钢材基础知识培训分析

湖北弘毅钢结构工程有限公司懂钢才能用好钢钢材基础知识培训培训单位：物资部培训讲师：刘臣钢铁行业基础钢材的诞生钢铁行业的基本流程钢铁原材料中国在世界钢铁中的地位钢是如何诞生的？钢的源头是铁矿砂，即铁元素（Fe）在自然界中的存在形式，纯粹的铁在自然界中是不存在的，铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种，这些都是铁的氧化物，不同之处在于它们的氧化方式。铁矿砂中的含铁量越高越好，理论上铁矿砂中的最高含铁量在72%左右，含铁量在60%以上称为富铁矿。铁矿砂先在熔炉内还原成铁（铣铁），再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢，废钢也可在炼钢炉熔炼再生。一般钢铁依使用用途制成性质、形状各异的商品，既所谓的钢铁制品。通常钢铁制品是将铁矿石还原，熔解成铣铁（炼铣），铣铁精炼成钢（炼钢），钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品，广义的钢铁制品包含铸铁、铸钢、锻造钢品及钢材加工的制品。炼铁炼钢连铸热轧冷轧钢材产品焦化人造块矿废钢铁合金转炉电炉高炉矿石采选涂、镀等烧结机焦炉连铸机轧机主要钢铁生产工艺流程全球矿石资源分布南非加拿大印度瑞典澳大利亚其他俄罗斯巴西中国大陆美国乌克兰20%25%30%35%40%45%50%55%60%65%70%050001000015000200002500030000原矿储量（亿吨）品位（%）澳大利亚运距较近，运费相对低廉Al2O3含量偏高巴西巴西全境内铁矿均属CVRD控股品位高、杂质少、成分稳定中国储量丰富多属贫矿，伴生矿，开采难度大俄罗斯印度南非国内铁矿资源分布东北地区鞍山本溪华北地区河北宣化、迁安、邯郸、邢台内蒙、山西中南地区湖北大冶、湖南湘潭、河南舞阳、安阳江西、广东和海南都有一定储量华东地区山东金岭、安徽江苏的沪宁矿区其他地区全国分区域供需关系东北产量：6224消费量：5246差额：978华北产量：20030消费量：10631差额：9398华东产量：7258消费量：10046差额：-2788中部产量：8342消费量：8253差额：89东南产量：1741消费量：7121差额：-5380西南产量：3770消费量：5275差额：-1505西北产量：1560消费量：2352差额：-792华北地区是钢材最大输出区，东南是最大输入区从此图可以看出一个特点，输出量越小消耗量越大的地区都是经济水平较高的地区，而且在这些地区建筑行业的发展是非常迅猛。2011年中国钢铁占世界的位置：1等于122011年中国钢产量占全球的37.78%钢产量：百万吨50211992695554463734310100200300400500600中国日本美国俄罗斯印度韩国德国乌克兰巴西意大利市场份额中国,38日本,9美国,7俄罗斯,5印度,4韩国,4德国,3乌克兰,3意大利,2巴西,3世界十大钢铁生产国中国占五席2008变化%名次产量（百万吨）安赛乐米塔尔1103.3-11.3新日铁235.60.7宝钢集团335.423.8河北钢铁集团433.3--浦项533.16.4JFE钢633-2.7武汉钢铁集团727.737塔塔钢铁824.4-7.9鞍本钢铁集团923.4-1沙钢集团10=23.32USS10=23.38.3中国钢产量等于前2～9国家之和中国钢材价格从2006年就开始上浮，在2008年达到顶点，截止到今年中国钢材综合价格还是在持续上浮。钢材价格上浮直接影响到，建筑行业发展，从2005年到2008年建筑行业的材料成本，平均增加了23.6%，导致行业利润降低。钢材价格第一章钢材行业的发展什么是钢？钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。统称为钢备注：为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢是铁碳合金，人类采用钢结构的历史和炼铁、炼钢技术的发展是密不可分的。早在公元前2000年前，在人类古文明的发祥地之一的美索不达米亚平原（位于现代伊拉克境内的幼发拉底河和底格里斯河之间）就出现了早期的炼铁术。我国也是较早发明炼铁技术的国家之一，在河南辉县等地出土的大批战国时代（公元475—前221年）的铁制生产工具说明，早在战国时期，我国的炼铁技术已经很盛行了。公元65年（汉明帝时代），已成功地用锻铁为环，相扣成链，建成了世界上最早的铁链悬桥——兰津桥。此后，为了便利交通，跨越深谷，曾陆续建造了数十座铁链桥。其中跨度最大的为17058（清康熙四十四年）建成的四川泸定大渡河桥，桥宽2．8m,跨长100m，由9根桥面铁链和4根桥栏铁链构成，两端系于直径20cm、长4m的生铁铸成的锚桩上。该桥比美洲1801年才建造的跨长23m的铁索桥早了近百年，比号称世界最早的英格兰跨长30m铸铁拱桥也早74年。除鉄悬桥外，我国古代还建有许多铁建筑物，如公元694年（周武氏十一年）在洛阳建成的“天枢”，高35m，直径4m，顶有直径为11．3m的“腾云承露盘”，底部有直径约16．7m用来保持天枢稳定的“铁山”，相当符合力学原理。又如公元1061年(宋代）在湖北荆州玉泉寺建成的13层铁塔，目前依然存在。所有这些都表明，我们中华民族对铁结构的应用，曾经居于世界领先地位。钢结构的发展与应用由于我国长期处于封建主义统治之下，束缚了生产力的发展。，1840年鸦片战争以后，更沦为半封建半殖民地国家，经济凋敝，工业落后，古代在铁结构方面的技术优势早已丧失殆尽。我国在1907年才建成了汉阳钢铁厂，年产钢只有0．85吨。日本帝国主义侵略中国期间，曾在东北的鞍山、本溪建设了几个钢铁企业，疯狂掠夺我国的宝贵资源。1943年是我国历史上钢铁产量最高的一年，生产生铁180万吨，钢90万吨，绝大部分是在东北生产的。这些钢铁很少用于建设，大部分被日本帝国主义用于反动的侵略战争。新中国成立后，随着经济建设的发展，钢结构曾起过重要作用，如第一个五年计划期间，建设了一大批钢结构厂房、桥梁。但由于受到钢产量的制约，在其后很长一段时间内，钢结构被限制使用在其它结构不能替代的重大工程项目中，在一定程度上，影响了钢结构的发展。自1978年我国实行改革开放政策以来，经济获得了飞速的发展，钢产量逐年增加。自1996年超过1亿吨以来，一直位列世界产钢的首位，2003年更达到创纪录的2．2亿吨，逐步改变着钢材供不应求的局面。我国的钢结构技术政策，也从“限制使用”改为积极合理地推广应用。近年来，随着市场经济的不断完善，钢结构制作和安装企业像雨后春笋般在全国各地涌现，外国著名结构厂商也纷纷打入中国市场。在多年工程实践和科学研究的基础上，我国新的《钢结构设计规范》GB50017和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018也以发布实施。