鋼

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鋼(卷名：機械工程)
steel
　　含碳量在 2.0％以下的鐵碳合金。鋼具有強度和韌性好、加工成形性好、原材料資源豐富、冶煉容易、價格便宜等優(yōu)點，是金屬材料中應(yīng)用最廣泛的一種。
　　簡史 　
　　中國在春秋末期已出現(xiàn)人工鍛煉的鋼，到東漢時期已掌握了炒鋼技術(shù)。鋼的工業(yè)生產(chǎn)方法最早是坩堝法，產(chǎn)量低、成本高，難于滿足工業(yè)發(fā)展的需要。1856年英國的H.貝塞麥發(fā)明了轉(zhuǎn)爐煉鋼法，它是將空氣直接吹入鋼液中，以使碳、錳、硅等元素被氧化脫除。這種方法冶煉速度快、能耗少、成本低，可滿足工業(yè)上的一般應(yīng)用。但轉(zhuǎn)爐鋼含氧、氮量高，品質(zhì)較差，不能適應(yīng)重要產(chǎn)品的要求。1856～1864年英國的K.W.西門子和法國的P.┵.馬丁發(fā)明了平爐煉鋼法。平爐煉鋼冶煉時脫除硫、磷和氧的條件較轉(zhuǎn)爐好，故平爐鋼的品質(zhì)優(yōu)于轉(zhuǎn)爐鋼。其中酸性平爐鋼的氣體含量少，夾雜物形態(tài)好，品質(zhì)優(yōu)于堿性平爐鋼。第二次世界大戰(zhàn)前，重要的產(chǎn)品如炮筒、發(fā)電機軸等都采用酸性平爐鋼。1899年法國的P.L.T.埃魯又發(fā)明了電弧爐煉鋼法。這種方法，脫除硫、磷、氧的條件好，合金元素成分調(diào)整容易，冶煉速度較平爐快，適于生產(chǎn)各類優(yōu)質(zhì)合金鋼。20世紀(jì)50年代以后相繼出現(xiàn)了真空除氣、電渣重熔、鋼包精煉、真空熔煉等精煉技術(shù)，使電爐鋼的品質(zhì)更加純凈。電爐鋼已取代酸性平爐鋼。50年代后，氧氣轉(zhuǎn)爐的發(fā)展大大改善了轉(zhuǎn)爐鋼的品質(zhì)，氧氣轉(zhuǎn)爐鋼已基本上取代了平爐鋼。
　　分類 　
　　鋼的分類方法很多，可按化學(xué)成分、冶金品質(zhì)、金相組織、冶煉方法或用途的不同來分類。
　　按化學(xué)成分分類 　
　　可分為碳素鋼和合金鋼兩類。
　?、偬妓劁摗?br /> 　　除鐵、碳和限量以內(nèi)的硅、錳、硫、磷等殘余元素外，不含其他合金元素的鋼。含碳的高低是決定鋼的性能和用途的一個主要因素。含碳量小于0.25％的稱低碳鋼，它的塑性、韌性和可焊性好，主要用于鋼結(jié)構(gòu)件和沖壓件等。含碳量在0.25～0.60％之間的稱中碳鋼，其強度較高，韌性適當(dāng)，主要用于制造機器結(jié)構(gòu)零件，如齒輪、軸等。含碳量在0.60～1.35％之間的稱高碳鋼，其強度和硬度高，耐磨性好，但塑性和韌性低，主要用于制造各種工具、刀具、彈簧和耐磨零件等。
　?、诤辖痄?。
　　在碳素鋼的基礎(chǔ)上有目的地加入一種或幾種合金元素的鋼。常用的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、硼等。加入合金元素可使鋼的性能產(chǎn)生預(yù)期的變化，如提高淬透性和綜合機械性能，改善低溫韌性，并使鋼具有特殊的物理、化學(xué)性能和耐蝕性、耐熱性等。合金鋼按合金元素總含量的多少又可分為：低合金鋼（一般合金元素的總含量小于 5％）；中合金鋼（合金元素總含量為5～10％）;高合金鋼（合金元素總含量大于10％）。
　　按冶金品質(zhì)的高低分類 　
　　可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼。鋼的品質(zhì)主要取決于鋼中氣體和有害雜質(zhì)硫、磷等含量的多少。它們的含量雖僅為萬分之幾甚至百萬分之幾，但對鋼的性能影響很大。例如鋼中含氫量超過百萬分之五時就會使大型鍛件形成內(nèi)部微裂紋（白點）而使鍛件報廢，硫的含量高時，對鋼的鍛造性、可焊性、疲勞強度等均產(chǎn)生不良影響；磷的含量高時，使鋼的韌性、可焊性、低溫韌性等下降。普通鋼中的磷、硫含量均≤0.050％;優(yōu)質(zhì)鋼中磷、硫含量均≤0.040％;高級優(yōu)質(zhì)鋼中磷、 硫含量均≤0.030％。在滾動軸承鋼和汽輪發(fā)電機的大鍛件中，磷、硫的含量常≤0.010％。
　　按冶煉時所用的爐型分類 　
　　可分為：①平爐鋼。包括酸性平爐鋼、堿性平爐鋼。②轉(zhuǎn)爐鋼。包括空氣轉(zhuǎn)爐鋼、氧氣轉(zhuǎn)爐鋼。③電爐鋼。包括電弧爐鋼、電渣爐鋼、真空感應(yīng)爐鋼、真空自耗爐鋼、電子束爐鋼等。
　　按脫氧程度分類 　
　　可分為：①沸騰鋼。由于鋼液脫氧不完全，在鋼錠凝固過程中會放出一氧化碳而使液面形成沸騰現(xiàn)象，故稱沸騰鋼。沸騰鋼由于含氧量高，低溫和時效脆性大，不宜作低溫構(gòu)件和重要構(gòu)件。②鎮(zhèn)靜鋼。鋼液脫氧完全，其性能優(yōu)于沸騰鋼。優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼均屬鎮(zhèn)靜鋼，用以制作重要的構(gòu)件和機械零件。
　　按用途分類 　
　　可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼。①結(jié)構(gòu)鋼。包括工程用鋼和機械制造用鋼。工程用鋼：包括普通碳素鋼和低合金高強度鋼。機械制造用鋼：包括調(diào)質(zhì)鋼、表面硬化鋼（包括滲碳鋼、滲氮鋼、低淬透性鋼）、易切削鋼、彈簧鋼和滾動軸承鋼等。②工具鋼。工具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼（見高速鋼）。③特殊性能鋼。包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。
　　鋼號表示法 　
　　為了便于識別各類鋼材的主要成分、性能和用途，各國都有自己的鋼號表示法。表為中國常用鋼號表示法舉例。