钢铁材料概述及其应用

钢铁材料概述及其应用

钢铁是铁与碳、硅、锰、磷、硫以及少量的其他元素所组成的合金。其中除铁外，碳的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。

钢铁工业是最重要的基础工业，是其他工业发展的物质基础。钢铁工业的发展也有赖于煤炭工业、采掘工业、冶金工业、动力、运输等工业部门的发展。由于钢铁工业与其他工业的关系十分密切，因此许多国家都把发展钢铁工业放在十分重要的地位。

2007年，全球钢铁产量达13.45亿吨。其中我国铁、钢、材产量分别达到4.69 亿吨、4.89亿吨和5.65 亿吨。占全球钢产量份额由 2000年的 15.0%，提高到了 2007年的36.4%。

钢铁按化学成分分类可分为碳素钢和合金钢。碳素钢是指钢中除铁、碳外，还含有少量锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金，按其含碳量的不同可分为：低碳钢（wc≤0.25%）、中碳钢（0.25%0.60%）。合金钢是指为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，加入一些合金元素而炼成的钢，如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。按其合金元素的总含量，可分为低合金钢（η≤5%）、中合金钢（5%<η<10%）、高合金钢（η>10%）。

按冶炼设备分可分为转炉钢、平炉钢、电炉钢。

按钢的品质分可分为普通钢（ws一般≤O.05%，wP≤0.045%）、优质钢（ws、wp≤0.04%）、高级优质钢（ws≤O.03%，wP≤0.035%）。

按钢的用途分可分为结构钢（建筑及工程用结构钢、机械制造用结构钢）、工具钢（碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢等）和特殊钢（不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、高电阻合金、耐磨钢、磁钢等）。

按制造加工形式分可分为铸钢、锻钢、热轧钢、冷轧钢和冷拔钢。

下面简要概述具有代表性的钢铁材料的应用：

碳素结构钢是指wc<0.38% ，ws，wp>0.035%的碳钢，可轧制成钢筋、钢板、钢管，用做螺钉、螺帽、铆钉等，也可做桥梁、建筑物等构件。

优质碳素结构钢是指wc<0.70%，ws，wp<=0.035%的碳钢，主要用来制造各种机器零件，如齿轮、轴类、套筒、弹簧等。

碳素工具钢的碳质量分数在0.65%～1.35%之间的碳钢，用来制造各种刃具、量具、模具，如（冲头、凿子、锤子、钻头、刨刀、丝锥、手锯条、锉刀、刮刀等）。

低合金高强度结构钢，碳质量分数不超过0.20%，合金元素以锰为主，主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。

合金渗碳钢碳质量分数一般为0.10%～0.25%，零件表层含碳量较高，可达0.85～1.05％，主要合金元素有Cr、Ni、Mn、B等，以提高淬透性。主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。

合金调制钢含碳量在0.25～0.50％之间，主加合金元素Cr、Mn、Ni、Si等，常用于制造汽车、机床上的主要零件，如机床的连杆、齿轮、传动轴等。

弹簧钢，含碳量在0.40～0.70％之间，主加元素Si、Mn、Cr，用来制造弹簧等弹性部件。

滚动轴承钢含碳量在0.95～1.15％之间，铬为基本合金元素，主要用来制造滚动轴承的滚动体、内外套圈等。