碳素钢简介
第一部分碳素钢
一.钢和铁的区别:
铁和钢是我们生活中许多常见的物质的组成材料，它们的存在在很大程度上“加固”了我们的生活的结构，认识、了解它们将有助于我们更清楚的认识生活、改造生活。
铁的合金
首先应该知道铁和钢的区别在于它们含碳量的不同（分别为2%-4.3%和0.03%-2%），然后还要了解铁和钢各自的分类情况，重点放在各种物质的俗名和实际用途上，如铸造生铁俗名灰口铁，常用于制造各种铸件等。这一部分的学习应该以对比为主，虽然其中的数据理论不多，但我们要加以重视，因为考试中常以常识类选择题的形式出现。
炼铁
铁的矿石有很多种:磁铁矿、赤铁矿等，对于这些矿石所对应的主要成分大家应该知道，否则在出现类似“写出用一氧化碳还原磁铁矿的反应方程式”的题目时，就会不知所措的。接下来要对炼铁的主要反映原理加以了解，即利用还原剂将铁还原出来，要注意对试验的现象的表述——“红棕色的粉末变成黑色”（这是考试的常有内容）。由此及彼，高炉中炼铁的原理也大致如此。对于实际生产中的一些知识，首先应该了解高炉的基本结构“五炉、两进口、三出口”，及各部分发生的化学反应、炉渣的生成反应等，需要注意的是：高炉煤气的成分为一氧化碳、二氧化碳和氮气等的混合气体，需经过净化才能排出，它是很好的气体燃料。
炼钢
炼钢和炼铁都是利用氧化还原反应进行的，但是两者在反应对象上有很大的区别：炼铁是将铁还原出来，而炼钢则是将生铁中的过量碳和其他杂质除去，所以两者在实际操作中有联系也有区别。
炼钢的方法主要有三种：转炉、电炉和平炉。其中转炉炼钢法运用比较普遍。我们不需要记忆其具体的操作过程（只需导致了解），但对于其中发生的反应，如：氧化铁单质、除去杂志和脱氧等要加以注意。在炼钢过程中还会出现大量的棕色蒸气，它的成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳，必须加以净化。
二．定义及分类
主要指力学性能取决于钢中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳素钢。
碳钢也叫碳素钢，含炭量WC小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。
碳素结构钢又分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC ≤ 0.25%）,中碳钢（WC0.25%——0.6%）和高碳钢（WC>0。6%）按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）. 一般碳钢中含碳量较高则硬度越高，强度也越高，但塑性较低
二.碳素结构钢
碳素结构钢根据质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢
1.普通碳素结构钢平均含碳量Wc=0.06~0.38%,纲中的有害物质和非金属夹杂物教多.通常是扎制成钢板或各种型材(圆钢,方钢,共字钢,钢筋等.
普通碳素结构钢的牌号有代表屈服点的汉语拼音字母+屈服点数值+质量等级符号+脱氧
方法符号等.
牌号中”Q”表示”屈”;A,B,C.D表示质量等级,它反映了碳素钢结构钢中有害杂质(磷、硫)含量的多少,,C,D级磷、硫含量最低,质量好,可作为重要焊接结构钢
脱氧方法符号F表示沸腾钢,b表示半镇静钢,Z表示镇静钢,TZ表示、特殊镇静钢
主要牌号:
2.优质碳素结构钢
硫、磷含量很低,非金属夹杂物也较少,一般是在热处理后使用.
