钢材等级简介

钢是含碳量低的不纯铁碳合金，通常含碳量为0.1-1.5%。碳的数量、杂质的含量以及附加的金属和非金属元素决定了每一种元素的性质钢的等级[1]。

不同类型的钢是根据其应用所需的性能而制造的，并且根据这些性能使用不同的分级系统来区分钢。根据世界钢铁协会的统计，世界上有3500多种不同化学、环境和物理性能的钢材等级。

在这里，你将了解到:

• 钢种的化学成分，
• 化学成分对材料力学性能的影响，
• 不同行业目前使用的不同分级系统

化学成分

下面列出了一些用于影响[3]钢的机械性能的化学元素:

• 碳
  碳是钢中最重要的化学元素之一。碳含量的增加使材料具有较低的延展性和较高的强度。
• 锰
  锰与氧和硫一起用作热轧生产钢的中和剂，它对钢种的材料性能产生类似于碳的影响。
• 铬
  铬少量存在，与铜和镍结合使用，以增加材料的耐腐蚀性。
• 铝
  铝是最重要的脱氧剂之一，有助于形成更细晶粒的晶体微结构。
• 铜
  铜也被用来增加耐腐蚀性。是钢种的主要防腐成分A242和A441(撤回，由A572）.
• 钼
  钼提高了钢在高温下的强度，也增加了它的耐腐蚀性。用于钢级A514在美国，钼的常见含量在0.15-0.65%之间。
• 硫而且磷
  硫和磷在钢合金中通常是限量的，因为它们对钢的耐久性和强度有不良影响。

其他合金元素如钛，氮,硼也被一些钢种少量使用。这些化学元素与主要成分相结合，进一步提高了材料[3]的性能。

钢可以根据其化学成分大致分类合金钢，碳钢,不锈钢．

机械性能

根据国际标准，每种钢材等级都反映了材料[4]的测量机械性能:

• 强度
  强度指的是使材料变形所需要的力。钢的金属强度可以通过正火来提高，这在整个材料中创建了均匀的微观结构。
• 硬度
  硬度是这种材料抗磨损的能力．增加碳含量和淬火材料的结果，提高硬度。
• 延性
  延展性指的是金属在拉伸应力下塑性变形的能力．通过对冷弯型钢进行退火，可以改善其低延性，因为退火可以使晶体发生重整，从而消除微观组织中的位错。
• 切削加工性能
  可加工性指的是钢的研磨、切割或钻孔有多容易．它受硬度的影响很大。随着硬度的增加，加工变得更加困难。
• 韧性
  韧性是材料抗应力而不破裂的能力．韧性可以通过在显微组织中加入球状体来提高，就像回火一样。
• 可焊性
  焊接性指一种材料在焊接时没有缺陷的容易程度．热导率、熔点和电导率都会影响材料的可焊性。然而，它主要取决于所使用的热处理和材料的化学成分。

钢种编号系统

钢的等级传达了钢的化学成分、性能、制造工艺、热处理和形式。分级对制造商、工程师和消费者都非常重要，因为它提供了一种标准语言，可以有效地注意[4]钢的性能。

下面列出了一些最常见的国际标准组织，每个组织都有自己的钢铁等级编号系统。

美国钢铁协会(AISI)

AISI是美国最流行和最古老的所有钢材编号系统。它说明了基于钢包分析的合金的化学成分，但没有说明其他性能。AISI对碳钢采用四位数编号系统，对不锈钢采用三位数编号系统，并以“类型”前缀进行标识。一些钢种包含后缀，表示成分的变化，如类型303 se，显示在组合物中添加了硒。AISI的组成和名称是广泛行业的主要标准。

国际汽车工程师学会

类似地，对于SAE，合金钢和碳钢都分配了一个四位数，其中第一个数字指定主要合金元素。第二个数字表示顶级元素，而最后两位数字表示钢的碳成分(按重量计算为百分之一)[6]。

下表显示了钢的不同分类及其对应的SAE编号[7]:

对于不锈钢，SAE采用五位数字编号系统，其中最后三位数字符合AISI合金标准[5]的指定。它主要描述的标准和实践，可以在基础上设计，构造和表征汽车部件。

UNS (Unified number System)统一编号系统

UNS使用一个前缀字母和一个五位数字编号系统，旨在将不同国家和标准组织商业使用的合金和金属的不同编号系统关联起来[5]。

不同UNS类别[8]如下表所示:

美国材料测试学会(ASTM)

ASTM钢等级体系提供了材料的化学成分和性能要求。它还承载了测试方法标准以及各种物理和机械性能的最小和通用值[5]。例子包括ASTM 36而且ASTM A53．

其他使用自己编号系统的组织包括美国国家标准协会(ANSI)、美国机械工程师协会(ASME)、美国钢铁创始人协会和美国焊接协会(AWS)[9]。

W.休谟-罗瑟里，铁合金的结构:基本介绍，H.M. Finniston, D.W. Hopkins, W.S. Owen (Ed.s)， Elsevier, 2016。

[2]“工艺管道工业中最常见的钢类型”，n.d.[在线]。可用:https://www.theprocesspiping.com/common-types-steel-process-piping-industry/

[3]“结构钢的化学成分”，n.d.[在线]。可用:http://web.mit.edu/1.51/www/pdf/chemical.pdf

[4]“钢材分级:化学与性能”，2018，来自:https://www.reliance-foundry.com/blog/steel-grades

[5] E.克拉尔，P.K.萨马尔，粉末冶金不锈钢:加工、组织和性能， OH: ASM国际，2007。

E.P. Degarmo, J.T. Black, R.A. Kohser，制造中的材料与工艺(第9版)。威利,2003年。

L.F.杰夫斯，焊接:原理与应用．圣智学习，2016。

E.奥伯格、H.L.霍顿、F.D.琼斯、H.H.雷菲尔和C.J.麦考利，机械手册(第29版)。工业出版社，2012。

[9]“工程手册技术信息”，未注明[在线]。可用:https://www.isibang.ac.in/~library/onlinerz/resources/Enghandbook.pdf