鋼種

鋼種一般分為以下幾類，並簡單介紹其用途：

各牌號碳素結構鋼的主要用途：

1.牌號Q195，含碳量低，強度不高，塑性、韌性、加工性能和焊接性能好。用於軋制薄板和 盤條。冷、熱軋薄鋼板及以其為原板製成的鍍鋅、鍍錫及塑料複合薄鋼板大量用用屋面板、裝飾板、通用除塵管道、包裝容器、鐵桶、儀錶殼、開關箱、防護罩、火車車廂等。盤條則 多冷拔成低碳鋼絲或經鍍鋅製成鍍鋅低碳鋼絲，用於捆綁、張拉固定或用作鋼絲網、鉚釘等。

2.牌號Q215，強度稍高於Q195鋼，用途與Q195大體相同。此外，還大量用作焊接鋼管、鍍鋅 焊管、爐撐、地腳螺釘、螺栓、圓釘、木螺釘、沖制鐵鉸鏈等五金零件。

3.牌號Q235，含碳適中，綜合性能較好，強度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣 泛。常軋製成盤條或圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼、窗框鋼等型鋼，中厚鋼板。大量用用建築及工程結構。用以製作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋樑、車輛、鍋 爐、容器、船舶等，也大量用作對性能要求不太高的機械零件。C、D級鋼還可作某些專 業用鋼使用。

4.牌號Q255，性能與Q235差不多，強度稍有提高，塑性有所降低。應用不如Q235廣泛，主要 用作鉚接與檢接結構。

5.牌號Q275，強度、硬度較高，耐磨性較好。用於製造軸類、農業機具、耐磨零件、鋼軌接 頭夾板、墊板、車輪、軋輥等。

各牌號低合金高強度結構鋼的主要用途：

低合金高強度結構鋼舊標準稱低合金結構鋼，又叫普通低合金結構鋼。

1.牌號Q295鋼，鋼中只含有極少量的合金元素，強度不高，但有良好的塑性、冷彎、焊接 及耐蝕性能。主要用於建築結構，工業廠房，低壓鍋爐，低、中壓化工容器，油罐，管道，起重機，拖拉機，車輛及對強度要求不高的一般工程結構。

2.牌號Q345、Q390鋼，綜合力學性能好，焊接性能、冷熱加工性能和耐蝕性能均好，C、 D、E級鋼具有良好的低溫韌性。主要用於船舶，鍋爐，壓力容器，石油儲罐，橋樑，電站設 備，起重運輸機械及其他較高載荷的焊接結構件。

3.牌號Q420鋼，強度高，特別是在正火或正火加回火狀態有較高的綜合力學性能。主要 用於大型船舶，橋樑，電站設備，中、高壓鍋爐，高壓容器，機車車輛，起重機械，礦山機 械及其他大型焊接結構件。

4.牌號Q460鋼，強度最高，在正火，正火加回火或淬火加回火狀態有很高的綜合力學性 能，全部用鋁補充脫氧，質量等級為C、D、E級，可保證鋼的良好韌性的備用鋼種。用於各 種大型工程結構及要求強度高，載荷大的輕型結構。

優質碳素結構鋼的特性和用途：

優持碳素結構鋼簡稱碳結鋼、俗稱優鋼。是各種機器的零部件製造用鋼。

1. 08和08F鋼，用於軋制薄板，深沖製品、油桶、高級搪瓷製品，也可用於製作管子，墊片及心部強度要求不高的滲碳和氰化零件，電焊條等。

2. 10和10F鋼，用4mm以下冷壓深沖製品，如深沖器皿、炮彈彈體。也可製造鍋爐管、油 桶頂蓋及鋼帶、鋼絲、焊接件、機械零件。

3. 15和15F鋼，用於製造機械上的滲碳零件、緊固零件、沖鍛模件及不需熱處理 的低負荷零件，如螺栓、螺釘、法蘭盤及化工機械用貯器、蒸汽鍋爐等。

4. 20鋼，用於不經受很大應力而要求韌性的各種機械零件，如拉杆、軸套、螺釘、起重 鉤等；也可用於製造在60大氣壓、450℃以下非腐蝕介質中使用的管子、導管等；還可以用於心部強度不大的滲碳及氰化零件，如軸套、鏈條的滾子、軸以及不重要的齒輪、鏈輪等。