优质结构碳素钢的牌号用两位数字表示:数字表示钢中平均碳质量分数的万倍,如40钢表示Wc-0.40%
根据钢中锰的含量不同,分为普通含锰量钢(Wm n＜0.80%和较高含锰量钢
(Wmn=0.70-1.00%)
3.碳素工具钢
要求有高硬度和高耐磨性.而且须经淬火和低温回火,如T7,T8
碳素工具钢牌号是用字母”T”(为碳的汉语拼音)+数字表示钢中平均碳含量分数的千倍,碳素工具钢都是优质钢,若为高级优质碳素工具钢,则在钢后面加字母”A”,如T7A
4.铸造碳钢
“ZG”系”铸造”二字汉语拼音字首,后面数字为屈服强度(MPa),第二组数字为抗拉强度(MPa)
第二部分合金钢
第三部分常用国家钢铁牌号简介
一．美国钢铁牌号
(一).美国钢铁牌号及表示方法，具体包含4个部分，
AISI(American Iron and Steel Institute)，ASTM(American Society for Testing and Material)，UNS(Unified Numbering System for Metal and Alloys)，SAE(Society of Automotive Engineers)标准，几个部分的钢号：1结构钢，2轴承钢，3工具钢，4不锈钢和耐热钢
美国钢铁产品的标准比较多，主要有以下几种：
ANSI美国国家标准AISI 美国钢铁学会标准
ASTM美国材料与试验协会标准ASME美国机械工程师协会标准
AMS航天材料规格（美国航空工业最常用的一种材料规格，由SAE制定）
API美国石油学会标准AWS美国焊接协会标准
SAE美国机动车工程师协会标准MIL美国军用标准
QQ美国联邦政府标准
（二）.对上述标准难以一一介绍他们的牌号表示方法。只对使用比较广泛的ANSI，ASTM，SAE和AISI几种标准的牌号表示方法，作重点介绍。
ANSI（美国国家标准）牌号表示方法
a.标准代号＋字母类号＋序号＋颁布年份
如：ANSI A58.1?1982
b.标准代号＋断开号＋原专业标准号＋序号＋颁布年份
如：ANSI/UL 560-1980
c.如果某个ANSI标准在内容上有补充，其补充件的表示方法是在原标准序号的后面加一英文小写字母。a表示第一次补充，b表示第二次补充。
如：ANSI Z21.17-1979家用煤气转换燃烧器。
ANSI Z21.17a-1981家用煤气转换燃烧器第一次补充件
d.对于经过复审，被重新确认为继续有效的ANSI标准，一般在该标准号后面注确认年份。如：ANSI B27.6-1972（R 1983），表示1972年的ANSI B27.6标准在1983年复审后，重新确认有效，其内容毫无变化。
（三）ASTM标准中铸铁、铸钢和锻钢表示方法
铸铁
a.一般灰口铸铁
一位和二位数组，例：26、40、50
第一位数为序号，第二位数表示最低抗拉强度值（1000Psi），有时在数字后加字母表示尺寸
种类
b.阀们管配件灰口铸铁用A、B、C字母表示
c.球墨铸铁
六位三组数，例80-5506
第一组数：最低抗拉强度值（1000PSi）
第二组数：最低屈服强度值（1000PSi）
第三组数：最小伸长率（％）
d.可锻铸铁
五位数组，例：32510、5005
e.奥氏体铸铁
D-数字序号＋字母类号，例：D-3B
f.机动车用灰口铸铁
G＋四位数字组
四位数组：缩小10倍的最低抗拉强度值（PSi）
g.汽车用可锻铸铁
M＋四位数字组
前两位数：最小屈服强度（1000PSi），后两位数：最小伸长率（％）h.耐磨铸铁
百分数＋元素符号＋HC（或LC）例：20%-Cr-Mo-LC
百分数代表第一位元素含量。HC：高含碳量，LC：低含碳量
铸钢
a.碳素钢和合金钢
1. 数字序号＋字母代号，例1Q、4QA、15N
2. 最低抗拉强度值
A-退火，Q-淬火加回火，N-正火加回火，QA-淬火加回火后强度较高状态单位：1000PSi
b.高强度铸钢
最低抗拉强度值—屈服强度值例：90-60
表示单位均为：1000PSi
c.奥氏体铸钢字母（B或C）—数字序号
d.高温受压合金铸钢C＋数字序号
e.好问或耐蚀用高合金铸钢
