材，具有较高的强度和韧性；•冷轧板：由质量较好的钢铁材料通过冷轧工艺制成的板材，广泛应用于建筑和制造业；•铸铁：是一种含有较高碳和硅含量的铁材，具有良好的流动性和压力耐受性，适用于铸造加工。
3. 铸铁铸铁是一种由铸造工艺制成的铁材，其主要成分为铁、碳和硅。
铸铁具有以下特点：•抗压强度高，适用于制造负荷较大的零件和机械设备；•热传导性能好，适合制作散热部件；•价格相对较低，成本较低。
铸铁根据其碳含量和硅含量的不同可以分为多个类型，例如灰铁、球墨铸铁等，每种类型的铸铁都有其特定的应用领域和性能。
几种常见的有色金属及合金钢
锰 Mn
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各类钢铁材料牌号的表示方法
2、低合金结构钢 Q345 C Q—— 牌号一律用“Q”，代表屈服点 345——表述屈服点数值（单位为MPa) C—— 表示质量等级（A、B、C、D四等）
四、优质碳素结构钢 锅炉用优质碳素结构钢 20g 20——表示含碳量在0.020% g—— 表示为锅炉用钢
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有色金属材料简介
（三）有色金属分类
1、有色纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀 有金属五类。
2、有色金属按化学成分分类：铝和铝合金材、铜和铜合金 材、铅和铅合金材、镍和镍合金材。钛和钛合金材。按形 状分类时可分为：板、条、带、箔、管、棒、线、型等品 种。
3、在有色金属中，还有各种各样的分类方法 A、按照比重来分，铝、镁、锂、钠、钾等的比重小于5， 叫做“轻金属”（ 密度小（0.53～4.5g/cm3），化学 性质活泼，如铝、镁等. B、铜、锌、镍、汞、锡、铅等的比重大于5，叫做“重金 属”。（ 一般密度在4.5g/cm3以上，如铜、铅、锌等 ；）
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各类钢铁材料牌号的表示方法
2. 16MnR化学成分 16MnR钢的化学成分（熔炼分析，%）应符合下列规定
C(含碳）≤0.20 %, Si（硅含量）:0.20-0.55 %, Mn（锰含量）:1.2-1.6 %, P（磷含量） ≤ 0.035 %, S（硫含量） ≤ 0.030 %
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各类钢铁材料牌号的表示方法
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各类钢铁材料牌号的表示方法
（3）Q235B化学成分 碳 C ：0.17～0.22%硅 Si：≤0.35%
：0.3～0.7% 硫 S ：≤0.045% 磷 P ：≤0.045% 铬 Cr：允许残余含量≤0.030% 镍 Ni：允许残余含量≤0.030% 铜 Cu：允许残余含量≤0.030 %
炼钢金属原料的种类及对铁水、废钢、铁合金的要求
【本章学习要点】本章学习炼钢金属原料的种类及对铁水、废钢、铁合金的要求，常用的铁合金的作用，非金属料的种类、作用及其要求。
原材料的质量和供应条件直接影响炼钢的技术经济指标。
保证原材料的质量，既指保证原材料化学成分和物理性质满足技术要求，还指原材料化学成分和物理性质保持稳定，这是达到优质、高产、低耗的前提条件。
炼钢原材料可分为金属料和非金属料两大类。
第一节金属料炼钢用的金属料主要有铁水、废钢、生铁、原料纯铁、海绵铁、中间合金材料和铁合金。
一、铁水铁水是转炉炼钢最主要的金属料，一般占转炉金属料70％以上。
铁水的成分、温度是否适当和稳定，对简化、稳定转炉操作，保证冶炼顺行以及获得良好的技术经济指标都十分重要。
转炉炼钢对铁水有如下要求：1)温度：温度是铁水带入炉内物理热多少的标志，是转炉炼钢热量的重要来源之一。
