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(bu)銹鋼也屬于合金鋼。
1. 碳鋼的分(fen)類
鋼材的分類(lei)方法有(you)以下幾種。
①. 按化學(xue)成分分類
a. 低(di)碳(tan)(tan)鋼(gang) 含碳(tan)(tan)量小于0.25%.
b. 中碳(tan)鋼 含碳(tan)量在0.25%~0.55%.
c. 高碳鋼 含碳量大(da)于0.55%.
②. 按(an)用途分類
a. 碳(tan)素結(jie)構鋼 含碳(tan)量0.7%以下(xia)的工程結(jie)構和(he)機(ji)械零件用鋼。
b.碳素(su)工(gong)具(ju)(ju)鋼 含碳量0.7%以上，用于制造各(ge)種工(gong)具(ju)(ju)、量具(ju)(ju)和刃(ren)具(ju)(ju)的鋼材。
在后面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)及性能”部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)，介紹了常用鋼(gang)(gang)材的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)。鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)并沒有(you)一(yi)定(ding)(ding)由幾(ji)部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding)(ding)。有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)資料中曾以(yi)碳(tan)(tan)素工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)T8MnA為(wei)例(li)，說碳(tan)(tan)素工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)由四部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)組(zu)成(cheng)，其(qi)實這只(zhi)是一(yi)個特例(li)，根據(ju)《碳(tan)(tan)素工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)、成(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)》GB 1298-1999的(de)(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding)(ding)，其(qi)牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)大部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)由兩部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)或三(san)部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)組(zu)成(cheng)。因此，認(ren)為(wei)碳(tan)(tan)素工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)一(yi)定(ding)(ding)由四部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)組(zu)成(cheng)是一(yi)個誤(wu)解，如果廣義(yi)地認(ren)為(wei)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)由幾(ji)部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)組(zu)成(cheng)也(ye)是不合適的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
③. 按(an)質(zhi)量(liang)分(fen)類(lei)
a. 普通碳素鋼 硫含量(liang)(liang)不大(da)于0.055%,磷含量(liang)(liang)不大(da)于0.045%,是應用最廣泛的鋼材品(pin)種(zhong)。
b. 優質碳(tan)素(su)(su)鋼(gang)(gang) 硫(liu)、磷含量(liang)比普通碳(tan)素(su)(su)鋼(gang)(gang)低，硫(liu)不大(da)于0.045%,磷不大(da)于0.04%.
c.高級優(you)質碳素鋼 硫(liu)(liu)、磷含量(liang)很(hen)低，硫(liu)(liu)不大于0.03%,磷不大于0.035%.
④. 按(an)冶煉方法分類
a. 沸騰鋼
在(zai)熔(rong)煉末期不(bu)完全(quan)脫氧，鋼(gang)(gang)液中(zhong)含有(you)(you)相當數量(liang)的氧化鐵(tie),在(zai)澆注凝固(gu)時(shi)，碳和(he)氧化鐵(tie)發生反(fan)應，鋼(gang)(gang)液中(zhong)不(bu)斷析出一氧化碳而沸騰，稱為沸騰鋼(gang)(gang)。這種鋼(gang)(gang)成本較(jiao)低，成材率高，表層有(you)(you)一定厚(hou)度(du)的致密(mi)層，軋成鋼(gang)(gang)板質量(liang)較(jiao)好。但(dan)由(you)于其內部組織(zhi)不(bu)致密(mi)、不(bu)均勻，其沖擊韌性較(jiao)差，不(bu)能用于制(zhi)造重要的機械(xie)零件。
b. 鎮靜鋼
鋼液在澆注(zhu)前經過完全脫氧(yang)，凝(ning)固(gu)時不(bu)沸騰，稱鎮靜(jing)鋼，其組織致密(mi)，質量較好(hao)，但成材率較沸騰鋼低(di)。
c.半鎮靜鋼
脫氧(yang)程度介(jie)于沸騰鋼和鎮靜鋼之間(jian)的鋼。
2. 碳鋼的牌號及(ji)性能
