鋼是應用最廣泛的工程材料。按化學成分，鋼可以分為碳鋼和合金鋼兩大類。碳鋼是含碳量低于2.16%的鐵、碳合金，此外，還有少量錳、硅、硫、磷等雜質元素。合金鋼則是在碳鋼基礎上，為了獲得某些特定性能，在鋼的冶煉過程中有目的地加人某些元素。不銹鋼也屬于合金鋼。
1. 碳鋼的分類
鋼材的分類方法有以下幾種。
①. 按化學(xue)成分分類
a. 低碳鋼 含(han)碳量小(xiao)于0.25%.
b. 中碳鋼 含(han)碳量在0.25%~0.55%.
c. 高碳鋼(gang) 含碳量大于0.55%.
②. 按用途分類
a. 碳素結(jie)構(gou)鋼 含碳量(liang)0.7%以下的工程結(jie)構(gou)和機械零件用鋼。
b.碳素工具(ju)鋼(gang) 含碳量0.7%以上(shang)，用于(yu)制造各種工具(ju)、量具(ju)和刃具(ju)的鋼(gang)材。
在后面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“碳鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)號(hao)(hao)(hao)(hao)及性能”部(bu)分(fen)(fen)，介紹了常用鋼(gang)(gang)(gang)材的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)號(hao)(hao)(hao)(hao)。鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)號(hao)(hao)(hao)(hao)并沒有一(yi)定(ding)由(you)(you)幾(ji)部(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding)。有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)資料中(zhong)(zhong)曾(ceng)以碳素工(gong)具(ju)(ju)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)T8MnA為例(li)，說碳素工(gong)具(ju)(ju)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)號(hao)(hao)(hao)(hao)由(you)(you)四部(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)(cheng)，其實這只是(shi)一(yi)個特例(li)，根(gen)據《碳素工(gong)具(ju)(ju)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)號(hao)(hao)(hao)(hao)、成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)》GB 1298-1999的(de)(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding)，其牌(pai)號(hao)(hao)(hao)(hao)大部(bu)分(fen)(fen)由(you)(you)兩部(bu)分(fen)(fen)或(huo)三部(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)(cheng)。因此，認(ren)為碳素工(gong)具(ju)(ju)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)號(hao)(hao)(hao)(hao)一(yi)定(ding)由(you)(you)四部(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)(cheng)是(shi)一(yi)個誤解，如果廣義地(di)認(ren)為鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)號(hao)(hao)(hao)(hao)由(you)(you)幾(ji)部(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)(cheng)也是(shi)不合(he)適的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
③. 按質(zhi)量分(fen)類
a. 普通碳素鋼(gang) 硫含(han)量不大(da)于0.055%,磷(lin)含(han)量不大(da)于0.045%,是應用最廣泛的鋼(gang)材品種(zhong)。
b. 優(you)質碳(tan)素鋼(gang) 硫(liu)、磷含量比普通碳(tan)素鋼(gang)低，硫(liu)不(bu)大于0.045%,磷不(bu)大于0.04%.
c.高級優(you)質碳素鋼 硫、磷含量很低，硫不(bu)大于(yu)0.03%,磷不(bu)大于(yu)0.035%.