5. 25鋼，用作熱鍛和熱衝壓的機械零件，金屬切削機床上氰化零件，以及重型和中型機 械製造中負荷不大的軸、輥子、連接器、墊圈、螺栓、螺帽等，還可用作鑄鋼件。

6. 30鋼，用作熱鍛和熱衝壓的機械零件、冷拉絲，重型和一般機械用的軸、拉杆、套環、以及機械上用的鑄件，如汽缸、汽輪機機架、軋鋼機機架和零件、機床機架及飛輪等。

7. 35鋼，用於製作熱鍛和熱衝壓的機械零件，冷拉和冷頂鍛鋼材，無縫鋼管、機械製造 中零件、鑄件、重型和中型機械製造中的鍛制機軸、壓縮機汽缸、減速器軸，也可用來鑄造 汽輪機機身、飛輪和均衡器等。

8. 40鋼，用於製造的機器運動零件，如輥子、軸、連桿、圓盤等。以及火車的車軸，還 可用於冷拉絲、鋼板、鋼帶、無縫管等。

9. 45鋼，用以製造蒸汽透平機、壓縮機、泵的運動零件；還可代替滲碳鋼製造齒輪、軸、活塞銷等零件(零件需經高頻或火焰表面淬火)；並可用作鑄件。?

10. 50鋼，用於製造耐磨性要求高、動載荷及衝擊作用不大的零件，如鑄造齒輪、拉杆、軋輥等；製造比較次要的彈簧、農機上的掘土犁鏵、重負荷的心軸與軸等，並可製造鑄件。

