钢是以铁、碳为主要成分的合金,它的含碳量一般小于2.11%。钢是经济建设中极为重要的金属材料。
钢按化学成分分为碳素钢(简称碳钢)与合金钢两大类。碳钢是由生铁冶炼获得的合金,除铁、碳为其主要成分外,还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质。碳钢具有一定的机械性能,又有良好的工艺性能,且价格低廉。因此,碳钢获得了广泛的应用。但随着现代工业与科学技术的迅速发展,碳钢的性能已不能完全满足需要,于是人们研制了各种合金钢。
合金钢是在碳钢基础上,有目的地加入某些元素(称为合金元素)而得到的多元合金。与碳钢比,合金钢的性能有显著的提高,故应用日益广泛。
由于钢材品种繁多,为了便于生产、保管、选用与研究,必须对钢材加以分类。按钢材的用途、化学成分、质量的不同,可将钢分为许多类:
一.按用途分类
机器零件钢:渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢
结构钢
工程结构钢:碳素钢(甲、乙)、特类钢、普通低合金钢
工具钢:刃具钢、模具钢与量具钢。
特殊性能钢:不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢
二.按化学成分分类
低碳钢(含碳量≤0.25%)
碳素钢 中碳钢(0.25%<含碳量<0.6%)
高碳钢(含碳量≥0.6%)
低合金钢(合金元素总含量<5%)
合金钢 中合金钢(合金元素总含量=5%--10%)
高合金钢(合金元素总含量>10%)
三.按质量分类
普通钢(含磷量≤0.045%、含硫量≤0.055%;或磷、硫含量均≤0.050%)
优质钢(磷、硫含量均≤0.040%)
高级优质钢(含磷量≤0.035%、含硫量≤0.030%)
四、按炼制方法分类
平炉钢(酸性、碱性)
按炉别分 转炉钢
电炉钢
沸腾钢(脱氧不充分)
镇静钢(脱氧充分)
按脱氧程度分 半镇静钢(介于两者间)
特殊镇静钢
钢厂在给钢的产品命名时,往往将用途、成分、质量这三种分类方法结合起来。如将钢称为普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢等。
常见元素对钢材性能的影响
钢的主要元素除铁、碳外,还有硅、锰、硫、磷等。其它成分是为了使钢材性能有所区别。以下以字母顺序列出重要的钢材,他们包含以下成分,现将它们的功能特性一并介绍:
碳(Carbon)
存在于所有的钢材,是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度,我们通常希望刀具级别的钢材拥有0.6%以上的碳,也称为高碳钢。
铬(Chromium)
增加耐磨损性,硬度,最重要的是耐腐蚀性,拥有13%以上的认为是不锈钢。尽管这么叫,如果保养不当,所有钢材都会生锈。
锰(Manganese)
重要的奥氏体稳定元素,有助于生成纹理结构,增加坚固性和强度及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧,出现在大多数的刀剪用钢材中,除了A-2,L-6和CPM 420V。
钼(Molybdenum)
碳化作用剂,防止钢材变脆,在高温时保持钢材的强度,出现在很多钢材中,空气硬化钢(例如A-2,ATS-34)总是包含1%或者更多的钼,这样它们才能在空气中变硬。
镍(Nickle)
保持强度、抗腐蚀性、和韧性。出现在L-6AUS-6和AUS-8中。
硅(Silicon)
有助于增强强度。和锰一样,硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。
钨(Tungsten)
增强抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。在高速钢M-2中就含有大量的钨。
钒(Vanadium)
增强抗磨损能力和延展性。在许多种钢材中都含有钒,其中M-2,Vascowear,CPM T440V和420VA含有大量的钒。而BG-42与ATS-34最大的不同就是前者含有钒。
磷(Phosphorus)
是有害元素,降低钢的塑性和韧性,出现冷脆性,能使钢的强度显著提高,同时提高大气腐蚀稳定性,含量应该限制在0.05%以下。
硫(Sulfur)
通常硫是有害元素,使钢热脆性大,含量限制在0.05%以下。但是易切削钢的硫含量高,可达0.08%~0.40%。