字母组＋平均含碳量＋元素符号，例：CF8M、HK40、CD41MCu
f.低温受压用铸钢
LC＋字母（A、B、C）或数字
数字表示含镍量。A、B、C表示碳素钢或含锰碳素钢
一般用压铸钢锻件
A＋大写字母＋类号
A、B、C—按材料强度大小分类
(四)ASTM、SAE和AISI标准中碳素钢和合金钢牌号表示方法
在ASTM、SAE、AISI标准中，碳素钢和合金钢牌号的表示方法基本相同。大都采用四位阿拉伯数字表示，间或在中间或末尾加入字母。例如：1005，94B15，3140等。四位数字中的前两位数字表示钢种类型极其主要合金元素含量。后两位数字表示钢的平均含碳量为万分之几的数值。
1. 第一位数（或第一、二位数）表示如下类别号：1—碳素钢，2—镍钢，3—镍铬钢，4—钼钢，5—铬钢，61—铬钒钢，8—低镍铬钢，92—硅锰钢，93、94、97、98—铬镍钼钢。
2. 第二位数（类别号为二位数者无此项）表示如下钢种或合金元素含量：
碳素钢：0—一般碳素钢,1—易切削钢，3—锰结构钢。
钼钢：1—铬钼钢，3和7—镍铬钼钢，6和8—镍钼钢，0、4、5—含Mo量不同的钼钢。
镍和镍铬钢：用百分数表示平均含镍量。
铬钢：0—铬含量较低，1—铬含量较高。
低镍铬钢：6、7、8、1表示镍和铬含量一定，钼含量不同。6表示钼含量0.15～0.25，7表示钼含量0.2～0.3，8表示钼含量0.3～0.4，1表示钼含量0.08～0.15。
3. 第三、四位数表示含碳量平均值，以万分之几表示
有些钢号中间插入B或L：B—含硼钢，L—含铅钢。
末尾加“H”时，表示对淬透性有一定要求的钢种。有些加前置字母“M”或“MT”：M—机械级，MT—机械用管材。
(五) 不锈钢和耐热钢牌号表示方法
这类钢材主要采用AISI标准的编号系统，牌号由三位阿拉伯数字组成，第一位数表示钢的类别。第二、三位数表示顺序号。
钢的类别号：1—沉淀硬化不锈钢，2—Cr-Mn-Ni-N 奥氏体钢，3—CrNi 奥氏体钢，4—高铬马氏体和低碳高铬铁素体钢，5—低碳马氏体钢。
(六) ASTM/SAE工具钢牌号表示方法
ASTM和SAE标准中工具钢牌号由材料类别字母加数字顺序号组成。例如A10、D7和F2等。其类别字母含义见本节英国部分中“英国和美国标准中工具钢材料类别代号说明”。
(七) UNS编号系统
UNS是“UNFIED NUMBERING SYSTEM”（统一编号系统）的缩写。这是由美国机动车工程师学会（SAE）和美国材料与试验协会（ASTM）于1967年共同设计的一种简便的编号系统，其目的在于代替或至少补充现行各标准的产品牌号系统。目前该编号系统已在SAE和ASTM标准中形成文件加以详细说明。SAE标准号为J1086，ASTM标准号为E527，名称为“金属和合金编号推荐方法（UNS）”。UNS编号系统的编号方法是由一个字母和五位数字组成。
UNS编号系统使牌号的对照比较简单明了，但并非各国所有的牌号都能在UNS编号系统中找到相同或相似的牌号。这是因为UNS编号系统基本上是反映美国的状况，而且目前UNS编号数量还有限，加上各国在合金化物点、要求等方面情况各异，所以，美国以外的众多外国牌号，尚不能在UNS编号系统中找出相同或相似的牌号。
UNS系统工分18大类，见下表。
有色金属和合金黑色金属和合金
A00001～A99999铝和铝合金
C00001～C99999铜和铜合金
E00001～E99999稀土和稀土类合金（细分18小类）
L00001～L99999低熔点金属和合金（细分14小类）
M00001～M99999其他有色金属和合金细分12小类）
N00001～N99999镍和镍合金
P00001～P99999精密金属和合金（细分8小类）
R00001～R99999活性和耐热金属与合金
Z00001～Z99999锌和锌合金
D00001～D99999规定机械性能的钢
F00001~F99999灰铸铁、可锻铸铁、珠光体可锻铸铁、球墨铸铁
G00001～G99999AISI和SAE碳素钢和合金钢（工具钢除外）
H00001～G99999AISI H-钢
