鋼材知識速成班
一、 鋼鐵生產工藝過程及相關介紹
鋼的來源
鋼的源頭是鐵礦砂，即鐵元素（Fe）在自然界中的存在形式，純粹的鐵在自然界中是不存在的，鐵礦砂主要分為磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦三種，這些都是鐵的氧化物，不同之處在于它們的氧化方式。鐵礦砂中的含鐵量越高越好，理論上鐵礦砂中的最高含鐵量在72%左右，含鐵量在60%以上稱為富鐵礦。鐵礦砂先在熔爐內還原成鐵（銑鐵），再送入煉鋼爐內脫碳精煉成鋼，廢鋼也可在煉鋼爐熔煉再生。一般鋼鐵依使用用途制成性質、形狀各異的商品，既所謂的鋼鐵制品。通常鋼鐵制品是將鐵礦石還原，熔解成銑鐵（煉銑），銑鐵精煉成鋼（煉鋼），鋼再軋延、加工后制成各種鋼鐵制品，廣義的鋼鐵制品包含鑄鐵、鑄鋼、鍛造鋼品及鋼材加工的制品。
鋼鐵-概述
鋼鐵是鐵與C(碳)、Si(硅)、Mn(錳)、P(磷)、S(硫)以及少量的其他元素所組成的合金。其中除Fe(鐵)外，C的含量對鋼鐵的機械性能起著主要作用，故統(tǒng)稱為鐵碳合金。它是工程技術中最重要、用量最大的金屬材料。
按含碳的含量的不同，鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類，鋼是含碳量為0.03%～2%的鐵碳合金。碳鋼是最常用的普通鋼，冶煉方便、加工容易、價格低廉，而且在多數(shù)情況下能滿足使用要求，所以應用十分普遍。按含碳量不同，碳鋼又分為低碳鋼(C≤0.25%)、中碳鋼(C為0.25-0.6%)和高碳鋼(C＞0.6%)（65/70/85#鋼、65Mn、55Si2Mn/60Si2Mn）。隨含碳量升高，碳鋼的硬度增加、韌性下降。優(yōu)質碳素結構鋼按含錳量不同分為正常含錳量(含錳0.25%-0.8%)和較高含錳量(含錳0.70%-1.20%)兩組，后者具有較好的力學性能和加工性能。合金鋼又叫特種鋼，在碳鋼的基礎上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結構和性能發(fā)生變化，從而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性，等等。經常加入鋼中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。我國合金鋼的資源相當豐富，除Cr、Co不足，Mn品位較低外，（攀枝花）W、Mo、V、Ti和稀土金屬（內蒙）儲量都很高。21世紀初，合金鋼在鋼的總產量中的比例將有大幅度增長。
含碳量2%～4.3%的鐵碳合金稱生鐵。生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。根據(jù)生鐵中碳存在的形態(tài)不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以Fe3C形態(tài)分布，斷口呈銀白色，質硬而脆，不能進行機械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。碳以片狀石墨形態(tài)分布的稱灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐磨。若碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵，其機械性能、加工性能接近于鋼。在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵，如加入Cr，耐磨性可大幅度提高，在特種條件下有十分重要的應用。
冷軋鋼板生產工藝（寶鋼）：礦石－高爐煉鐵－轉爐煉鋼－連鑄（板坯）－熱連軋－酸洗－冷連軋－連續(xù)退火（－熱鍍鋅）－卷取/其他（電鍍鋅/縱剪成帶/橫剪成板/）
熱軋鋼板生產工藝（寶鋼）：礦石－高爐煉鐵－轉爐煉鋼－連鑄（板坯）－除鱗－精軋－冷卻－卷取－熱軋卷（－冷軋）－矯直/縱剪/橫剪
二、 常用鋼材的牌號分析
1、我國鋼號表示方法概述
鋼的牌號簡稱鋼號，是對每一種具體鋼產品所取的名稱，是人們了解鋼的一種共同語言。我國的鋼號表示方法，根據(jù)國家標準《鋼鐵產品牌號表示方法》（ GB221-79 ）中規(guī)定，采用漢語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數(shù)字相結合的方法表示。即：
