钢材知识（全）

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钢材知识：角钢
角钢俗称角铁、是两边互相垂直成角形的长条钢材。有等边角钢和不等边角钢之分。等边角钢的两个边宽相等。其规格以边宽×边宽×边厚的毫米数表示。如“∠30×30×3”，即表示边宽为30毫米、边厚为3毫米的等边角钢。也可用型号表示，型号是边宽的厘米数，如∠3#。型号不表示同一型号中不同边厚的尺寸，因而在合同等单据上将角钢的边宽、边厚尺寸填写齐全，避免单独用型号表示。热轧等边角钢的规格为2#-20#。
角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件，也可作构件之间的连接件。广泛地用于各种建筑结构和工程结构，如房梁、桥梁、输电塔、起重运输机械、船舶、工业炉、反应塔、容器架以及仓库货架等。

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钢材知识：圆钢
圆钢是指截面为圆形的实心长条钢材。其规格以直径的毫米数表示，如“ 50”即表示直径为 50毫米的圆钢。
圆钢分为热轧、锻制和冷拉三种。热轧圆钢的规格为5.5-250毫米。其中：5.5-25毫米的小圆钢大多以直条成捆供应，常用作钢筋、螺栓及各种机械零件；大于25毫米的圆钢，主要用于制造机械零件或作无缝钢管坯。

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钢材知识：螺纹钢
钢筋混凝土用钢筋是指钢筋混凝土配筋用的直条或盘条状钢材，其外形分为光圆钢筋和变形钢筋两种，交货状态为直条和盘圆两种。
光圆钢筋实际上就是普通低碳钢的小圆钢和盘圆。变形钢筋是表面带肋的钢筋，通常带有2道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。横肋的外形为螺旋形、人字形、月牙形3种。用公称直径的毫米数表示。变形钢筋的公称直径相当于横截面相等的光圆钢筋的公称直径。钢筋的公称直径为8-50毫米，推荐采用的直径为8、12、16、20、25、32、40毫米。
钢筋在混凝土中主要承受拉应力。变形钢筋由于肋的作用，和混凝土有较大的粘结能力，因而能更好地承受外力的作用。钢筋广泛用于各种建筑结构、特别是大型、重型、轻型薄壁和高层建筑结构。

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钢材知识：槽钢
槽钢是截面为凹槽形的长条钢材。其规格表示方法，如120*53*5，表示腰高为120毫米，腿宽为53毫米的槽钢，腰厚为5毫米的槽钢，或称12#槽钢。腰高相同的槽钢，如有几种不同的腿宽和腰厚也需在型号右边加a b c 予以区别，如25a# 25b# 25c#等。
槽钢分普通槽钢和轻型槽钢。热轧普通槽钢的规格为5-40#。经供需双方协议供应的热轧变通槽钢规格为6.5-30#。槽钢主要用于建筑结构、车辆制造和其它工业结构，槽钢还常常和工字钢配合使用

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钢材知识：热连轧钢板
热连轧钢板、带产品，是以板坯（主要为连铸坯）为原料，经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。从精轧最后一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度，由卷取机卷成钢带卷，冷却后的钢带卷，根据用户的不同需求，经过不同的精整作业线（平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装及标志等）加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。
由于热连轧钢板产品具有强度高，韧性好，易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能，因而北广泛应用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。
随着热轧尺寸精度、板形、表面质量等控制新技术的日益成熟以及新产品的不断问世，热连轧钢板、带产品得到了越来越广泛的应用并在市场上具有越来越强的竞争力。
一般说明
热连轧钢板产品，钢种规格品种繁多，用途广泛，从一般的工程结构至汽车、桥梁、船舶、锅炉压力容器等制造，都得到大量使用。各种不同用途，对钢板的材质性能、表面质量及尺寸、外形精度等要求也各不相同，因此，必须对热轧钢板产品的品种、材质、特性及其用途有所了解，才能做到经济、合理利用。

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钢材理论重量计算方法
◆角钢:每米重量(公斤)=0.00785×(边宽+边厚-边厚)×边厚
◆圆钢:每米重量(公斤)=0.00617×直径×直径(注:螺纹钢和圆钢相同)
◆扁钢:每米重量(公斤)=0.00785×厚度×边宽
◆管材:每米重量(公斤)=0.02466×壁厚×(外径-壁厚)
◆板材:每米重量(公斤)=0.785×厚度
◆有色金属的板材的计算公式为：每平方米重量（公斤）=比重*厚度
◆各种有色金属的比重如下：紫铜板8.9 黄铜板8.5 锌板7.2 铅板11.37 铝板2.8
◆铝花纹板：每平方米重量（公斤）=2.96*厚度
◆紫铜管：每米重量（公斤）=0.02796*壁厚*（外径-壁厚）
◆黄铜管：每米重量（公斤）=0.02670*壁厚*（外径-壁厚）