④. 按冶(ye)煉方法分類(lei)
a. 沸騰鋼
在熔煉末(mo)期不(bu)(bu)完全脫(tuo)氧(yang)，鋼液中含(han)有(you)相當(dang)數(shu)量(liang)的(de)氧(yang)化(hua)鐵,在澆注凝固時，碳和氧(yang)化(hua)鐵發(fa)生反(fan)應，鋼液中不(bu)(bu)斷析出一(yi)氧(yang)化(hua)碳而沸騰，稱為沸騰鋼。這種鋼成本較低，成材率高，表層(ceng)有(you)一(yi)定厚度的(de)致(zhi)密層(ceng)，軋成鋼板質(zhi)量(liang)較好。但由于其內部組織不(bu)(bu)致(zhi)密、不(bu)(bu)均勻，其沖擊韌(ren)性(xing)較差，不(bu)(bu)能用于制造重要的(de)機械零件。
b. 鎮靜(jing)鋼
鋼(gang)(gang)(gang)液(ye)在澆注前經過完全脫氧(yang)，凝固時不沸騰(teng)，稱鎮靜(jing)鋼(gang)(gang)(gang)，其組織致密(mi)，質量較好，但成材率較沸騰(teng)鋼(gang)(gang)(gang)低。
c.半鎮靜鋼
脫(tuo)氧程度(du)介于(yu)沸(fei)騰鋼(gang)和鎮靜(jing)鋼(gang)之間的鋼(gang)。
2. 碳鋼的(de)牌號及性能
管(guan)道工程(cheng)中(zhong)大(da)量使用的(de)(de)(de)焊接(jie)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)和(he)管(guan)道型鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)支架、法(fa)蘭(lan)，從化學成分方面(mian)講屬(shu)于(yu)低碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，從質(zhi)量方面(mian)講屬(shu)于(yu)普(pu)通(tong)碳(tan)素(su)(su)(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，因此可(ke)以統稱(cheng)為(wei)碳(tan)素(su)(su)(su)結構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。普(pu)通(tong)無縫鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)采用優質(zhi)碳(tan)素(su)(su)(su)結構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。低碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)具有較(jiao)好的(de)(de)(de)強度、塑性、韌性。低碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)可(ke)焊性在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材和(he)金(jin)屬(shu)材料中(zhong)是最(zui)(zui)好的(de)(de)(de)，中(zhong)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)次之，高(gao)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)最(zui)(zui)差。下面(mian)介紹管(guan)道施工中(zhong)接(jie)觸較(jiao)多的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種。
①. 碳素結構鋼(gang)
碳素結構鋼(gang)的牌號由(you)四(si)(si)部(bu)分(fen)組成：代表屈(qu)(qu)服點的字母Q、屈(qu)(qu)服點的數(shu)值（單位為MPa)、質量等級符號（A、B、C、D)及脫氧方法符號（F、B、Z、TZ,分(fen)別表示沸騰(teng)鋼(gang)、半鎮(zhen)(zhen)靜鋼(gang)、鎮(zhen)(zhen)靜鋼(gang)和特(te)殊鎮(zhen)(zhen)靜鋼(gang)），在實際工(gong)作中，并不一(yi)定(ding)要全部(bu)標注(zhu)以上四(si)(si)個(ge)部(bu)分(fen)，第三部(bu)分(fen)和第四(si)(si)部(bu)分(fen)有(you)時會省略(lve)。
碳素結構鋼中(zhong)，Q235最為常用，相(xiang)當于舊牌號A3鋼。Q235A表(biao)示只能保(bao)證鋼材(cai)的力學(xue)性(xing)能，化學(xue)成分(fen)除硅、硫、磷(lin)外，其他成分(fen)不予保(bao)證。如(ru)鋼號為Q235B(或C、D),則力學(xue)性(xing)能和各自不同的化學(xue)成分(fen)都要保(bao)證。Q235的A、B、C、D質量等級，其屈(qu)服強度和伸長率的要求基(ji)本相(xiang)同。
碳素結構鋼(gang)的化(hua)學成分和主要力(li)學性能分別見表(biao)1-22和表(biao)1-23。
②. 優質碳素結構(gou)鋼
優(you)質碳(tan)(tan)素結構鋼中，硫、磷含量(liang)均(jun)(jun)(jun)限制(zhi)在0.035%以下，非金屬夾雜(za)物也較少，其(qi)牌號用兩(liang)位數(shu)字(zi)表示，該兩(liang)位數(shu)表示鋼中平均(jun)(jun)(jun)含碳(tan)(tan)量(liang)的(de)萬分(fen)數(shu)，如45優(you)質碳(tan)(tan)素鋼，表示其(qi)平均(jun)(jun)(jun)含碳(tan)(tan)量(liang)為(wei)0.45%.無(wu)縫鋼管的(de)常用牌號為(wei)10、20優(you)質碳(tan)(tan)素鋼，其(qi)平均(jun)(jun)(jun)含碳(tan)(tan)量(liang)分(fen)別為(wei)0.10%和0.20%.
優質碳素(su)結構鋼按含(han)錳量不同(tong)分為(wei)普通含(han)錳量（0.25%~0.8%)及較(jiao)高含(han)錳量（0.7%~1.2%)兩(liang)組。含(han)錳較(jiao)多的一組，在其(qi)牌號數(shu)字后(hou)加Mn,如50Mn,50表示其(qi)含(han)碳量約0.50%,經查(cha)閱(yue)有關技術參數(shu)，其(qi)含(han)錳量在0.7%~1.0%.
