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(gang)的(de)分類
鋼材的分類方法(fa)有以(yi)下(xia)幾種(zhong)。
①. 按化(hua)學成(cheng)分分類
a. 低碳鋼(gang) 含碳量小于0.25%.
b. 中(zhong)碳鋼 含碳量在0.25%~0.55%.
c. 高碳鋼 含碳量大于(yu)0.55%.
②. 按用途分類
a. 碳(tan)素結構(gou)鋼 含碳(tan)量0.7%以下(xia)的(de)工程結構(gou)和機械(xie)零件用(yong)鋼。
b.碳素(su)工(gong)具鋼 含碳量0.7%以(yi)上，用于制造各種工(gong)具、量具和刃具的鋼材。
在后面的(de)(de)(de)(de)(de)“碳鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)牌號(hao)(hao)(hao)及(ji)性能(neng)”部(bu)分(fen)(fen)，介紹了(le)常(chang)用鋼(gang)材的(de)(de)(de)(de)(de)牌號(hao)(hao)(hao)。鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)牌號(hao)(hao)(hao)并沒有(you)一(yi)定(ding)由(you)幾(ji)部(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding)。有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)資料中曾以(yi)碳素工具鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)T8MnA為例(li)，說碳素工具鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)牌號(hao)(hao)(hao)由(you)四部(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)，其實這只(zhi)是(shi)一(yi)個特例(li)，根據《碳素工具鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)牌號(hao)(hao)(hao)、成(cheng)分(fen)(fen)》GB 1298-1999的(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding)，其牌號(hao)(hao)(hao)大部(bu)分(fen)(fen)由(you)兩(liang)部(bu)分(fen)(fen)或三部(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)。因此(ci)，認為碳素工具鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)牌號(hao)(hao)(hao)一(yi)定(ding)由(you)四部(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)是(shi)一(yi)個誤解，如果廣義地認為鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)牌號(hao)(hao)(hao)由(you)幾(ji)部(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)也(ye)是(shi)不(bu)合適的(de)(de)(de)(de)(de)。
③. 按質量分類
a. 普通碳素(su)鋼 硫含量不大于0.055%,磷含量不大于0.045%,是應用最廣泛的鋼材品種。
b. 優質碳(tan)素鋼 硫、磷(lin)含量比(bi)普通碳(tan)素鋼低，硫不(bu)大于0.045%,磷(lin)不(bu)大于0.04%.
c.高級優質碳素鋼 硫、磷含量很(hen)低，硫不(bu)(bu)大(da)于0.03%,磷不(bu)(bu)大(da)于0.035%.
④. 按冶煉方法分類
a. 沸騰(teng)鋼
在熔煉末期不(bu)完全脫氧(yang)，鋼(gang)液中含(han)有相當數量(liang)的氧(yang)化鐵,在澆注凝固(gu)時，碳(tan)和氧(yang)化鐵發生反應(ying)，鋼(gang)液中不(bu)斷(duan)析出一氧(yang)化碳(tan)而沸騰，稱為沸騰鋼(gang)。這種鋼(gang)成(cheng)(cheng)本較(jiao)低，成(cheng)(cheng)材(cai)率高(gao)，表(biao)層有一定厚度(du)的致密層，軋成(cheng)(cheng)鋼(gang)板質量(liang)較(jiao)好。但(dan)由(you)于其內部組織(zhi)不(bu)致密、不(bu)均勻，其沖擊韌性(xing)較(jiao)差，不(bu)能用于制造重要的機(ji)械零件。
b. 鎮靜鋼
鋼(gang)液在澆注前經(jing)過完全脫(tuo)氧，凝固時不沸騰(teng)，稱鎮靜鋼(gang)，其(qi)組織致密，質量較好，但(dan)成材率較沸騰(teng)鋼(gang)低。
c.半(ban)鎮(zhen)靜鋼
脫氧程度介于沸騰鋼(gang)和(he)鎮靜鋼(gang)之間的鋼(gang)。
2. 碳鋼的牌號(hao)及性能