铁水温度过低，将造成炉内热量不足，影响熔池升温和元素的氧化过程，不利于化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。
一般要求入炉铁水温度不低于l250℃，而且要稳定。
2) 硅：铁水中硅的氧化能放出大量的热量，生成的Si02是渣中主要的酸性成分，是影响熔渣碱度和石灰消耗量的关键因素。
铁水含硅高，则转炉可以多加废钢、矿石，提高钢水收得率，但铁水含硅量过高，会因石灰消耗量的增大而使渣量过大，易产生喷溅并加剧对炉衬的侵蚀，影响石灰熔化，从而影响脱磷、脱硫。
如果铁水含硅量过低，则不易成渣，对脱磷、脱硫也不利。
因此，要求铁水含硅质量分数在0.2％～0.6％。
3)锰：锰是钢中有益元素，对化渣、脱硫以及提高炉龄都是有益的。
但冶炼高锰生铁将使高炉焦比升高，为了节约锰矿资源和降低炼铁焦比，一般采用低锰铁水，锰质量分数为0.2％～0.4％。
4)磷：磷是一个强发热元素。
一般讲磷是有害元素，但高炉冶炼中无法去除磷。
因此，只能要求进入转炉的铁水含磷量尽量稳定，且铁水含磷越低越好。
5)硫：硫也是有害元素。
炼钢过程虽然可以去硫，但会降低炉子生产率，增加原材料消耗。
钢铁材料基础
电炉钢是指用电炉炼钢法所炼制出来的钢，可分为电弧炉钢、感应电炉钢、真空感应电炉钢、电渣炉钢、真空自耗炉钢、电子束炉钢等。工业上大量生产的，主要是碱性电弧炉钢，品种是优质钢和合金钢
按脱氧程度和浇注制度分
沸腾钢
这是脱氧不完全的钢，浇注时在钢锭模里产生沸腾，因而得名，其特点是收得率高、成本低、表面质量及深冲性能好；但成分偏析大、质量不均匀，耐腐蚀性和机械强度较差。这类钢大量用以轧制普通碳素钢的型钢和钢板
合金钢
合金钢是指在碳素钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时特意加入一些合金元素(如铬、镍、硅、锰、钼、钨、钒、钛、硼……等)而炼成的钢按其合金元素的种类不同，可分为：铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢、铬钼钢、硅锰钢、硅锰钼钒钢、铬镍钼钢、锰钒硼钢……等许多钢组按其合金元素的总含量，可分为：1)低合金钢——这类钢的合金元素总质量分数≤5％2)中合金钢——这类钢的合金元素总质量分数＞5％～10％3)高合金钢——这类钢的合金元素总质量分数＞10％按照钢中主要合金元素的种类，又可分为：1)三元合金钢——指除铁、碳以外，还含有另一种合金元素的钢，如锰钢、铬钢、硼钢、钼钢、硅钢、镍钢等2)四元合金钢——指除铁、碳以外，还含有另外两种合金元素的钢，如：硅锰钢、锰硼钢、铬锰钢、铬镍钢等3)多元合金钢——指除铁、碳以外，还含有另外三种或三种以上合金元素的钢，如：铬锰钛钢、硅锰钼钒钢等
机械制造用结构钢
机械制造用结构钢是指用于制造机械设备上上结构零件的钢。这类钢基本上都是优质钢或高级优质钢，它们往往要经过热处理、冷塑成形和机械切削加工后才能使用属于这一类型的钢，主要有：①优质碳素结构钢②合金结构钢上述两种钢按其工艺特征分为：调质结构钢表面硬化结构钢(渗碳钢、渗氮钢、液体碳氮共渗钢、表面淬火用钢)冷塑性成型用钢(如冷冲压钢、冷镦钢、冷挤压用钢等) ③易切结构钢④弹簧钢⑤滚动轴承钢
炼钢厂所生产钢种及所需原料成分要求
炼钢厂所生产钢种及所需原料成分要求
一、钢种成分
表1
炼钢用生铁二、
1、生铁块技术条件（见表4）
2、生铁块长度不大于400mm，单重不大于40Kg。
3、生铁块表面要洁净，如果带有炉渣和砂粒应清除掉，但允许浮有石灰和石墨。
三、炼钢用冶金石灰
1、石灰
（1）石灰技术条件（YB/T042-2004）（见表5）
（2）活性石灰的理化指标应符合表6的规定（HGY042-2006）。
（3）石灰粒度5-50mm，<3mm的不超过5%。
（4）石灰必须清洁干净、干燥，不得混有外来夹杂物、容瘤、焦碳等，杂质不大于0.5%。
