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钢是一种广泛使用的金属材料。 它是由铁、碳、锰、硅等元素组成的合金。 理论上钢的含碳量小于2.11%，铸铁的含碳量大于2.11%。 由于碳含量不同，钢和铸铁的性能及其应用范围有很大不同。
一
钢材的分类
在工业生产中，钢可以根据其化学成分、冶炼质量、用途等分为各种类别，以方便选择。
按化学成分分类
根据钢的化学成分的不同，钢可分为碳素钢和合金钢两大类。
1) 碳钢
碳钢主要含有两种元素：铁和碳。 碳对碳钢的机械性能影响很大。 随着含碳量的增加，碳钢的内部组织发生变化，强度和硬度增加，而塑性和韧性降低。 工业钢的实际含碳量一般不超过1.4%。 碳钢还含有锰、硅元素以及硫、磷，这些元素都是钢中有害的杂质。 碳钢按含碳量可分为三类：
低碳钢ωc≤0.25%。 低碳钢的强度和硬度较低，但塑性和韧性较高；
中碳钢ωc在0.25%～0.55%之间。 中碳钢具有较好的综合力学性能。
高碳钢ωc大于060%。 高碳钢具有较高的强度和硬度，但塑性和韧性较低。
2）合金钢
合金钢是在碳钢中添加铬、镍、钼、钨、锰、硅等元素制成的。 合金钢的性能优于碳钢，能满足多种要求，是现代工业中不可缺少的基础材料。
按冶炼质量分类
钢铁材料中，硫和磷是两种有害杂质。 钢中硫和磷的存在会降低工艺性能和机械性能。 因此，炼钢时应严格限制杂质硫、磷的含量。
根据冶炼过程中杂质硫、磷的去除程度，钢可分为普通钢（ωs≤0.050%、ωp≤0.045%）、优质钢（ωs≤0.035%、ωp≤0.035%） 、及高级优质钢（ωs≤0.020%，ωp≤0.020%）。
按用途分类
钢材按用途分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
1）用于制造机械零件和工程结构的结构钢称为结构钢。 结构钢的特点是具有高强度和硬度以及良好的塑性和韧性。
2）工具钢用于制造切削工具、模具和量具。 其特点是硬度高、耐磨性高。
3）特殊性能钢具有特殊的物理和化学性能。
二
钢材编号及用途
碳素结构钢
该类钢的牌号由代表屈服点的拼音字母“Q”、屈服点值、质量等级符号等部分依次组成。 钢材质量分为A、B、C、D四个等级。A级含S≤0.050%、P≤0.040%；D级含S≤0.035%、P≤0.035%。 例如Q235-A代表A级碳素结构钢，σs=235N/mm2。
碳素结构钢主要用于制造有一般要求的机械零件和工程结构。 其中Q195、Q215钢主要用于制造不能承受大载荷的金属结构件、垫圈、地脚螺栓、冲压件和焊接件； Q235钢用于制造金属结构件心部强度要求不高的渗碳或氰化零件、钢板、钢筋、型材、螺栓、螺母、芯棒等； Q255和Q275钢用于制造键、销、旋转轴、拉杆、链轮、链节件等。
优质碳素结构钢
优质碳素结构钢用两个阿拉伯数字表示。 这两位数字代表钢的平均碳含量。例如，45表示平均碳含量为万分之四十五（0.45%）的优质碳素结构钢。
优质碳素结构钢具有较高的力学性能，用于制造重要的机械零件和工程结构。
08、10、15、20、25号钢属于低碳钢。 低碳钢强度低，塑性好，易于冲压和焊接。 一般用于制造应力不大的零件，如螺栓、螺母、垫圈、小轴等。 、销钉、链条等。
30、35、40、45、50号属于中碳钢。 中碳钢经调质处理后，具有较好的综合机械性能和切削加工性能，可用于制造受力较大的零件，如主轴、曲轴、齿轮等。 、连杆、活塞销等
55、60、65、70号钢属于高碳钢。 此类钢具有高强度、弹性和耐磨性。 主要用于制造凸轮、车轮、板簧、螺旋弹簧、钢丝绳等。
合金结构钢
合金结构钢的牌号由阿拉伯数学和化学元素符号组成。 前两位数字代表平均碳含量（以千分之十为单位）。 随后的元素符号代表钢中所含的合金元素。 元素符号后面的数字代表元素。 含量百分比。 当合金元素含量小于1.5%时，不标注含量。 若平均含量超过15%、2.5%或3.5%，则相应标注2、3、4等。 例如，40Cr代表平均碳含量为4万（0.40%）、铬含量小于1.5%的合金结构钢。 如果是高级优质钢，则在钢号后加A，如。 合金结构钢的种类很多，其性能差异很大，应用范围也不同。
常用的低合金结构钢Q295和Q345可用于制造低压锅炉汽包、中低压化学品容器、薄板冲压件、石油管道、大型船舶、铁道车辆、桥梁、管道、锅炉、压力容器、石油储罐、起重矿山机械、电站设备、工厂钢架等焊接结构件。
合金渗碳钢20Cr，经渗碳调质处理后，心部强度高，表面硬度高，耐磨性好。 可用于制造传动齿轮轴、凸轮、蜗杆、活塞销、爪式离合器等。
经调质处理的合金调质钢40Cr、轴类、曲轴、锤杆精密丝杠、精密齿轮、泄压阀、压缩机活塞杆等。
工具钢