11. 55鋼，用於製造連桿、軋輥、齒輪、扁彈簧、輪圈、輪緣等，也可作鑄件。

12. 60-65鋼，用於製造彈簧、彈簧圈、各種墊圈、離合器以及製造一般機械中的軸、軋 輥、偏心軸等。

13. 70-85鋼，用來製造彈簧和發條、製造鋼絲繩用的鋼絲及高硬度的機件、如犁、鏵、電車車輪等。

14. 15Mn-25Mn鋼，用於製造中心部分的機械性能要求較高且需滲碳的零件。

15. 30Mn-35Mn鋼，主要用來製造螺拴、螺帽、螺釘槓桿、掣動踏板等。並可用冷拉製造在 高應力下工作的細小零件，如農機上的鉤、環、鏈等。

16. 40Mn-45Mn鋼，用於製造承受疲勞負荷下的零件，如曲軸、連桿等；也可用作高應力下 工作的螺釘、螺帽等。

17. 50Mn-55Mn鋼，用於製造耐磨性要求高、在高負荷下熱處理的零件，如齒輪、齒輪軸、摩擦盤、滾子及彈簧。

18. 60Mn-70Mn鋼，用於製造彈簧及犁鏵等。

合金結構鋼簡稱合結鋼，是在優質碳素結構鋼的基礎上，適當地加入一種或數種合金元素(總量<5%)而製成的鋼種。

易切削結構鋼簡稱易切鋼，是含有少量易削元素，具有良好的被切削加工性能的鋼種。

1.Y12硫磷複合低碳易切削鋼，是現有易切削鋼中磷含量最多的一個鋼種。常用於製造對力學性能要求不高的各種機器和儀器儀錶零件，如螺栓、螺母、銷釘、軸、管接頭等。

2.Y12Pb含鉛易切削鋼，被切削加工性好，不存在性能上的方向性，並有較高的力學性能，常用於製造較重要的機械零件、精密儀錶零件等。

3.Y15複合高硫低硅易切削鋼，是我國自行研製成功的鋼種，被切削性高於Y12鋼，常用於制 造不重要的標準件，如螺栓、螺母、管接頭、彈簧座等。

4.Y15Pb同Y12Pb，被切削加工性更好。

5.Y20低硫磷複合易切削鋼，被切削加工性優於20鋼而低於12鋼，可進行滲碳處理，常用於 製造要求表面硬、心部韌性高的儀器、儀錶、軸類耐磨零件。

6.Y30低硫磷複合易切削鋼，力學性能較高，被切削加工性也有適當改善，可製造強度要求 較高的標準件。

7.Y35同Y30鋼，可調質處理。

8.Y40Mn高硫中碳易切削鋼，有較高的強度、硬度和良好的被切削加工性，適於加工要求剛 性高的機床零部件，如機床絲杠、光杠、花鍵軸、齒條等。

9.Y45Ca鈣硫複合易切削鋼，不僅被切削性好，而且熱處理后具有良好的力學性能，適於制 造較重要的機器結構件，如機床齒輪軸、花鍵軸、拖拉機傳動軸等。

彈簧鋼是用於製造彈簧或其他彈性元件的鋼種，按成分分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼。

滾動軸承鋼簡稱軸承鋼或滾珠鋼，是用於製造各種滾動軸承的套圈和滾動體的鋼種。

碳素工具鋼簡稱碳工鋼，其冷、熱加工性能，耐磨性能好，價格低廉，在工具鋼中是被 廣泛採用的鋼種。

1. T7鋼，為亞共析鋼，淬火回火后具有較高的強度和韌性，且有一定的硬度，但熱硬性低，淬透性差、淬火變形大。常用於製造能承受振動和撞擊，要求較高韌性，但切削性能要求 不太高的工具，如鑿子、沖頭等小尺寸風動工具，木工用鋸和鑿，簡單膠木模、鍛模、剪刀、手錘、鐮刀等。

2. T8鋼，為共析鋼，淬火回火后具有較高的硬度和耐磨性，但熱硬性低，淬透性差、加熱 時容易過熱，變形也大，塑性強度也較低。常用於不受大衝擊，需要較高硬度和耐磨性的工 具，如簡單的模子和沖頭、切削軟金屬的刀具、木工用的銑刀和斧、鑿、鏨、圓鋸片以及鉗 工裝配工具、虎鉗鉗口等。

3. T8Mn鋼，性能同T8近似，但因加入了錳，淬透性較好，淬硬層較深。用途同T88，但可製造斷面較大的工具。

4. T9鋼，性能同T8，但因碳含量較高一些，故硬度和耐磨性較高，韌性較差一些。常用作硬度較高，有一定韌性，但不受劇烈震動衝擊的工具，如中心銃、沖模、沖頭、木工切削工 具以及飼料機刀片、鑿岩石鑿子等。

5.T10鋼，為過共析鋼，在淬火加熱時不易過熱，仍保持細晶粒。韌性尚可，強度及耐磨 性均較T7-T9高些，但熱硬性低，淬透性仍然不高，淬火變形大。這種鋼應用較廣，適於制 造切削條件較差、耐磨性要求較高且不受突然和劇烈衝擊振動而需要一定的韌性及具有鋒利 刃口的各種工具，如車刀、刨刀、鑽頭、絲錐、擴孔刀具、螺絲板牙、銑刀手鋸鋸條、小尺 寸冷切邊模及沖孔模，低精度而形狀簡單的量具(如卡板等)，也可用作不受較大衝擊的耐磨零件。