①鋼號中化學元素采用國際化學符號表示，例如 Si,Mn,Cr ……等。混合稀土元素用“ RE ”（或“ Xt ”）表示。
②產品名稱、用途、冶煉和澆注方法等，一般采用漢語拼音的縮寫字母表示，見表。 ③鋼中主要化學元素含量（ % ）采用阿拉伯數(shù)字表示。 表： GB 標準鋼號中所采用的縮寫字母及其涵義
2、我國鋼號表示方法的分類說明
－－生鐵牌號表示方法生鐵牌號采用表 1 中規(guī)定的符號和阿拉伯數(shù)字表示。 a 、阿拉伯數(shù)字表示平均含硅量 ( 以千分之幾計 ) 。
例如：含硅量為 2.75% ～ 3.25% 的鑄造用生鐵，其牌號表示為 “Z 30” ； 含硅量為 0.85% ～ 1.25% 的煉鋼用生鐵，其牌號表示為 “L 10” 。
b 、含釩生鐵和脫碳低磷粒鐵，阿拉伯數(shù)字分別表示釩和碳的平均含量 ( 均以千分之幾計 ) 。
例如：含釩量不小于 0.40% 的含釩生鐵，其牌號表示為 “F 40” ；含碳量為 1.20% ～ 1.60% 的煉鋼用脫碳低磷粒鐵，其牌號表示為 “TL 14” 。
－－碳素結構鋼和低合金高強度結構牌號表示方法以上用鋼通常分為通用鋼和專用鋼兩大類。
a 、通用結構鋼采用代表屈服點的拼音字母 “Q” 。屈服點數(shù)值 ( 單位為 MPa) 和質量等級、脫氧方法等符號，按順序組成牌號。例如：碳素結
構鋼牌號表示為： Q235AF ， Q235BZ ；低合金高強度結構鋼牌號表示
為： Q 345C ， Q345D 。碳素結構鋼的牌號組成中，鎮(zhèn)靜鋼符號 “Z” 和特殊鎮(zhèn)靜鋼符號 “TZ” 可以省略，例如：質量等級分別為 C 級和 D 級的
Q235 鋼，其牌號表示應為 Q235CZ 和 Q235DTZ ，但可以省略為 Q 235C 和 Q235D 。低合金高強度結構鋼有鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼，但牌號尾部不加寫表示脫氧方法的符號。
b 、專用結構鋼一般采用代表鋼屈服點的符號 “Q” 、屈服點數(shù)值和代表產品用途的符號等表示，例如：壓力容器用鋼牌號表示為 “Q345R” ；耐候鋼其牌號表示為： Q340NH 。 c 、根據(jù)需要，通用低合金高強度結構鋼的牌號也可以采用兩位阿拉伯數(shù)字 ( 以萬分之幾計平均含碳量 ) 和標準的元素符號組成；專用低合金高強度結構鋼的牌號，除一般組成外，尚應加寫表 1 中規(guī)定代表產品用途的符號。 －－優(yōu)質碳素結構鋼和優(yōu)質碳素彈簧鋼牌號表示方法
優(yōu)質碳素結構鋼采用兩位阿拉伯數(shù)字 ( 以萬分之幾計表示平均含碳量 ) 或阿拉伯數(shù)字和元素符號、規(guī)定的符號組合成牌號。
a 、沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，在牌號尾部分別加符號 “F” 和 “b” 。例如：平均含碳量為 0.08% 的 沸騰鋼，其牌號表示為 “ 08F ” ；平均含碳量為 0.10% 的半鎮(zhèn)靜鋼，其牌號表示為 “10b” 。
b 、鎮(zhèn)靜鋼 (S 、 P 分別 ≤0.035%) 一般不標符號。例如：平均含碳量為 0.45% 的鎮(zhèn)靜鋼，其牌號表示為 “ 45” 。
c 、較高含錳量的優(yōu)質碳素結構鋼，在表示平均含碳量的阿拉伯數(shù)字后加錳元素符號。例如：平均含碳量為 0.50% ，含錳量為 0.70% ～ 1.00% 的鋼，其牌號表示為 “50Mn” 。 d 、高級優(yōu)質碳素結構鋼 (S 、 P 分別 ≤0.030%) ，在牌號后加符號 “A” 。例 如 : 平均含碳量為 0.45% 的高級優(yōu)質碳素結構鋼，其牌號示為 “ 45A ” 。 －－特級優(yōu)質碳素結構鋼 (S≤0.020% 、 P≤0.025%) ，牌號后加符號 “E” 。 例如 : 平均含碳量為 0.45% 的特級優(yōu)質碳素結構鋼，其牌號表示為 “45E” 。 優(yōu)質碳素彈簧鋼牌號的表示方法與優(yōu)質碳素結構鋼牌號表示方法相同 (65 、 70 、 85 、 65Mn 鋼在 GB/T1222 和 GB/T699 兩個標準中同時分別存在 ) 。 常用金屬材料牌號表示方法
三、 公差范圍及長寬要求及鋼廠生產的常規(guī)產品
鋼材長度尺寸舉例
1. 管材的長度尺寸
⑴一般以鋼管的外徑 D 、內徑和壁厚 S 的毫米（ mm ）數(shù)標定。