所有这些，为钢结构在我国的快速发展创造了条件。我国的钢铁产量位于世界第一位，但人均产量仍处于快速增长区间。钢铁产量与人均钢铁产量的走势基本一致，并在同一时期达到峰值，所以尽管中国的钢铁年产量目前己经超过发达国家成长期，甚至成熟期的平均值，但人均钢产量的发展即使考虑到人口基数问题仍相距甚远，说明中国钢铁行业距离达到成熟期还有相当的距离，目前仍处于成长阶段。时至现在钢铁行业出现多样化发展.1.碳钢：碳钢也叫碳素钢，是含碳量wc小于2％的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种；按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(wc≤0.25％)，中碳钢(wc0.25％0.6％)和高碳钢(wcO.6％)按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢(含磷、硫较高)、优质碳素钢(含磷、硫较低)和高级优质钢(含磷、硫更低)，一般碳钢中含碳量越高则硬度越高，强度也越高，但塑性降低。2.碳素结构钢：这类钢主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能，用Q+数字表示，其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服点数值，例如Q275表示屈服点为275MPa。若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，含S、P的量依次降低，钢材质量依次提高。若在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢，标注“b”为半镇静钢，不标注“F，’或“b”者为镇静钢。例如Q235-A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-c表示屈服点为235MPa的c级镇静钢，碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低，焊接性能好，塑性、韧性好，有一定强度，常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等结构和制造普通铆钉、螺钉、螺母等零件。Q255和Q275钢碳的质量分数稍高，强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接，通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件。目前我公司使用的钢材种类，主要有三种。3.优质结构钢：这类钢必须同时保证化学成分和力学性能。其牌号是采用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数(wс×10000)。例如45钢表示钢中平均碳的质量分数为0.45％；08钢表示钢中平均碳的质量分数为0.08％，优质碳素结构钢主要用于制造机器零件。一般都要经过热处理以提高力学性能。根据碳的质量分数不同，有不同的用途。08、08F、10、10F钢，塑性、韧性高，具有优良的冷成形性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车身、拖拉机驾驶室等；15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞销、样板等；30、35、40、45、50钢经热处理(淬火+高温回火)后具有良好的综合力学性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件，例如40、45钢常用于制造汽车、拖拉机的曲轴、连杆、一般机床主轴、机床齿轮和其他受力不大的轴类零件；55、60、65钢热处理(淬火+中温回火)后具有高的弹性极限，常用于制作负荷不大、尺寸较小(截面尺寸小于12～15mm)的弹簧，如调压和调速弹簧、柱塞弹簧、冷卷弹簧等。第二章钢材的分类钢的分类方法钢的分类方法多种多样，其主要方法有七种1.按品质分类2.按化学成份分类3.按成形方法分类4.按金相组织分类5.按用途分类6.综合分类7.按冶炼方法分类1、按品质分类(1)普通钢（磷P≤0.045%，硫S≤0.050%）(2)优质钢（P、S均≤0.035%）(3)高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）2.、按化学成份分类(1)碳素钢：a.低碳钢（碳C≤0.25%）；b.中碳钢（碳C≤0.25~0.60%）；c.高碳钢（碳C≤0.60%）。(2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）；b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）；c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。3、按成形方法分类：(1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。4、按金相组织分类(1)退火状态的：a.亚共析钢（铁素体+珠光体）；b.共析钢（珠光体）；c.过共析钢（珠光体+渗碳体）；d.莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。(2)正火状态的：a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。(3)无相变或部分发生相变的。5、按用途分类(1)建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。(2)结构钢a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。b.弹簧钢c.轴承钢(3)工具钢：a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。(4)特殊性能钢：a.不锈耐酸钢；b.耐热钢：包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。(5)专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。6、综合分类(1)普通钢a.碳素结构钢：(a)Q195；(b)Q215(A、B)；(c)Q235(A、B、C)；(d)Q255(A、B)；(e)Q275。b.低合金结构钢c.特