钢

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钢(卷名：机械工程)
steel
　　含碳量在 2.0％以下的铁碳合金。钢具有强度和韧性好、加工成形性好、原材料资源丰富、冶炼容易、价格便宜等优点，是金属材料中应用最广泛的一种。
　　简史 　
　　中国在春秋末期已出现人工锻炼的钢，到东汉时期已掌握了炒钢技术。钢的工业生产方法最早是坩埚法，产量低、成本高，难于满足工业发展的需要。1856年英国的H.贝塞麦发明了转炉炼钢法，它是将空气直接吹入钢液中，以使碳、锰、硅等元素被氧化脱除。这种方法冶炼速度快、能耗少、成本低，可满足工业上的一般应用。但转炉钢含氧、氮量高，品质较差，不能适应重要产品的要求。1856～1864年英国的K.W.西门子和法国的P.┵.马丁发明了平炉炼钢法。平炉炼钢冶炼时脱除硫、磷和氧的条件较转炉好，故平炉钢的品质优于转炉钢。其中酸性平炉钢的气体含量少，夹杂物形态好，品质优于碱性平炉钢。第二次世界大战前，重要的产品如炮筒、发电机轴等都采用酸性平炉钢。1899年法国的P.L.T.埃鲁又发明了电弧炉炼钢法。这种方法，脱除硫、磷、氧的条件好，合金元素成分调整容易，冶炼速度较平炉快，适于生产各类优质合金钢。20世纪50年代以后相继出现了真空除气、电渣重熔、钢包精炼、真空熔炼等精炼技术，使电炉钢的品质更加纯净。电炉钢已取代酸性平炉钢。50年代后，氧气转炉的发展大大改善了转炉钢的品质，氧气转炉钢已基本上取代了平炉钢。
　　分类 　
　　钢的分类方法很多，可按化学成分、冶金品质、金相组织、冶炼方法或用途的不同来分类。
　　按化学成分分类 　
　　可分为碳素钢和合金钢两类。
　　①碳素钢。
　　除铁、碳和限量以内的硅、锰、硫、磷等残余元素外，不含其他合金元素的钢。含碳的高低是决定钢的性能和用途的一个主要因素。含碳量小于0.25％的称低碳钢，它的塑性、韧性和可焊性好，主要用于钢结构件和冲压件等。含碳量在0.25～0.60％之间的称中碳钢，其强度较高，韧性适当，主要用于制造机器结构零件，如齿轮、轴等。含碳量在0.60～1.35％之间的称高碳钢，其强度和硬度高，耐磨性好，但塑性和韧性低，主要用于制造各种工具、刀具、弹簧和耐磨零件等。
　　②合金钢。
　　在碳素钢的基础上有目的地加入一种或几种合金元素的钢。常用的合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、硼等。加入合金元素可使钢的性能产生预期的变化，如提高淬透性和综合机械性能，改善低温韧性，并使钢具有特殊的物理、化学性能和耐蚀性、耐热性等。合金钢按合金元素总含量的多少又可分为：低合金钢（一般合金元素的总含量小于 5％）；中合金钢（合金元素总含量为5～10％）;高合金钢（合金元素总含量大于10％）。
　　按冶金品质的高低分类 　
　　可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。钢的品质主要取决于钢中气体和有害杂质硫、磷等含量的多少。它们的含量虽仅为万分之几甚至百万分之几，但对钢的性能影响很大。例如钢中含氢量超过百万分之五时就会使大型锻件形成内部微裂纹（白点）而使锻件报废，硫的含量高时，对钢的锻造性、可焊性、疲劳强度等均产生不良影响；磷的含量高时，使钢的韧性、可焊性、低温韧性等下降。普通钢中的磷、硫含量均≤0.050％;优质钢中磷、硫含量均≤0.040％;高级优质钢中磷、 硫含量均≤0.030％。在滚动轴承钢和汽轮发电机的大锻件中，磷、硫的含量常≤0.010％。
　　按冶炼时所用的炉型分类 　
　　可分为：①平炉钢。包括酸性平炉钢、碱性平炉钢。②转炉钢。包括空气转炉钢、氧气转炉钢。③电炉钢。包括电弧炉钢、电渣炉钢、真空感应炉钢、真空自耗炉钢、电子束炉钢等。
　　按脱氧程度分类 　
　　可分为：①沸腾钢。由于钢液脱氧不完全，在钢锭凝固过程中会放出一氧化碳而使液面形成沸腾现象，故称沸腾钢。沸腾钢由于含氧量高，低温和时效脆性大，不宜作低温构件和重要构件。②镇静钢。钢液脱氧完全，其性能优于沸腾钢。优质碳素钢和合金钢均属镇静钢，用以制作重要的构件和机械零件。
　　按用途分类 　
　　可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。①结构钢。包括工程用钢和机械制造用钢。工程用钢：包括普通碳素钢和低合金高强度钢。机械制造用钢：包括调质钢、表面硬化钢（包括渗碳钢、渗氮钢、低淬透性钢）、易切削钢、弹簧钢和滚动轴承钢等。②工具钢。工具钢包括碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢（见高速钢）。③特殊性能钢。包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
　　钢号表示法 　
　　为了便于识别各类钢材的主要成分、性能和用途，各国都有自己的钢号表示法。表为中国常用钢号表示法举例。