工具钢是一种用于制造切削工具、量具和模具的钢。 由于工具在工作时要求高硬度和高耐磨性，因此工具钢的含碳量一般大于0.70%。 工具钢有两种：碳素工具钢和合金工具钢。 碳素工具钢的编号方法是用汉语拼音字母T来代表碳素工具钢。 T后面的数字代表平均碳含量的千分之几。 高级、优质工具钢在牌号末尾标有A。 例如，T8A代表高级优质碳素工具钢，平均含碳量为千分之八（0.80%）。 合金工具钢的钢号表示方法与合金结构钢相似，但其平均含碳量以千分之一表示，当钢中含碳量超过1.0%时，不标出含碳量。 钢中合金元素的数量表示方法与合金结构钢相同。
工具钢经过淬火和低温回火后获得高硬度和高耐磨性，以满足制造各种工具的需要。
碳素工具钢一般用于制造低速切削工具和手动工具。 例如T7和T7A可以制作凿子、各种锤子、木工工具。 T8和T8A可以制作简单的模具和冲头。 T10、T10A可制造刨床、板牙、丝锥等。手工锯片、板牙，T12、T12A制造钻头、丝锥、刀具、刮刀等。
低合金切削工具钢9SiCr、9Mn2V、CrWMn可用于制造板牙、丝锥钻头、铰刀、齿轮铣刀、拉刀、量具及各种模具等。
高速工具钢可制造切削速度较高的高速车刀、刨刀、钻头、铣刀等刀具。
中心
特殊性能钢
在钢的冶炼过程中，通过在钢水中添加一定量的某些合金元素，可以获得具有特殊物理和化学性能的特殊钢种。 常用的有不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
不锈钢具有抵抗空气、水、酸、碱、盐等介质腐蚀的能力。 常用的不锈钢有1Cr13、2Cr13、3Cr13、1Cr17等。
耐热钢在高温下不易氧化，具有良好的高温强度。 常用的高温抗氧化钢有： 常用的高温热强钢有、、、、、等。
耐磨钢在强摩擦条件下具有很强的耐磨性。 常用的耐磨钢有钢等。
三
铸铁的分类
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。 工业上常用的铸铁除含有碳外，还含有硅、锰等元素。 在合金铸铁中，添加铬、钼、硼等元素可以改善其性能。
与钢相比，铸铁的抗拉强度、塑性和韧性较差，不能进行压力加工。 但具有优良的铸造性、切削加工性、减震性和耐磨性，且价格便宜。 因此，铸铁在机械制造业中得到广泛应用。
根据铸铁中碳的含量不同，铸铁可分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁。
灰铸铁
灰铸铁中的碳主要以片状石墨形式存在，断口呈灰色，故称为灰铸铁。 HT在灰口铸铁的牌号中用来表示灰口铸铁。 HT后面的数字代表铸铁的最小抗拉强度值。 例如HT200表示抗拉强度大于或等于200N/mm的灰口铸铁。
灰铸铁HT100、HT150可用于制造端盖、油底壳、手轮、支架、机座、托架、箱体、刀架、车床、轴承座、皮带轮、法兰、泵体、阀体：HT200、HT250可制造气缸、齿轮、机座、飞轮、床身、缸体、缸套、活塞、齿轮箱； HT300、HT350可制造重型机床、剪板机的床身、机座、机架、高压液压件等。 受力较大的活塞环、齿轮和凸轮，大型发动机的曲轴、缸体、缸套、缸盖等。
可锻铸铁
可锻铸铁是由白口铸铁经过石墨化退火得到的一种铸铁，其中的石墨呈絮状。 由于石墨的形状与灰铸铁中的片状石墨不同，因此可锻铸铁比灰铸铁具有更高的抗拉强度、塑性和韧性。
在可锻铸铁的生产过程中，通过控制退火工艺可以获得黑心和白心两种可锻铸铁。 可锻铸铁的牌号用KT表示，代表可锻铸铁，H代表黑心，B代表白心，Z代表珠光体。 两组数字分别代表最低拉伸强度和最低断裂伸长率。 例如KTH30-08代表黑芯可锻铸铁，抗拉强度大于或等于330N/mm2，延伸率大于或等于8%。
可锻铸铁中，黑芯可锻铸铁-06、-12等可用于制造承受冲击、振动和扭转载荷的零件，如汽车和机床零件、管件、内燃机车制动装置等; 珠光体可锻铸铁-06、-04、-02 可制造要求较高强度和耐磨性的零件，如小型曲轴、连杆、齿轮、凸轮轴、活塞环等。白心可锻铸铁在生产中应用较少。
球墨铸铁
组织中含有球状石墨的铸铁称为球墨铸铁。 生产球墨铸铁的方法是在浇注前向铁水中加入球化剂，使铸铁在凝固过程中得到球状石墨。 球墨铸铁比灰铸铁具有高得多的强度、塑性和韧性。 因此，球墨铸铁可以代替钢材制造一些重要零件。 在球墨铸铁牌号中钢材材料，QT代表球墨铸铁。 以下两个数字中的第一组表示最低拉伸强度，第二组表示断裂后最低伸长率。 球墨铸铁QT400-18、QT400-15、QT450-10常用于制造能承受冲击和振动的零件，如汽车和拖拉机轮毂、驱动桥壳、差速器壳、拨叉、中低压阀、气缸等和齿轮箱。 ETC。; QT500-7常用于制造机器悬置、传动轴、飞轮、内燃机油泵齿轮、机车车辆轴承等； QT600-3、QT700-2、QT800-2等用于制造载荷大、受力复杂的设备。 零件，如汽车、拖拉机曲轴、连杆、凸轮轴、缸套、机床主轴、蜗杆、蜗轮、大型齿轮等。