管(guan)道工程中(zhong)大(da)量(liang)使用的(de)焊(han)接鋼(gang)(gang)管(guan)和(he)管(guan)道型(xing)鋼(gang)(gang)支架、法蘭，從化學成分方面講屬于(yu)低(di)(di)碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)，從質量(liang)方面講屬于(yu)普通碳(tan)(tan)素鋼(gang)(gang)，因(yin)此可(ke)以(yi)統稱為碳(tan)(tan)素結構(gou)鋼(gang)(gang)。普通無縫鋼(gang)(gang)管(guan)采(cai)用優質碳(tan)(tan)素結構(gou)鋼(gang)(gang)。低(di)(di)碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)具有較(jiao)好的(de)強度、塑性(xing)、韌性(xing)。低(di)(di)碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)的(de)可(ke)焊(han)性(xing)在鋼(gang)(gang)材和(he)金屬材料中(zhong)是最(zui)好的(de)，中(zhong)碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)次(ci)之，高(gao)碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)最(zui)差(cha)。下(xia)面介(jie)紹管(guan)道施(shi)工中(zhong)接觸較(jiao)多(duo)的(de)鋼(gang)(gang)種。
①. 碳素結構(gou)鋼(gang)
碳素結構鋼(gang)的牌(pai)號(hao)由四部分(fen)(fen)組成：代表屈服點(dian)的字母Q、屈服點(dian)的數值（單位為MPa)、質量(liang)等(deng)級符(fu)(fu)號(hao)（A、B、C、D)及脫氧方法符(fu)(fu)號(hao)（F、B、Z、TZ,分(fen)(fen)別表示(shi)沸騰鋼(gang)、半(ban)鎮靜(jing)(jing)鋼(gang)、鎮靜(jing)(jing)鋼(gang)和特殊鎮靜(jing)(jing)鋼(gang)），在實際(ji)工(gong)作中，并不一定要全部標注以上四個部分(fen)(fen)，第(di)三部分(fen)(fen)和第(di)四部分(fen)(fen)有(you)時會(hui)省略。
碳素結構鋼中，Q235最為(wei)常用，相當于舊牌號A3鋼。Q235A表(biao)示只能(neng)保(bao)證(zheng)鋼材的(de)力學性能(neng)，化(hua)學成(cheng)分除硅、硫、磷(lin)外，其(qi)他成(cheng)分不予保(bao)證(zheng)。如鋼號為(wei)Q235B(或(huo)C、D),則力學性能(neng)和(he)各自不同(tong)的(de)化(hua)學成(cheng)分都要(yao)保(bao)證(zheng)。Q235的(de)A、B、C、D質量等級，其(qi)屈服強(qiang)度和(he)伸長(chang)率的(de)要(yao)求基本相同(tong)。
碳素結構鋼(gang)的化學成分和主(zhu)要力學性(xing)能分別(bie)見(jian)表(biao)1-22和表(biao)1-23。
②. 優質碳(tan)素結構鋼
優質(zhi)碳(tan)素(su)結構鋼(gang)(gang)中(zhong)，硫、磷含量(liang)(liang)均限(xian)制在0.035%以下(xia)，非金(jin)屬夾雜物也較少，其(qi)牌號用兩(liang)位(wei)數字(zi)表(biao)(biao)示(shi)，該兩(liang)位(wei)數表(biao)(biao)示(shi)鋼(gang)(gang)中(zhong)平均含碳(tan)量(liang)(liang)的萬分數，如(ru)45優質(zhi)碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)，表(biao)(biao)示(shi)其(qi)平均含碳(tan)量(liang)(liang)為(wei)0.45%.無縫鋼(gang)(gang)管的常用牌號為(wei)10、20優質(zhi)碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)，其(qi)平均含碳(tan)量(liang)(liang)分別(bie)為(wei)0.10%和0.20%.
優質碳(tan)素結構鋼按含(han)錳(meng)(meng)量不同分為普通含(han)錳(meng)(meng)量（0.25%~0.8%)及較高含(han)錳(meng)(meng)量（0.7%~1.2%)兩組(zu)。含(han)錳(meng)(meng)較多的一(yi)組(zu)，在(zai)其(qi)牌號(hao)數字后加Mn,如50Mn,50表示其(qi)含(han)碳(tan)量約0.50%,經查閱(yue)有(you)關技術(shu)參數，其(qi)含(han)錳(meng)(meng)量在(zai)0.7%~1.0%.
常(chang)用(yong)牌號的優質(zhi)碳素結構(gou)鋼的化(hua)學(xue)成分和力學(xue)性能分別(bie)見表1-24、表1-25。
③. 鑄(zhu)鋼
鑄鋼(gang)通常用(yong)于制造(zao)形(xing)狀復(fu)雜，難以鍛造(zao)，而且對強度要求較高的零件，如中高壓閥門的閥體。鑄鋼(gang)牌號(hao)用(yong)其漢語拼音字頭和(he)(he)含(han)碳(tan)量的萬分數表(biao)示(shi)，如ZG20,表(biao)示(shi)20鑄鋼(gang)，其平均含(han)碳(tan)量約為0.20%.鑄鋼(gang)的鑄造(zao)性(xing)能(neng)比鑄鐵和(he)(he)其他有色(se)金屬合金的的，性(xing)能(neng)差。
3. 合(he)金鋼
合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)就是在碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)的(de)基礎上，在冶煉時有(you)目的(de)地(di)加入一些(xie)元素，如硅（Si)、錳（Mn)、鉻（Cr)、鎳（Ni)、鉬（Mo)、鈦（Ti)等(deng)，從而改善鋼(gang)(gang)(gang)的(de)某(mou)些(xie)性能或獲得某(mou)些(xie)工(gong)程需要的(de)特殊性能。不銹鋼(gang)(gang)(gang)、合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)、耐熱鋼(gang)(gang)(gang)等(deng)屬于(yu)特殊性能鋼(gang)(gang)(gang)。管道工(gong)程中應用較多的(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管材是低合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)和不銹鋼(gang)(gang)(gang)。通常所說的(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管道，一般(ban)是指低合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管。