常用牌號的(de)優質碳素結構鋼的(de)化學成分和(he)力學性(xing)能分別(bie)見表(biao)1-24、表(biao)1-25。
③. 鑄鋼
鑄(zhu)(zhu)鋼通常用于制造形(xing)狀復雜，難(nan)以鍛(duan)造，而(er)且對(dui)強度要求(qiu)較高的零(ling)件，如中高壓閥門的閥體。鑄(zhu)(zhu)鋼牌號用其漢(han)語拼(pin)音字頭和(he)含碳(tan)量的萬分數表(biao)(biao)示，如ZG20,表(biao)(biao)示20鑄(zhu)(zhu)鋼，其平(ping)均(jun)含碳(tan)量約為(wei)0.20%.鑄(zhu)(zhu)鋼的鑄(zhu)(zhu)造性能比鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)和(he)其他有色金屬(shu)合(he)金的的，性能差(cha)。
3. 合金鋼
合(he)(he)金鋼(gang)(gang)就是在碳素鋼(gang)(gang)的基礎上，在冶煉時有(you)目(mu)的地加入一(yi)些元素，如硅（Si)、錳（Mn)、鉻（Cr)、鎳（Ni)、鉬(mu)（Mo)、鈦（Ti)等，從而改善鋼(gang)(gang)的某些性(xing)能(neng)或獲(huo)得某些工程需要(yao)的特(te)殊(shu)性(xing)能(neng)。不(bu)銹鋼(gang)(gang)、合(he)(he)金鋼(gang)(gang)、耐熱鋼(gang)(gang)等屬(shu)于特(te)殊(shu)性(xing)能(neng)鋼(gang)(gang)。管(guan)道工程中(zhong)應用(yong)較多的合(he)(he)金鋼(gang)(gang)管(guan)材是低(di)合(he)(he)金鋼(gang)(gang)和不(bu)銹鋼(gang)(gang)。通常(chang)所說(shuo)的合(he)(he)金鋼(gang)(gang)管(guan)道，一(yi)般是指低(di)合(he)(he)金鋼(gang)(gang)管(guan)。
①. 低合金(jin)鋼
低合(he)(he)金鋼的含碳量(liang)較低，一般在0.1%~0.2%,通常以錳為(wei)主要(yao)合(he)(he)金元(yuan)素(su)，含量(liang)為(wei)0.8%~1.8%,還加入一些(xie)少量(liang)的合(he)(he)金元(yuan)素(su)。低合(he)(he)金鋼牌號以數字和主要(yao)合(he)(he)金元(yuan)素(su)的符號表示，如16Mn、16MnR.16MnR是用于(yu)壓(ya)力容器的專用鋼。
②. 不(bu)銹鋼(gang)
能抗大氣腐蝕的鋼稱為不銹鋼，不銹鋼屬于合金鋼中特殊性能鋼，所謂特殊性能鋼，是指有特殊的物理化學性能，如耐熱、耐腐蝕、耐磨、超強度等。
管道工(gong)程中常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)(de)是鉻(ge)鎳(nie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和鉻(ge)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。鉻(ge)鎳(nie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼含(han)碳(tan)量較(jiao)低，含(han)鉻(ge)約為18%,含(han)鎳(nie)大(da)于(yu)8%,俗稱(cheng)18-8型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。這種不(bu)(bu)銹(xiu)鋼在常(chang)溫(wen)下(xia)無磁性(xing)(xing)(xing)，經(jing)過1100~1200℃高(gao)溫(wen)淬火后，塑(su)性(xing)(xing)(xing)很好(hao)，適合進行冷加(jia)(jia)工(gong)，但其切削加(jia)(jia)工(gong)性(xing)(xing)(xing)能不(bu)(bu)好(hao)。18-8型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼具有較(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)，能在高(gao)溫(wen)下(xia)保持較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)強度。它最大(da)的(de)(de)(de)(de)缺點是加(jia)(jia)熱到1100℃之后緩(huan)慢冷卻(que)過程中，或(huo)者在450~850℃長(chang)時(shi)(shi)間加(jia)(jia)熱時(shi)(shi)，奧(ao)氏(shi)體晶(jing)體內多余的(de)(de)(de)(de)碳(tan)被(bei)析出，并以碳(tan)化鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)形式(shi)存在于(yu)奧(ao)氏(shi)體晶(jing)界的(de)(de)(de)(de)邊沿。碳(tan)化鉻(ge)中含(han)鉻(ge)甚高(gao)，而鉻(ge)來自晶(jing)體表(biao)層(ceng)，故(gu)在靠近晶(jing)界的(de)(de)(de)(de)晶(jing)粒表(biao)面形成貧鉻(ge)，使其耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能和力學性(xing)(xing)(xing)能明顯降(jiang)低。
