什么是鋼？

根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN10020，鋼是一種以重量計(jì)比任何其他單一元素含有更多鐵的材料，其碳含量通常低于2%，并含有其他元素（圖 1）。有限數(shù)量的鉻鋼可能含有超過(guò)2%的碳，但2%是鋼和鑄鐵之間的通常分界線。

鋼絲

由于其強(qiáng)度高、機(jī)械加工性好和經(jīng)濟(jì)效益高，鋼材是最重要的建筑材料之一。通過(guò)化學(xué)成分和生產(chǎn)條件的變化，可以在很大范圍內(nèi)改變鋼的性能，并且制造商能夠根據(jù)用戶的特定要求調(diào)整性能。

除了化學(xué)和機(jī)械性能外，內(nèi)部穩(wěn)定性、表面質(zhì)量、形狀和幾何尺寸也是鋼鐵產(chǎn)品用戶的重要標(biāo)準(zhǔn)。用于結(jié)構(gòu)應(yīng)用的鋼材主要以型材、板材、帶材、寬扁材、棒材和空心型材的形式進(jìn)行熱軋。此類產(chǎn)品可能在熱軋后進(jìn)行了冷成型操作。有時(shí)也使用鑄造和鍛造材料。

為了便于鋼材的生產(chǎn)、訂購(gòu)和使用，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中列出了鋼材的牌號(hào)和質(zhì)量，給出了化學(xué)成分、機(jī)械和工藝性能。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN10020將鋼種分為：

按化學(xué)成分分類的非合金鋼和合金鋼

由非合金鋼和合金鋼的主要性能或應(yīng)用特性定義的質(zhì)量。

按化學(xué)成分分類

 分類基于標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品規(guī)范中指定的鋼包分析，并由為每個(gè)元素指定的最小值確定。

 非合金鋼是未達(dá)到附錄 2 中任何限值的鋼種。

 合金鋼是至少達(dá)到附錄 2 中給出的極限值之一的鋼種。

按主要質(zhì)量分類

鋼種可分為以下質(zhì)量：

非合金鋼的分類

非合金鋼

非合金優(yōu)質(zhì)鋼

非合金特殊鋼

合金鋼的分類

合金優(yōu)質(zhì)鋼

合金特殊鋼

對(duì)于這種分類，必須考慮以下幾點(diǎn)：

化學(xué)成分

機(jī)械性能

熱處理

非金屬夾雜物的清潔度

特殊的質(zhì)量要求，例如冷成型、冷拔等的適用性。

物理特性

應(yīng)用

此分類的詳細(xì)信息在標(biāo)準(zhǔn) EN 10020 中給出。

要點(diǎn)

A. 鋼鐵制造工藝

鋼鐵制造工藝（堿性氧爐、電爐等）通常是制造商的選擇。

對(duì)于脫氧方法，以下是可能的：

 可選：制造商選擇的方法。

包邊鋼（不添加脫氧元素）。此類鋼僅用于屈服強(qiáng)度低且無(wú)特殊韌性要求的鋼。

不允許使用邊緣鋼：制造商可以提供半鎮(zhèn)靜鋼或鎮(zhèn)靜鋼。

完全鎮(zhèn)靜鋼含有足以結(jié)合可用氮的量的氮結(jié)合元素，例如至少 0.020% 的鋁。

B. 交貨條件

允許幾種供應(yīng)條件：

由制造商選擇供應(yīng)。

熱軋即軋態(tài)。

熱機(jī)械處理：正火成型 (N)

熱機(jī)械成型 (TM)。

歸一化 (N)。

需要注意的是，本講座不討論調(diào)質(zhì)鋼。鋼的熱機(jī)械處理的定義在附錄 3 中給出。產(chǎn)品的供應(yīng)條件對(duì)于鋼的應(yīng)用非常重要。因此，該條件應(yīng)在訂單中明確說(shuō)明。必須特別注意正火 (N) 或正火成形 (N) 產(chǎn)品和熱機(jī)械成形鋼 (TM)。熱機(jī)械成型材料與 N 材料不同，不適用于后續(xù)熱處理（消除應(yīng)力除外）或熱變形（1100 ° C）。在高溫下處理 TM 鋼會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度下降。