管(guan)道(dao)工(gong)程(cheng)中(zhong)大量使用的(de)(de)焊(han)接(jie)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)和管(guan)道(dao)型鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)支架、法(fa)蘭，從化學成分方面(mian)講屬于低(di)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，從質量方面(mian)講屬于普通碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，因此可以(yi)統稱(cheng)為碳(tan)素(su)結構(gou)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。普通無縫鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)采用優(you)質碳(tan)素(su)結構(gou)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。低(di)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)具有(you)較好的(de)(de)強度、塑性、韌性。低(di)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)可焊(han)性在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)和金屬材(cai)料(liao)中(zhong)是最好的(de)(de)，中(zhong)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)次之，高碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)最差。下(xia)面(mian)介(jie)紹管(guan)道(dao)施工(gong)中(zhong)接(jie)觸較多的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種。
①. 碳素結(jie)構鋼
碳(tan)素結構鋼的牌號由四(si)部(bu)分(fen)組成：代表屈(qu)服(fu)點的字母Q、屈(qu)服(fu)點的數值（單位為MPa)、質(zhi)量等級(ji)符號（A、B、C、D)及脫氧方法符號（F、B、Z、TZ,分(fen)別表示沸騰鋼、半鎮(zhen)(zhen)靜鋼、鎮(zhen)(zhen)靜鋼和特殊(shu)鎮(zhen)(zhen)靜鋼），在實際(ji)工(gong)作中，并(bing)不一定要全(quan)部(bu)標注(zhu)以上四(si)個部(bu)分(fen)，第(di)三部(bu)分(fen)和第(di)四(si)部(bu)分(fen)有時(shi)會省略(lve)。
碳素結構鋼(gang)中，Q235最(zui)為常用，相當于舊牌號(hao)A3鋼(gang)。Q235A表示只能(neng)保(bao)證鋼(gang)材(cai)的(de)(de)力學(xue)性能(neng)，化學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)除硅、硫、磷外，其(qi)他成(cheng)分(fen)(fen)不(bu)(bu)予保(bao)證。如(ru)鋼(gang)號(hao)為Q235B(或(huo)C、D),則力學(xue)性能(neng)和各自不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)都要(yao)(yao)保(bao)證。Q235的(de)(de)A、B、C、D質量等級，其(qi)屈服強度和伸長率的(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)基本(ben)相同(tong)。
碳(tan)素結(jie)構鋼的化(hua)學成分和主要力學性(xing)能分別見表1-22和表1-23。
②. 優質碳素結構鋼(gang)
優質(zhi)碳(tan)素(su)結構(gou)鋼(gang)(gang)中(zhong)，硫、磷含量(liang)(liang)(liang)均限制在0.035%以下，非(fei)金屬夾(jia)雜物也較(jiao)少，其牌號用兩位數字表示，該兩位數表示鋼(gang)(gang)中(zhong)平(ping)均含碳(tan)量(liang)(liang)(liang)的(de)萬分(fen)數，如45優質(zhi)碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)，表示其平(ping)均含碳(tan)量(liang)(liang)(liang)為(wei)0.45%.無縫鋼(gang)(gang)管的(de)常用牌號為(wei)10、20優質(zhi)碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)，其平(ping)均含碳(tan)量(liang)(liang)(liang)分(fen)別為(wei)0.10%和0.20%.
優質碳(tan)素結構鋼按含(han)(han)錳量不同分為普(pu)通含(han)(han)錳量（0.25%~0.8%)及較高含(han)(han)錳量（0.7%~1.2%)兩組(zu)(zu)。含(han)(han)錳較多的一組(zu)(zu)，在(zai)其牌(pai)號數字(zi)后(hou)加Mn,如50Mn,50表(biao)示其含(han)(han)碳(tan)量約(yue)0.50%,經查閱有關技術(shu)參數，其含(han)(han)錳量在(zai)0.7%~1.0%.