⑵每種鋼管有規(guī)定的不同尺寸，如無縫鋼管外徑 50mm 的，壁厚有 2.5-10mm的 15 種；或者說相同壁厚5mm 的，外徑有 32-195mm 的 29 種。又如焊接鋼管公稱口徑 25mm 的壁厚有 3.25mm 的普通鋼管和4mm的加厚鋼管。
2. 型材的長度尺寸
⑴火車軌的標準長度有 12.5m 和 25m 兩種。
⑵圓鋼、線材、鋼絲尺寸以直徑 d 的毫米（ mm ）數(shù)標定。
⑶方鋼尺寸以邊長a的毫米( mm )數(shù)標定。
⑷六角鋼、八角鋼尺寸以對邊距離s的毫米（ mm ）數(shù)標定。
⑸扁鋼的尺寸以寬度b和厚度d的毫米（ mm ）數(shù)標定。
⑹工字鋼、槽鋼的尺寸以腰高h、腿寬b和腰厚d的毫米（ mm ）數(shù)標定。
⑺等邊角鋼的尺寸以相等邊寬b和邊厚d的毫米（ mm ）數(shù)標定。不等邊角鋼的尺寸以邊寬B、b和邊厚d的毫米（ mm ）數(shù)標定。
⑻H型鋼的尺寸以腹板高度h、翼板寬度b和腹板厚度t1、翼板厚度t2的毫米（ mm）數(shù)標定。
3. 鋼板、鋼帶的長度尺寸
⑴一般以鋼板的厚度 d 的毫米（ mm ）數(shù)標定。而鋼帶則以鋼帶的寬度b和厚度d的毫米（ mm ）數(shù)標定。
⑵單張鋼板有規(guī)定的不同尺寸，如熱軋鋼板有： 1mm 厚的鋼板，有寬度600×長度2000 mm ；650×2000mm ；700×1420 mm ；750×1500 mm ；900×1800 mm；1000×2000 mm 等。
鋼材的尺寸和重量
1、鋼材長度尺寸
鋼材長度尺寸是各種鋼材的最基本尺寸，是指鋼材的長、寬、高、直徑、半徑、內徑、外徑以及壁厚等長度。鋼材長度的法定計量單位是米（ m ）、厘米（ cm ）、毫米（ mm）。在現(xiàn)行習慣中，也有用英寸（ ″）表示的，但它不是法定計量單位。
a 鋼材的范圍定尺。是節(jié)省材料的一種有效措施。范圍定尺就是長度或長乘寬不小于某種尺寸，或是長度 。長乘寬從多少到多少的尺寸范圍內交貨。生產單位可以按此尺寸要求進行生產供貨。
b. 不定尺（通常長度）。凡產品尺寸（長度或寬度），在標準規(guī)定范圍內，而又不要求固定尺寸的叫不定尺。不定尺長度又叫通常長度（通尺）。按不定尺交貨的金屬材料，只要在規(guī)定長度范圍內交貨即可。例如，不大于 25mm 的普通圓鋼，其通常長度規(guī)定為 4-10m， 則長度在此范圍內的圓鋼都可以交貨。
c. 定尺。按訂貨要求切成固定尺寸的稱為定尺。按定尺長度交貨時，所交金屬材料必須具有需方在訂貨合同中指定的長度。例如，合同上注明按定尺長度 5m 交貨，則所交貨的材料必須都是 5m 長的，短于 5m 或長于 5m 均為不合格。但實際上交貨不可能都是 5m 長，因此規(guī)定了允許有正偏差，而不允許有負偏差。
d. 倍尺。按訂貨要求的固定尺寸切成整倍數(shù)的稱為倍尺。按倍尺長度交貨時，所交金屬材料的長度必須為需方在訂貨合同中指定的長度（叫單倍尺）的整數(shù)倍數(shù)（另加鋸口）。例如，需方在訂貨合同中要求單倍尺長度為 2m ，那么，切成雙倍尺時長度即為 4m，切成 3 倍尺時即為6m ，并分別加上一個或兩個鋸口量。鋸口量在標準中有規(guī)定。倍尺交貨時，只允許有正偏差，不允許出現(xiàn)負偏值。
e. 短尺。長度小于標準規(guī)定的不定尺長度下限，但不小于允許的最短長度的叫短尺。例如，水、煤氣輸送鋼管標準中規(guī)定，允許每批有 10% 的（按根數(shù)計算） 2-4m 長的短尺鋼管。 4m 即為不定尺長度的下限，允許的最短長度為 2m。
f. 窄尺。寬度小于標準規(guī)定的不定尺寬度下限，但不小于允許的最窄寬度的叫窄尺。按窄尺交貨時，必須注意有關標準規(guī)定的窄尺比例和最窄尺。
四、 交貨狀態(tài)類別
鋼管的幾種交貨狀態(tài)
交貨狀態(tài) ：是指交貨產品的最終塑性變形或最終熱處理的狀態(tài)。一般不經過熱處理交貨的稱熱軋或冷拔（軋）狀態(tài)或制造狀態(tài)；經過熱處理交貨的稱熱處理狀態(tài)，或根據(jù)熱處理的類別稱正火（常化）、調質、固溶、退火狀態(tài)。訂貨時，交貨狀態(tài)需在合同中注明。
常見的鋼材交貨狀態(tài)有熱軋、冷軋、控軋、正火、回火、退火、淬火、調質等，熱軋能顯著降低能耗，降低成本，能改善金屬及合金的加工工藝性能。
常見的鋼材交貨狀態(tài)有熱軋、冷軋、控軋、正火、回火、退火、淬火、調質等，熱軋能顯著降低能耗，降低成本，能改善金屬及合金的加工工藝性能。