含有穩(wen)定(ding)元素鈦、鈮的18-8不銹鋼(gang)，經過穩(wen)定(ding)化處理，可以(yi)避免(mian)形成碳化鉻，從而也就(jiu)避免(mian)了晶間腐蝕，但非(fei)穩(wen)定(ding)型(xing)18-8不銹鋼(gang)不適用這種處理方法。
關于18-8不(bu)銹鋼的(de)最低(di)和最高工作溫度(du)(du)，有(you)的(de)資料中(zhong)認(ren)為(wei)是－196~700℃,多數(shu)技(ji)術資料中(zhong)沒有(you)涉及，這(zhe)主(zhu)要是因為(wei)這(zhe)類極端的(de)數(shu)值要受多方面(mian)條(tiao)件(jian)的(de)制約，不(bu)能一(yi)概而論。顯(xian)而易見，其最高工作溫度(du)(du)必須低(di)于可能產(chan)生晶間腐蝕的(de)溫度(du)(du)，在較高的(de)工作溫度(du)(du)下，管材的(de)許用(yong)應力(li)會顯(xian)著降低(di)。
③. 耐熱鋼(gang)
金(jin)屬材料的耐熱性(xing)是指在高溫下兼有抗氧化與高溫強(qiang)度的綜合(he)性(xing)能(neng)，它包括抗氧化鋼和熱強(qiang)鋼兩類(lei)。
抗氧(yang)(yang)(yang)化鋼(gang)是在鋼(gang)中(zhong)加入一(yi)(yi)定量的(de)鉻、硅、鋁(lv)等元素，它們(men)與氧(yang)(yang)(yang)的(de)親(qin)和力大，故優先(xian)氧(yang)(yang)(yang)化，在鋼(gang)材(cai)表面形成一(yi)(yi)層致密的(de)高熔點氧(yang)(yang)(yang)化膜，使(shi)(shi)鋼(gang)材(cai)與外界的(de)高溫(wen)汽(qi)化氣(qi)體(ti)(ti)(ti)隔(ge)絕，從而避免進一(yi)(yi)步氧(yang)(yang)(yang)化。常用的(de)抗氧(yang)(yang)(yang)化鋼(gang)有鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)（如(ru)2Cr25Ni、0Cr13Al)和奧氏體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)（如(ru)0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等）兩種類別，其最高使(shi)(shi)用溫(wen)度在1000℃左右。
熱(re)強鋼(gang)(gang)(gang)是在鋼(gang)(gang)(gang)中加入(ru)鉻、鉬(mu)、鎢、釩、硅(gui)等(deng)元素，除(chu)提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)材的(de)高(gao)溫強度(du)(du)外，也提高(gao)其高(gao)溫抗(kang)(kang)氧(yang)(yang)化性。常用(yong)的(de)熱(re)強鋼(gang)(gang)(gang)有珠光體鋼(gang)(gang)(gang)（如(ru)12CrMo、15CrMo,抗(kang)(kang)氧(yang)(yang)化最(zui)(zui)(zui)高(gao)使用(yong)溫度(du)(du)為580℃)、馬氏(shi)體鋼(gang)(gang)(gang)（如(ru)1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等(deng)，抗(kang)(kang)氧(yang)(yang)化最(zui)(zui)(zui)高(gao)使用(yong)溫度(du)(du)為750~800℃,熱(re)強性最(zui)(zui)(zui)高(gao)使用(yong)溫度(du)(du)為480~540℃)、奧氏(shi)體鋼(gang)(gang)(gang)（如(ru)0Cr8Ni11Ti,抗(kang)(kang)氧(yang)(yang)化最(zui)(zui)(zui)高(gao)使用(yong)溫度(du)(du)為850℃,熱(re)強性最(zui)(zui)(zui)高(gao)使用(yong)溫度(du)(du)為850℃).