常用牌號的(de)優質碳素結構鋼的(de)化學成分和力學性能(neng)分別(bie)見表(biao)1-24、表(biao)1-25。
③. 鑄(zhu)鋼
鑄鋼(gang)通常用(yong)于制(zhi)造形狀復(fu)雜，難以(yi)鍛造，而且(qie)對強(qiang)度要求(qiu)較高的(de)(de)零件，如中高壓閥(fa)門的(de)(de)閥(fa)體。鑄鋼(gang)牌號用(yong)其(qi)漢語(yu)拼音字頭和含碳量的(de)(de)萬分數(shu)表(biao)(biao)示(shi)，如ZG20,表(biao)(biao)示(shi)20鑄鋼(gang)，其(qi)平均含碳量約為0.20%.鑄鋼(gang)的(de)(de)鑄造性能(neng)比鑄鐵和其(qi)他有色金屬合金的(de)(de)的(de)(de)，性能(neng)差。
3. 合金(jin)鋼
合金鋼(gang)(gang)就是在碳素鋼(gang)(gang)的(de)(de)基(ji)礎上，在冶煉時有目的(de)(de)地加入一(yi)些(xie)元素，如硅（Si)、錳（Mn)、鉻（Cr)、鎳（Ni)、鉬（Mo)、鈦（Ti)等(deng)，從而(er)改(gai)善鋼(gang)(gang)的(de)(de)某(mou)些(xie)性能(neng)或獲(huo)得(de)某(mou)些(xie)工程(cheng)需要(yao)的(de)(de)特(te)殊性能(neng)。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)、合金鋼(gang)(gang)、耐熱鋼(gang)(gang)等(deng)屬于特(te)殊性能(neng)鋼(gang)(gang)。管道工程(cheng)中應用較多的(de)(de)合金鋼(gang)(gang)管材是低合金鋼(gang)(gang)和不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。通常所說的(de)(de)合金鋼(gang)(gang)管道，一(yi)般是指低合金鋼(gang)(gang)管。
①. 低合金鋼
低合金(jin)(jin)鋼的含碳量較(jiao)低，一般在0.1%~0.2%,通常(chang)以錳為(wei)主要合金(jin)(jin)元素(su)，含量為(wei)0.8%~1.8%,還加入一些少量的合金(jin)(jin)元素(su)。低合金(jin)(jin)鋼牌號以數字和主要合金(jin)(jin)元素(su)的符(fu)號表示，如(ru)16Mn、16MnR.16MnR是用于壓力容器的專用鋼。
②. 不(bu)銹(xiu)鋼
能抗大氣腐蝕的鋼稱為不(bu)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。
管道工程中(zhong)常(chang)用的(de)是鉻(ge)(ge)(ge)鎳不(bu)銹鋼和(he)鉻(ge)(ge)(ge)不(bu)銹鋼。鉻(ge)(ge)(ge)鎳不(bu)銹鋼含碳(tan)量較低，含鉻(ge)(ge)(ge)約為18%,含鎳大于8%,俗稱18-8型(xing)不(bu)銹鋼。這種不(bu)銹鋼在常(chang)溫(wen)下無磁性(xing)(xing)(xing)，經過1100~1200℃高(gao)溫(wen)淬火后，塑(su)性(xing)(xing)(xing)很好(hao)，適合進行冷加工，但其(qi)切(qie)削(xue)加工性(xing)(xing)(xing)能(neng)不(bu)好(hao)。18-8型(xing)不(bu)銹鋼具有較好(hao)的(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)，能(neng)在高(gao)溫(wen)下保(bao)持較高(gao)的(de)強(qiang)度。它最大的(de)缺點是加熱到(dao)1100℃之后緩慢冷卻過程中(zhong)，或者在450~850℃長時(shi)間加熱時(shi)，奧氏(shi)體晶(jing)體內多(duo)余的(de)碳(tan)被析出，并(bing)以碳(tan)化(hua)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)形(xing)式存在于奧氏(shi)體晶(jing)界(jie)的(de)邊(bian)沿(yan)。碳(tan)化(hua)鉻(ge)(ge)(ge)中(zhong)含鉻(ge)(ge)(ge)甚高(gao)，而鉻(ge)(ge)(ge)來自晶(jing)體表層，故在靠近晶(jing)界(jie)的(de)晶(jing)粒表面形(xing)成貧鉻(ge)(ge)(ge)，使其(qi)耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)能(neng)和(he)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)明顯(xian)降低。