（5）料仓内石灰存放时间不大于2天，雨季时不大于16小时。
表5 石灰技术条件
2、萤石成分：
3、白云石
四、水质要求
1、炼钢设备净环水质要求
2、连铸机水质要求
炼钢厂
日15月8年2012．。
火电厂常用金属材料讲解
火电厂常用金属材料讲解首先是钢材，钢材是火电厂重要的结构材料。
它具有优异的力学性能和耐热性能，可以满足火电厂的高温高压工作条件。
钢材的主要组成元素是铁、碳和少量的合金元素。
根据碳含量的不同，钢材可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
在火电厂中，常用的钢材有普通碳钢、合金钢和不锈钢。
普通碳钢具有良好的可塑性和可焊接性，适用于一般的构件制造；合金钢含有一定的合金元素，具有较高的强度和耐磨性，适用于承受较大压力和摩擦的部位；不锈钢具有耐腐蚀性和耐高温性能，适用于受化学腐蚀和高温环境的地方。
其次是铁材，铁材是火电厂中用于制造设备和构件的常见材料。
它具有良好的机械性能和导电性能，适用于承受较大力和电流的部位。
铁材主要分为铸铁和锻铁两种。
铸铁是铁和碳的合金，具有良好的铸造性能和耐磨性，适用于制造大型和复杂形状的零部件；锻铁是通过锻造工艺制造的铁材，具有较高的强度和韧性，适用于承受较大载荷的部位。
再次是铜材，铜材是火电厂中用于导电和散热的重要材料。
铜具有良好的导电性和导热性能，能够有效地将电能和热能传递出去。
铜材常用于制造电缆、电机、散热器等设备和部件。
铜材主要分为纯铜和合金铜两种。
纯铜具有良好的导电性能，但强度较低，适用于导电要求较高的场合；合金铜在纯铜的基础上添加一些合金元素，可以提高其硬度和耐磨性，适用于一些需要同时具备导电和耐磨性能的场合。
最后是铝材，铝材是火电厂中重要的结构材料和散热材料。
铝具有较低的密度和良好的导热性能，能够有效地散发热量。
铝材主要用于制造散热器、风道、外壳等设备和构件。
铝材也可用于制造高压管道和容器，具有良好的耐腐蚀性能。
此外，铝材还具有良好的可塑性和可焊性，便于加工和安装。
综上所述，火电厂常用的金属材料主要包括钢材、铁材、铜材和铝材。
这些材料具有不同的特点和适用性，能够满足火电厂的不同工作条件和需求。
常用的金属材料钢与铁
一、常用的金属材料——钢与铸铁金属材料包括纯金属及其合金（即在一种金属中加入其它元素所形成的金属材料）。
工业上又把金属材料分为两大类：一类为黑色金属，它包括铁、锰、铬及其合金，其中以铁基合金（即钢和铸铁）应用最广；另一类为有色金属，是指除黑色金属以外的所有金属及其合金。
在工业上使用的金属材料中，以钢和铸铁使用最多。
钢和铸铁（总称为钢铁材料）是以铁为主，加入碳等其它合金元素所组成的，故称为铁碳合金材料。
一般把含碳量小于2.06%的铁碳合金称为钢；大于2.06%的铁碳合金称为铸铁。
1.钢的分类、编号及性能特点：根据成分不同钢可分为碳素钢（简称碳钢）和合金钢两类。
（1）碳素钢碳素钢中以铁和碳为主要元素，但常含有Mn、Si、S、P等杂质元素，其中S、P对钢的性能危害很大。
因此根据硫、磷含量多少，把钢分为：普通质量钢（S≤0.055%,P≤0.045%）优质钢（S≤0.03%,P≤0.035%），高级优质钢（S≤0.02%,P≤0.003%）等。
碳钢的性能主要决定于含碳量的高低，随着含碳量的增多，碳钢的强度、硬度提高，塑性和韧性降低。
根据含碳量的多少，碳钢分为低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C=0.3～0.6%）和高碳钢（C>0.6%）。
所以低碳钢的强度、硬度低，塑性韧性好，常用于受力较小的冲压件（如皮带轮罩壳、垫圈、自行车的挡泥板等）、焊接件等；高碳钢的强度高，塑性低，常用于制造受力较大的弹簧等零件；中碳钢既有一定强度，也有一定塑性，常用于制备受力较大、较复杂的轴工业上根据用途不同，将碳素钢分为碳素结构钢和碳素工具钢。