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钢材知识：钢的来源
钢的源头是铁矿砂，即铁元素（Fe）在自然界中的存在形式，纯粹的铁在自然界中是不存在的，铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种，这些都是铁的氧化物，不同之处在于它们的氧化方式。铁矿砂中的含铁量越高越好，理论上铁矿砂中的最高含铁量在72%左右，含铁量在60%以上称为富铁矿。铁矿砂先在熔炉内还原成铁（铣铁），再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢，废钢也可在炼钢炉熔炼再生。一般钢铁依使用用途制成性质、形状各异的商品，既所谓的钢铁制品。通常钢铁制品是将铁矿石还原，熔解成铣铁（炼铣），铣铁精炼成钢（炼钢），钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品，广义的钢铁制品包含铸铁、铸钢、锻造钢品及钢材加工的制品

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钢材知识：炼 钢
高炉熔出的铣铁碳含量高（C含量3%以上），硅（Si）、磷（P）、硫（S）等不纯物多，产品既硬且脆。把杂质减低炼成强韧性质的钢制品，此过程称为炼钢。炼钢原料除铣铁、废钢外，还有去除不纯物用的熔剂，生石灰、萤石，脱氧剂合金铁等，使钢的品质提高。炼钢方法主要有转炉、电炉、平炉三种，随炼钢炉种类不同使用的原料各异，转炉用以熔铣，电炉以废钢为主原料，平炉使用铣铁和废钢。

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钢材知识：炼钢法
电炉炼钢法电气炉如锅子形状，由炉盖、炉壁、炉床三部分构成，外侧是厚铁板制成，内侧有冷却水管，炉床筑耐火砖与耐火材料，炉体可以前后倾动，炉盖中央有电极垂直插入，可自动调整升降，电极的弧光高热溶解废钢，进行氧化、还原精炼成优质钢品，电气炉又有直流（DC）与交流（AC）两种，直流电炉使用电极一支，交流电炉三支，所以直流电炉电极单位耗用量较低，溶解热效率较好，噪音低。
转炉炼钢法：转炉以熔铣为主原料，精炼时间短，几乎不需燃料，可降低成本，高炉溶解的熔铣置入转炉后吹入高压氧气，将铣铁中的碳素与其它不纯物氧化燃烧去除，可提炼出纯度高的钢，吹氧方式有顶吹、底吹、顶底吹三种。
平炉炼钢法：平炉是平船底形状的反射炉，加入铣铁、废钢、石灰石用燃料加热溶解，以氧气或氧化铁把铣铁中的碳（C）和硅（Si）磷（P）等氧化去除，精炼完成加入硅铁、锰铁、铝去除钢液中的氧气、氮气，炼钢时间较长。近年此法逐渐消失被转炉取代。连续铸造：熔钢不能直接作轧延，必须造块（现已几乎消失）或由连续铸造方式作成扁钢胚、大纲胚、小钢胚等半成品，连铸设备有垂直形、弯曲形、水平形式，设备有分钢槽、铜模、冷却装置、矫直机、引拔机、切断装置等，钢液由盛钢桶流出熔钢到分钢槽，依模型铸成制品，可以冷却后再加热轧延，连铸后不等冷却直接轧延的方法已被采用，能节省能源降低成本。

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一、共析钢、亚共析钢、过共析钢
1.共析钢
碳溶解在铁的晶格中形成固溶体，碳溶解到α――铁中的固溶体叫铁素体，溶解到γ――铁中的固溶体叫奥氏体。铁素体与奥氏体都具有良好的塑性。当铁碳合金中的碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时，剩余出来的碳将与铁形成化合物――碳化铁（Fe3C）这种化合物的晶体组织叫渗碳体，它的硬度极高，塑性几乎为零。
从反映钢的组织结构与钢的含碳量和钢的温度之间关系的铁碳平衡状态图上可见，当碳的含量正好等于0.77%时，即相当于合金中渗碳体（碳化铁）约占12%，铁素体约占88%时，该合金的相变是在恒温下实现的。即在这种特定比例下的渗碳体和铁素体，在发生相变时，如果消失两者同时消失（加热时），如果出现则两者又同时出现，在这一点上这种组织与纯金属的相变类似。基于这个原因，人们就把这种由特定比例构成的两相组织当作一种组织来看待，并且命名为珠光体，这种钢就叫做共析钢。即含碳量正好是0.77%的钢就叫做共析钢，它的组织是珠光体。
2.亚共析钢
常用的结构钢含碳量大都在0.5%以下，由于含碳量低于0.77%，所以组织中的渗碳体量也少于12%，于是铁素体除去一部分要与渗碳体形成珠光体外，还会有多余的出现，所以这种钢的组织是铁素体+珠光体。碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，钢的强度也越低，但塑性越好，这类钢统称为亚共析钢。
3.过共析钢
工具用钢的含碳量往往超过0.77%，这种钢组织中渗碳体的比例超过12%，所以除与铁素体形成珠光体外，还有多余的渗碳体，于是这类钢的组织是珠光体+渗碳体。这类钢统称为过共析钢。

二、有关钢材机械性能的名词
1.屈服点（σs）
钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）
2.屈服强度（σ0.2）
有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
3.抗拉强度（σb）
材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo （MPa）。
4.伸长率（δs）
材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比（σs/σb）
钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
6.硬度
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度（HB）
以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
⑵洛氏硬度（HR）
当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：
HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。
HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。
HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。
⑶维氏硬度（HV）
以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）

三、有关钢的热处理的名词
1.钢的退火
将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。
2.钢的正火
正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除