含(han)有穩定元素鈦、鈮的18-8不(bu)(bu)銹鋼(gang)，經過穩定化處理，可以(yi)避(bi)免形成碳化鉻(ge)，從而也就(jiu)避(bi)免了(le)晶間腐(fu)蝕(shi)，但非穩定型18-8不(bu)(bu)銹鋼(gang)不(bu)(bu)適用這(zhe)種處理方法。
關于(yu)18-8不銹鋼的(de)最低和最高(gao)工作(zuo)溫(wen)度(du)(du)，有(you)的(de)資(zi)料(liao)中認為是－196~700℃,多數技術資(zi)料(liao)中沒有(you)涉及(ji)，這主(zhu)要(yao)是因為這類極端的(de)數值要(yao)受多方面(mian)條件(jian)的(de)制約，不能(neng)一(yi)概而論。顯而易見，其(qi)最高(gao)工作(zuo)溫(wen)度(du)(du)必須低于(yu)可(ke)能(neng)產生晶間腐蝕的(de)溫(wen)度(du)(du)，在較高(gao)的(de)工作(zuo)溫(wen)度(du)(du)下(xia)，管(guan)材(cai)的(de)許用應力會顯著降低。
③. 耐熱鋼
金屬材料的(de)耐熱性是指(zhi)在高溫下兼有抗氧(yang)化(hua)與(yu)高溫強(qiang)度的(de)綜合性能，它(ta)包括(kuo)抗氧(yang)化(hua)鋼和熱強(qiang)鋼兩類。
抗氧化(hua)鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)在鋼(gang)(gang)(gang)中加(jia)入一(yi)定量的(de)(de)(de)鉻、硅、鋁等(deng)元素(su)，它們與氧的(de)(de)(de)親(qin)和力大，故優先氧化(hua)，在鋼(gang)(gang)(gang)材表(biao)面形成(cheng)一(yi)層(ceng)致密的(de)(de)(de)高熔點氧化(hua)膜，使鋼(gang)(gang)(gang)材與外界的(de)(de)(de)高溫汽化(hua)氣(qi)體隔絕(jue)，從而避免(mian)進一(yi)步氧化(hua)。常用的(de)(de)(de)抗氧化(hua)鋼(gang)(gang)(gang)有鐵素(su)體鋼(gang)(gang)(gang)（如(ru)2Cr25Ni、0Cr13Al)和奧氏體鋼(gang)(gang)(gang)（如(ru)0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等(deng)）兩種類別，其最高使用溫度在1000℃左右。
熱強鋼(gang)(gang)是(shi)在鋼(gang)(gang)中加入鉻、鉬、鎢、釩、硅(gui)等元素，除提(ti)(ti)高鋼(gang)(gang)材的高溫(wen)強度(du)(du)外，也提(ti)(ti)高其高溫(wen)抗(kang)(kang)氧化性(xing)。常(chang)用(yong)的熱強鋼(gang)(gang)有珠(zhu)光體鋼(gang)(gang)（如(ru)12CrMo、15CrMo,抗(kang)(kang)氧化最(zui)高使用(yong)溫(wen)度(du)(du)為580℃)、馬氏體鋼(gang)(gang)（如(ru)1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等，抗(kang)(kang)氧化最(zui)高使用(yong)溫(wen)度(du)(du)為750~800℃,熱強性(xing)最(zui)高使用(yong)溫(wen)度(du)(du)為480~540℃)、奧氏體鋼(gang)(gang)（如(ru)0Cr8Ni11Ti,抗(kang)(kang)氧化最(zui)高使用(yong)溫(wen)度(du)(du)為850℃,熱強性(xing)最(zui)高使用(yong)溫(wen)度(du)(du)為850℃).