（a）碳素结构钢该类钢主要用于各种结构件。
根据钢的质量不同（即S、P含量）分为碳素结构钢和优质碳素结构钢。
碳素结构钢是属于普通质量钢，其牌号表示方法为Q+三位数字。
Q为“屈”字的汉语拼音子首，后面三位数为表示该钢的屈服点（MPa）数值，如常用的Q235，表示屈服点为235MPa的普通质量钢。
钢结构的原材料
钢结构的原材料
钢铁生产的主要原材料包括铁矿石、锰矿石、铬矿石、石灰石、耐火黏土、白云石、菱铁矿等矿物的原矿及其成品矿，人造块矿，铁合金，洗煤、焦炭、煤气及煤化工产品，耐火材料制品，炭素制品等。
钢铁产品是以铁元素（Fe）为基础组成成分的金属产品的统称，日常形态包括铁、粗钢、钢材、铁合金等。
由于铁合金在钢铁工业生产过程中主要用做炼钢时的脱氧剂和合金添加剂，在管理和统计上通常将铁合金归入钢铁生产主要原材料而非钢铁产品。
此外，钢丝、钢丝绳、钢绞线、铁丝、铁钉等钢丝及其制品属于钢铁产品的再加工产品，不属于金属基础产品。
所以在统计上，钢铁产品仅包括生铁、粗钢、钢材三大类产品。
铁是钢铁产品的“初级产品”，经过进一步冶炼就可得到钢，二者主要根据铁基产品中含碳量多少来区别。
铁经冶炼直接得到的产品
为粗钢（固体状态称钢坯或钢锭），粗钢通过铸、轧、锻、挤等方法处理加工后成为钢材。
钢材是钢铁工业为社会生产和生活提供的终产品的主要形式。
由于钢材产品品种、规格复杂多样，为了适应统计、生产、营销、库存等多方面管理的需要。
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磷元素的影响
磷元素能全部溶于铁素体 中，使钢在常温下硬度提 高，塑性、韧性急剧下降， 这一特性称为冷脆性。因 此，钢中的磷元素的含量 一般应控制在0.045%以下。
钢铁材料
1.气体元素的影响
氮元素的影响
室温下氮元素在铁素体中 溶解度很低，钢中过饱和 氮元素在常温放置过程中 以Fe2N、Fe4N形式析 出，使钢变脆，称为时效 脆化。添加Ti、V、Al等 元素可使氮元素固定，消 除时效倾向。
氧元素的影响
氧元素在钢中以氧化物的 形式存在，其与基体结合 力弱，不易变形，易形成 疲劳裂纹源。
氢元素的影响
常温下氢元素在钢中的溶 解度也很低。当氢元素在 钢中以原子态溶解时，降 低了钢的韧性，引起氢脆。
钢铁材料
1.2.2 合金元素在钢中的作用
1.合金元素对钢中基本相的影响
形成合金铁素体
形成碳化物
非碳化物形成元素及过剩的碳 化物形成元素都溶于铁素体， 形成合金铁素体，起到固溶强 化作用，如Cr、Ni在适当范围 内，可提高钢的韧性。此外， 合金元素还可提高铁素体的高 温强度以及耐蚀性和磁性。
中、强碳化物形成元素，如W、 Mo、V、Ti等，除溶入铁素体和 渗碳体外，还可形成碳化物。 这些碳化物的稳定性、熔点、 硬度更高。碳化物是钢中的重 要组成相之一，其类型、数量、 大小、形态及分布对钢的性能 有重要影响。
1.2 钢中杂质及合金元素
1.2.1 杂质元素对钢性能的影响
锰元素和硅元素的影响
锰元素和硅元素能溶于铁 素体中起到固溶强化作 用，提高钢的强度和硬 度，同时锰元素可以消除 硫的有害作用，但其含量 必须低于0.8%，硅元素的 含量必须低于0.5%。
硫元素的影响
硫元素在铁中常以FeS形 式存在，易与铁在晶界上 形成低熔点共晶体(985 ℃)，热加工时低熔点共晶 体熔化而容易使钢材发生 开裂，这一特性称为热脆 性。
量的多少可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。合金钢根据其含合金元素的 种类可分为锰钢、铬钢、铬镍钢和硼钢等。 2.按质量分类
工业用钢的质量是以磷、硫的含量来划分的，可分为普通质量钢、 优质钢、高级优质钢和特级优质钢。 3.按冶炼方法分类
根据冶炼所用炼钢炉不同，可将工业用钢分为平炉钢、转炉钢和电 炉钢；根据冶炼时的脱氧方式不同，可将工业用钢分为沸腾钢、镇静钢、 半镇静钢。 1.按用途分类