J00001～J99999铸钢（工具钢除外）
K00001～K99999其他钢材和黑色合金
S00001～S99999耐热钢和耐腐蚀（不锈）钢本文来自:https://www.360docs.net/doc/209513222.html,
T00001～T99999工具钢
W00001～W99999金属焊料、药皮焊条和管形电极（按焊接熔敷金属成分分类）
二．日本牌号JIS(Japanese Industrial Standard)日本工业标准
日本金属材料牌号表示方法
(一)、日本有色金属的牌号表示方法
日本JIS 标准编号由JIS 、字母类号、数字类号、序号和制定年份组成。牌号基本上由材料类别字母代号、数字组和产品形状代号组成。有关金属材料的牌号表示方法、产品形状代号、铜材和铝材的状态代号分别见下列各表。
JIS 标准中有色金属牌号
有色金属产品形状代号及名称
铜和铜合金状态代号及名称
铝和铝合金热处理状态代号及名称（也适用于镁合金）
有色金属及其合金牌号（代号）
二、日本黑色金属的牌号表示方法
1.日本（JIS ）钢铁牌号表示方法简介
1.1 日本钢铁牌号表示方法概述
大约是在1949 年以前，日本钢铁牌号是按JES 标准规定表示的，现行钢铁牌号是按JIS 标准规定表示的。
JIS （Japanese Industrial Sandard ）是日本工业标准的代号。日本钢铁牌号表示方法，在JIS 工业标准中没有专门的标准，在各类标准中出现的牌号有其特点是：有仅能表示出钢类，同时也可表示出钢材种类，有的还可表示出用途等。
牌号一般由三部分组成。
第一部分为前缀字母S 表示钢（Steel ）,F 表示铁（Ferrum ）。
第二部分采用英文字母或假名拼音的罗马字母，表示用途、钢材种类及铸锻件制品等。如SC 为铸钢，FC 表示灰铸铁等。K 表示工具，U 表示特殊用途。有时用两个或几个字母组合起来表示钢的品种和类别，如SKS 表示合金工具钢（其中的一种）、SUJ 表示高碳铬轴承钢，SNCM 表示Ni — Cr — Mo 钢等。
第三部分为数字，用来表示钢类或钢材序号或坑拉强度最低值（≥××× MPa ）如SS400 表示碳素结构钢，其最低抗拉强度值为400Mpa 。在牌号组成主体之后，根据需要，有时附加表示钢材形状、制造方法及热处理等的后缀字母，以示区别。
1.2 各类钢牌号表示方法
1.2.1 普通结构钢牌号表示方法
SS ×××普通结构钢的牌号。第一个S 表示钢（Steel ），第二个S 表示结构的（Structural ），×××表示抗拉强度最低值（××× MPa ），JIS G3101 标准中有SS330 、SS440 、SS490 和SS540 四种牌号。
焊接结构用碳素钢用SM490A 等表示牌号，M 代表中碳，后缀 A 表示质量等级。JIS G3106 标准中有400 、490 、520 和570 四个强度等级的多个牌号。前三个等级的钢仅控制P 、S 含量，后一个强度等级的钢尚需控制C 和Mn 的含量。Y 表示抗拉强度相同的钢，屈服点值略高于同类牌号的钢，除后缀 A 外，尚可加后缀B 、 C 。
1.2.2 机械制造用结构钢牌号表示方法
这类钢包含了我国的优质碳素结构钢和合金结构钢，下面介绍碳含量的数字代号。
结构钢牌号后面两位数字表示碳含量表示百分数平均值× 100 2 ，小数点数字全部略去取整数。当数值<10 时，前面要加“ 0 ”，凑足两位数。如果两个牌号的主要合金元素符号、元素和碳含量的代号相同时，则对合金元素含量较高的钢牌号采取×× +1 的办法来解决，以示区别。碳含量的数字代号见表1-17 。
表1-17 碳含量的数字代号
（1）优质碳素结构钢表示方法S45C 和S20CK 表示两种优质碳素结构钢牌号，可将其分为三部分。牌号中S 为钢（Steel ），45 和25 分别表示平均碳含量× 100 2 的整数值，即碳含量的数字代号，C 表示碳（Carbon ），CK 表示表面硬化钢（渗碳钢），C —— Carbo ，K —— Case hardening ，这里用两个C 表示不便，故把的C 转化为K ，其读音类似。
