鋼是以鐵、碳為主要成分的合金,它的含碳量一般小于2.11%。鋼是經濟建設中極為重要的金屬材料。
鋼按化學成分分為碳素鋼(簡稱碳鋼)與合金鋼兩大類。碳鋼是由生鐵冶煉獲得的合金,除鐵、碳為其主要成分外,還含有少量的錳、硅、硫、磷等雜質。碳鋼具有一定的機械性能,又有良好的工藝性能,且價格低廉。因此,碳鋼獲得了廣泛的應用。但隨著現代工業與科學技術的迅速發展,碳鋼的性能已不能完全滿足需要,于是人們研制了各種合金鋼。
合金鋼是在碳鋼基礎上,有目的地加入某些元素(稱為合金元素)而得到的多元合金。與碳鋼比,合金鋼的性能有顯著的提高,故應用日益廣泛。
由于鋼材品種繁多,為了便于生產、保管、選用與研究,必須對鋼材加以分類。按鋼材的用途、化學成分、質量的不同,可將鋼分為許多類:
一.按用途分類
機器零件鋼:滲碳鋼、調質鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼
結構鋼
工程結構鋼:碳素鋼(甲、乙)、特類鋼、普通低合金鋼
工具鋼:刃具鋼、模具鋼與量具鋼。
特殊性能鋼:不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼
二.按化學成分分類
低碳鋼(含碳量≤0.25%)
碳素鋼 中碳鋼(0.25%<含碳量<0.6%)
高碳鋼(含碳量≥0.6%)
低合金鋼(合金元素總含量<5%)
合金鋼 中合金鋼(合金元素總含量=5%--10%)
高合金鋼(合金元素總含量>10%)
三.按質量分類
普通鋼(含磷量≤0.045%、含硫量≤0.055%;或磷、硫含量均≤0.050%)
優質鋼(磷、硫含量均≤0.040%)
高級優質鋼(含磷量≤0.035%、含硫量≤0.030%)
四、按煉制方法分類
平爐鋼(酸性、堿性)
按爐別分 轉爐鋼
電爐鋼
沸騰鋼(脫氧不充分)
鎮靜鋼(脫氧充分)
按脫氧程度分 半鎮靜鋼(介于兩者間)
特殊鎮靜鋼
鋼廠在給鋼的產品命名時,往往將用途、成分、質量這三種分類方法結合起來。如將鋼稱為普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、碳素工具鋼、高級優質碳素工具鋼、合金結構鋼、合金工具鋼等。
常見元素對鋼材性能的影響
鋼的主要元素除鐵、碳外,還有硅、錳、硫、磷等。其它成分是為了使鋼材性能有所區別。以下以字母順序列出重要的鋼材,他們包含以下成分,現將它們的功能特性一并介紹:
碳(Carbon)
存在于所有的鋼材,是最重要的硬化元素。有助于增加鋼材的強度,我們通常希望刀具級別的鋼材擁有0.6%以上的碳,也稱為高碳鋼。
鉻(Chromium)
增加耐磨損性,硬度,最重要的是耐腐蝕性,擁有13%以上的認為是不銹鋼。盡管這么叫,如果保養不當,所有鋼材都會生銹。
錳(Manganese)
重要的奧氏體穩定元素,有助于生成紋理結構,增加堅固性和強度及耐磨損性。在熱處理和卷壓過程中使鋼材內部脫氧,出現在大多數的刀剪用鋼材中,除了A-2,L-6和CPM 420V。
鉬(Molybdenum)
碳化作用劑,防止鋼材變脆,在高溫時保持鋼材的強度,出現在很多鋼材中,空氣硬化鋼(例如A-2,ATS-34)總是包含1%或者更多的鉬,這樣它們才能在空氣中變硬。
鎳(Nickle)
保持強度、抗腐蝕性、和韌性。出現在L-6AUS-6和AUS-8中。
硅(Silicon)
有助于增強強度。和錳一樣,硅在鋼的生產過程中用于保持鋼材的強度。
鎢(Tungsten)
增強抗磨損性。將鎢和適當比例的鉻或錳混合用于制造高速鋼。在高速鋼M-2中就含有大量的鎢。
釩(Vanadium)
增強抗磨損能力和延展性。在許多種鋼材中都含有釩,其中M-2,Vascowear,CPM T440V和420VA含有大量的釩。而BG-42與ATS-34最大的不同就是前者含有釩。
磷(Phosphorus)
是有害元素,降低鋼的塑性和韌性,出現冷脆性,能使鋼的強度顯著提高,同時提高大氣腐蝕穩定性,含量應該限制在0.05%以下。
硫(Sulfur)
通常硫是有害元素,使鋼熱脆性大,含量限制在0.05%以下。但是易切削鋼的硫含量高,可達0.08%~0.40%。