1）碳素工具钢 碳素工具钢的牌号由字母T及数字组成，如平均含碳量为0.9%的碳素工具钢， 其牌号可表示为T9。 2）合金工具钢和高速工具钢 合金工具钢和高速工具钢的牌号的表示方法与合金结构钢基本相同，但一
般不表明含碳量数字，如 W6Mo5Cr4V2（wC=0.85%）。当合金工具钢的含碳量小
于1%时，含碳量用一位数字表示，表示平均含碳量的千分之几，如8MnSi。平均 含铬量小于1%的合金工具钢在含铬量前加0，如Cr06。
钢铁材料
3.合金结构钢和合金弹簧钢 合金结构钢和合金弹簧钢的牌号由两位数字加上后面带有百分含量数字的
合金元素符号组成。当合金元素的平均含量小于1.50%时，只标元素符号；当合 金元素的平均含量为1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～1.49%、1.50%～ 5.49%……时，在相应元素后面加上2、3、4、5…… 1.工具钢
按用途可将工业用钢分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
钢铁材料
1.1.2 工业用钢的牌号
1.碳素结构钢和低合金高强度结构钢 这两类钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音字母Q、屈服强度值
和规定的质量等级等符号表示。钢的质量等级从低到高分为A、B、C、 D、E五个等级，等级越高杂质元素磷和硫的含量越少。 2.优质碳素结构钢
钢铁材料
2.对铁碳相图的影响 1）对奥氏体相区的影响
加入到钢中的合金元素根据其对奥氏体相区的作用可分为以下两类： （1）Ni、Mn、Co等是扩大奥氏体相区的元素，使铁碳合金相图中GS线 向左下方移动，共析转变温度与共析成分点向低温、低碳方向移动。若钢 中含大量这类元素，会使铁碳合金相图中奥氏体相区一直扩展到室温以下， 室温可形成单相奥氏体，称为奥氏体钢。 （2）Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是缩小奥氏体相区的元素，使A1、A3上 升。当Cr的含量大于13%时，奥氏体相区消失，室温下为单相铁素体，称为 铁素体钢。 2）对E点和S点位置的影响
工程材料及成形工艺基础
钢铁材料
钢铁材料
1 1.1 钢的分类和牌号 2 1.2 钢中擦之及合金元素 3 1.3 结构钢 4 1.4 工具钢 5 1.5 特殊性能钢 6 1.6 铸铁
钢铁材料
1.1 钢的分类和牌号
1.1.1 工业用钢的分类
1.按化学成分分类 按化学成分可将工业用钢分为碳素钢和合金钢。碳素钢根据其含碳
所有合金元素均使E点和S点左移，即这两点的含碳量下降，由于S点左 移使含碳量低于0.77%的钢出现过共析组织（如4Cr13）。同样，由于E点的 左移，使一些含碳量低于2.11%的合金钢出现共晶组织。
钢铁材料
3.对热处理及性能的影响
对奥氏体化过程的影响 对过冷奥氏体转变的影响
除Ni、Co外的其他元素对奥 氏体形成速度的影响都是减缓 奥氏体化过程。因此，合金钢 在热处理的过程中，要相应地
钢铁材料
5.轴承钢 高碳铬轴承钢的牌号以G开头，牌号中不标出含碳量，含铬量以千
分之一为单位标出，如GCr15的平均含铬量为1.5%。 6.不锈钢和耐热钢
不锈钢和耐热钢的牌号由表示平均含碳量的数字（以千分之一为单 位）与其后带有百分含量数字的合金元素符号组成。合金元素含量表示 方法同合金结构钢。
钢铁材料
优质碳素结构钢的牌号采用两位数字表示，这两位数字表示钢的 平均含碳量的万分之几。沸腾钢和半镇静钢在牌号尾分别加符号F和b， 如平均含碳量为0.08%的沸腾钢，其牌号表示为08F；平均含碳量为 0.10%的半镇静钢，其牌号表示为10b。镇静钢一般在牌号尾不加符号， 如平均含碳量为0.45%金元素均使C曲线右移，淬透 性提高。淬透性的提高可使钢 的淬火冷却速度下降，这有利 于减小零件的淬火变形和开裂