（2）合金结构钢牌号表示方法
合金结构钢牌号组成部分如下：
单元合金结构钢采用国际化学元素符号表示主要合金元素，如SMn 、SCr 等。多元合金结构钢，除Mn 外均采用单个字母表示主要合金元素，国际化学元素符号简化为：Cr —— C 、Ni —— N 、Mo —— M 、Al —— A 等，各钢组符号见表1-18 。主要合金元素含量数字代号：根据元素含量高低，采用表1-19 中偶数字为数字代号。
表1-18 钢组与符号
表1-19 主要合金元素含量（质量分数）数字代号
( 续)
注：按极限数值表示方法“≤”为修正后符号。
附加符号分为两类，均采用英文字母。第一类是基本牌号中加入特殊元素，如易切削钢中加铅，则加注L ；第二类为保持特殊性能，如保淬透性，牌号尾部加注H 。新旧牌号对照示例见表1-20
表1-20 新旧牌号对照示例
（3）易切削钢牌号表示方法用牌号SUM ××表示易切削钢。××为两位数字，第一位数字表示钢的类别，1 、2 、3 、4 分别表示含硫易切削钢，提高硫、磷含量的易切削钢，提请碳含量的硫易切削钢和碳锰易切削钢。第二位数字为序号。含铅的易切削钢在牌号末尾加字母L 。
（4）冷镦钢牌号表示方法JIS G3507 为冷镦用碳素钢盘条标准。牌号用SWRCH00 ×表示，牌号中00 表示碳平均含量值，×表示脱氧方法不同的钢，R 表示沸腾钢，A 表示铝镇静钢，K 表示镇静钢。
（5）不锈钢牌号表示方法牌号用SUM ×××表示。×××为三位数字编号，相似于美国的2 ××、3 ××等数字系列。
超低碳不锈钢在牌号尾部加字母L ；含有Ti 、Se 和N ；两个化学成分相近，而个别元素含量略有差别的不锈钢，可在数字后用J1 和J2 加以区别。
（6）耐热钢牌号表示方法SUH 加数字表示耐热钢牌号。在现行标准中仍有部分牌号采用原来的序号（一位或两位数字），另一部分则与不锈钢牌号表示相同。
（7）工具钢牌号表示方法
1）碳素工具钢用SK ××表示牌号。××表示碳含量的平均值，JIS 4401-2000 标准中共有SK140 等11 个牌号。
2）JIS G4404-2000 为合金工具钢标准，SKS ×（×）（一位或两位数字）表示刃具用钢和耐冲击工具用钢；SKD ×和SKT ××表示热作模具钢；冷作工具钢有SKS ×（×）和SKD ×（×）两种牌号。
标准已开始有与国际标准牌号并存的情况存在，如SKT4 （55MCrV7 ）和SKD10 （X153CrMoV12 ）等。
3）JIS G4403 — 2000 高速工具钢标准中分钨系高速工具钢、粉末冶金高速工具钢和钨钼系高速工具钢。牌号均为SKH 加一位或两位数字组成。
（8）弹簧钢牌号表示方法JIS G4805 标准中用SUP ×（×）表示牌号，×（×）为数字序号。序号相同的两个牌号，可在一个牌号尾部加A ，以示区别。
（9）高碳铬轴承钢牌号表示方法JIS G4805 标准中用SUJ ×表示高碳铬轴承钢牌号，其中共有五个牌号。其中SUJ3 和SUJ5 牌号中Si 、Mn 含量较高。
1.2.3 锻件牌号表示方法
锻件用钢牌号前边冠有锻件符号SF ，其后字母代表类别，数字有单个或组合数字，有的牌号末尾还加一定的特殊符号。有关标准及牌号示例见表1-21 。
表1-21 锻件标准名称与牌号示例
1.2.4 铸钢牌号表示方法
SC 表示铸钢，各种不同标准规定有不同用途铸钢，牌号示例见表1-22 。
另JIS G7821 — 2000 一般工程用铸钢标准等效采用国际标准，其牌号为200 — 400 （W ）等，无后缀字母W 者为不保证焊接性能用钢。
表1-22 铸钢标准名称与牌号示例
1.2.5 铸铁牌号表示方法
FC 为铸铁代号。FC ×××为铸铁牌号，×××表示抗拉强度最低值FCD 为球默铸铁代号，FCM 为可段铸铁代号，随后B 、W 和分别表示黑心、白心和珠光体。它们与两组成牌号，前组数字表示抗拉强度最低值（××× Mpa ），后组3 ）数字表示断后伸长率最低值（×× % ）。
FCA 和FCD 分别为片状石默型和球状石默型奥氏体铸铁的代号，后加不同国际化学元素及含量组成牌号。