需要注意的是，經(jīng)過(guò)TM處理的材料與同等級(jí)的N鋼相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

合金元素含量較低。

由于較低的碳當(dāng)量，更好的焊接性。

更低的花費(fèi)。

由于在線處理而節(jié)省時(shí)間。

沒(méi)有產(chǎn)品長(zhǎng)度限制。

C. 化學(xué)成分

這些要求基于鋼包分析而不是產(chǎn)品分析。如果規(guī)定了產(chǎn)品分析，則必須考慮產(chǎn)品分析與鋼包分析規(guī)定限值的允許偏差。

D. 機(jī)械性能

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)通常指定拉伸和缺口韌性特性。

 拉伸性能

所需值取決于材料厚度。屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度隨著厚度的增加而降低，這可以解釋為對(duì)于較厚的材料，軋制過(guò)程中的晶粒細(xì)化較小。

缺口韌性特性（沖擊試驗(yàn)）

規(guī)定了試驗(yàn)溫度和最小吸收能量。

 采樣方向

可以為縱向和/或橫向指定機(jī)械特性?？v向表示平行于軋制方向，橫向表示垂直于主軋制方向。在長(zhǎng)材熱軋過(guò)程中，變形主要發(fā)生在一個(gè)方向，產(chǎn)生各向異性，導(dǎo)致縱向和橫向的機(jī)械性能不同。差異在延展性（伸長(zhǎng)率、缺口韌性）方面最為顯著。

E. 技術(shù)特性

技術(shù)性能包括可焊性和可成形性。

 可焊性

焊接性是結(jié)構(gòu)鋼的一個(gè)非常重要的特性，其判斷依據(jù)是：

冷裂傾向

熱影響區(qū)的韌性

焊接性受鋼的化學(xué)成分和金相組織的影響。通過(guò)增加合金元素的含量，可焊性降低。通過(guò)晶粒細(xì)化獲得可焊性的改進(jìn)。焊接性通常隨著抗拉強(qiáng)度的增加而降低，這與較高強(qiáng)度鋼中合金元素的含量較高有關(guān)。

圖 2 顯示了成分對(duì)可焊性的影響。冷卻速率會(huì)增加冷裂紋的敏感性，并且受遠(yuǎn)離焊縫的熱路徑的組合厚度（圖中的垂直軸）控制。圖中的橫軸電弧能量也影響冷卻速度；熱量輸入越高，冷卻所需的時(shí)間就越長(zhǎng)。該圖顯示了降低碳當(dāng)量如何增加可以在特定預(yù)熱條件下焊接的條件范圍，在此示例中為 100°C，在此示例中為使用傳統(tǒng)焊絲的 MAG 特定焊接工藝。

成型性

結(jié)構(gòu)鋼適用于熱成型和冷成型。應(yīng)該注意的是，熱機(jī)械處理鋼不應(yīng)用于熱成型。冷成形性包括凸緣性、滾壓成形和棒材的拉拔。冷成型性通過(guò)彎曲試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估。指定的內(nèi)彎曲半徑隨著材料厚度和抗拉強(qiáng)度的增加而增加。彎曲試驗(yàn)樣品可以在縱向或橫向上取得。

F. 表面處理

鋼制品不應(yīng)有妨礙其用于預(yù)期目的的缺陷。

G. 檢查和測(cè)試

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

 測(cè)試類型（拉伸、沖擊、彎曲、化學(xué)分析等）。

批次：機(jī)械性能的驗(yàn)證可以批量進(jìn)行（例如每 20、40 或 60 個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行一次測(cè)試）或熔體。

檢驗(yàn)單位：每批檢驗(yàn)次數(shù)。

測(cè)試樣品的位置：根據(jù) Euronorm 18（見(jiàn)圖 3）。

試件的選擇和準(zhǔn)備。

H. 標(biāo)記

鋼鐵產(chǎn)品應(yīng)通過(guò)涂漆、沖壓或耐久不干膠標(biāo)簽標(biāo)明以下信息：

 牌號(hào)。

爐號(hào)。

制造商名稱或商標(biāo)。