6. T11鋼，為過共析鋼，其碳含量介於T10、T12之間，具有較好的綜合力學性能(如強度、硬 度、耐磨性及韌性等)。用途與T10鋼基本相同，但不如T10鋼廣泛。

7. T12鋼，含碳高、耐磨性好，但脆性較大。用作不受衝擊的各種工具和耐磨零件，如車刀、銑刀、絲錐、扳牙、銼刀、刮刀、以及小的冷切邊模、沖孔模等。

8. T13鋼，是碳工鋼中碳含量最高的鋼種，耐磨性最高，也最脆。用途與T12鋼基本相同，也可用作不受衝擊而要求極高耐磨性的機械零件。

合金工具鋼簡稱合工鋼，是在碳工鋼的基礎上加入合金元素而形成的鋼種。

高速工具鋼簡稱高工鋼或高速鋼，俗稱"鋒鋼"或"風鋼"是一種適用於高速切削的高 碳高合金工具鋼，其突出特點是具有很高的熱硬性。

鋼鐵作為佔主導地位的結構材料一直是衡量一個國家綜合實力的重要指標之一。我國經過50 年的奮鬥，鋼產量已超過1 億噸，居世界首位，成為鋼鐵大國，但仍不是鋼鐵強國。當前世界每年人均鋼佔有量為150 kg，工業發達國家為500 kg，而我國還不足100 kg。要使我國達到世界平均水平，鋼產量還需翻一番，若要達到工業發達國家的水平，則需要翻兩番。這對於我國的資金投入、資源供給、交通運輸、環境保護都是難以承受的。為此，在科技部領導下，我國於1998 年在國家重大基礎研究發展規劃中啟動了“新一代鋼鐵材料重大基礎研究”的“973 項目”。該研究的最終目標是將佔我國鋼產量60%以上的碳素鋼、低合金鋼和合金結構鋼等“三類”鋼的強度和壽命提高1 倍。同時，日本在1997 年啟動了STX - 21“超級鋼鐵材料”科學研究項目，投資1000 億日元。目標是10 年內開發出強度相當於現有鋼鐵材料兩倍的超級鋼，用於道路、橋樑、高層建築等基礎設施建材的更新換代。主要研究開發800 MPa 級易焊接的鐵素體- 珠光體鋼、耐延遲破壞和疲勞破壞的1 500 MPa級超高強度鋼、超臨界壓力發電設備用鐵素體耐熱鋼和海濱地區用鋼等。韓國也於1997 年開始了一個歷時10 年的21世紀結構鋼項目，主要研究開發800 MPa 級結構鋼、600 MPa 級耐候鋼和1 500 MPa 級的螺栓鋼。

新一代鋼鐵材料的特點是超細晶粒、超潔凈度、高均勻性、性價比更加合理的新一代鋼種。其強度和壽命比原同類鋼種提高一倍。超細晶粒是指晶粒尺寸達到0.1 ~ 10um；超潔凈度是指鋼中S + p +O+ N + H 等雜質的總含量降低到150 ppm；高均勻性是指成分、組織和性能的高度均勻，並強調了組織均勻的主導地位。通過上述技術的綜合應用，可使鋼的強韌性獲得大幅度提高。新一代鋼鐵材料正處在研發階段，到2000 年，我國400 Mpa 級和800 Mpa 級超細晶粒鋼的研究已取得實質性進展。其中400 Mpa 級超細晶粒鋼是在Q235 鋼的基礎上通過細化晶粒和純凈化處理而實現的；而800 Mpa級超細晶粒鋼是在X65 管線鋼的基礎上進行細化晶粒和純凈化處理實現的。可以預料，該類鋼鐵材料的研究開發成功，將會使我國的鋼鐵材料發生革命性的變化。

由於新一代鋼鐵材料晶粒極度細化，焊接時面臨的嚴重問題是焊縫的強韌化、熱影響區晶粒長大等問題。在我國新一代鋼鐵材料項目中，主要是針對400 Mpa 級和800 Mpa 級超細晶粒鋼解決上述焊接性問題。並應從焊接材料、焊接方法和焊接工藝等多方面進行綜合解決。

焊縫金屬的強韌化

焊縫金屬主要是通過合金化控制焊縫的組織實現強韌化。對400 Mpa 級細晶鋼，只要通過調整焊縫組織使其獲得針狀鐵素體即可獲得理想的強韌性。而對於800 Mpa 級細晶鋼，要實現焊縫金屬與母材的等匹配較為困難。因為隨著強度級別的提高，碳當量增大，焊縫的冷裂傾向增大。要實現焊縫的強韌化，並避免冷裂紋，需開發與母材性能相匹配的焊接材料，但在這方面尚無成熟的經驗。韓國擬開發的與800 Mpa 級匹配的焊接材料是無預熱超低碳貝氏體焊接材料。

熱影響區的晶粒長大傾向

對於超細晶粒鋼，不論400Mpa 級還是800 Mpa 級鋼種，由於晶粒極度細小，焊接時均會出現嚴重的晶粒長大傾向。晶粒長大不僅會造成HAZ 的脆化，而且還會導致HAZ 的軟化。為解決這一問題，應採用激光焊、超窄間隙GMA 焊、脈衝MAG 焊等低熱輸入的焊接方法。