①. 低合金鋼(gang)
低(di)合(he)(he)金(jin)(jin)鋼的(de)(de)含碳(tan)量較(jiao)低(di)，一般在(zai)0.1%~0.2%,通常以錳為主要(yao)(yao)合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)，含量為0.8%~1.8%,還加(jia)入一些少量的(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)。低(di)合(he)(he)金(jin)(jin)鋼牌(pai)號以數(shu)字和主要(yao)(yao)合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)的(de)(de)符號表示，如16Mn、16MnR.16MnR是用(yong)于壓(ya)力容器的(de)(de)專用(yong)鋼。
②. 不銹鋼
能抗大氣腐蝕的鋼稱為不(bu)銹鋼(gang)，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(dao)工程中(zhong)(zhong)(zhong)常(chang)(chang)用的(de)是鉻(ge)鎳(nie)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)鉻(ge)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。鉻(ge)鎳(nie)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)含(han)碳(tan)量較低，含(han)鉻(ge)約為18%,含(han)鎳(nie)大于8%,俗稱18-8型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。這(zhe)種不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)常(chang)(chang)溫下無磁性(xing)，經過(guo)1100~1200℃高(gao)溫淬火后(hou)，塑性(xing)很(hen)好(hao)，適合進行冷加工，但(dan)其切削(xue)加工性(xing)能不好(hao)。18-8型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有較好(hao)的(de)耐(nai)熱(re)性(xing)，能在(zai)(zai)高(gao)溫下保持較高(gao)的(de)強度。它最(zui)大的(de)缺點是加熱(re)到(dao)1100℃之(zhi)后(hou)緩慢冷卻過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)，或者在(zai)(zai)450~850℃長時間加熱(re)時，奧(ao)氏體晶(jing)體內多余的(de)碳(tan)被析出，并以碳(tan)化鉻(ge)的(de)形式存在(zai)(zai)于奧(ao)氏體晶(jing)界(jie)的(de)邊(bian)沿(yan)。碳(tan)化鉻(ge)中(zhong)(zhong)(zhong)含(han)鉻(ge)甚高(gao)，而鉻(ge)來自(zi)晶(jing)體表層，故在(zai)(zai)靠近晶(jing)界(jie)的(de)晶(jing)粒表面(mian)形成(cheng)貧鉻(ge)，使其耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能和(he)力學性(xing)能明顯降低。
含有穩定(ding)元素(su)鈦、鈮的18-8不(bu)銹鋼(gang)，經過穩定(ding)化(hua)處理(li)，可以避免(mian)形成碳化(hua)鉻(ge)，從而也就避免(mian)了晶間腐蝕(shi)，但非穩定(ding)型18-8不(bu)銹鋼(gang)不(bu)適用這種處理(li)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)，有的(de)資料(liao)中認為(wei)是(shi)－196~700℃,多(duo)(duo)數技術資料(liao)中沒有涉及，這主要是(shi)因為(wei)這類(lei)極端的(de)數值要受多(duo)(duo)方面(mian)條件的(de)制約，不能一概(gai)而(er)論。顯而(er)易見，其最高(gao)工作(zuo)溫(wen)度(du)必須低于(yu)可能產生晶間腐蝕的(de)溫(wen)度(du)，在較高(gao)的(de)工作(zuo)溫(wen)度(du)下，管材的(de)許用(yong)應(ying)力會顯著降低。
③. 耐熱鋼
金屬材(cai)料的耐(nai)熱性是(shi)指在高溫下兼有抗氧(yang)化(hua)與高溫強度的綜(zong)合性能，它包括(kuo)抗氧(yang)化(hua)鋼(gang)和熱強鋼(gang)兩類。
抗(kang)氧化(hua)(hua)鋼(gang)(gang)(gang)是在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)中加(jia)入一(yi)定(ding)量的鉻、硅(gui)、鋁等(deng)元素，它們與氧的親和力大，故優先氧化(hua)(hua)，在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)材表面(mian)形成(cheng)一(yi)層(ceng)致(zhi)密(mi)的高(gao)熔點氧化(hua)(hua)膜(mo)，使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)材與外(wai)界的高(gao)溫(wen)汽化(hua)(hua)氣體隔絕，從而避免進一(yi)步氧化(hua)(hua)。常用(yong)的抗(kang)氧化(hua)(hua)鋼(gang)(gang)(gang)有(you)鐵素體鋼(gang)(gang)(gang)（如2Cr25Ni、0Cr13Al)和奧氏體鋼(gang)(gang)(gang)（如0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等(deng)）兩種類別，其最高(gao)使(shi)用(yong)溫(wen)度在(zai)1000℃左右(you)。
熱強(qiang)鋼(gang)(gang)是(shi)在鋼(gang)(gang)中加入鉻(ge)、鉬、鎢、釩、硅等(deng)元(yuan)素，除提(ti)高(gao)鋼(gang)(gang)材(cai)的高(gao)溫(wen)(wen)(wen)強(qiang)度(du)外(wai)，也(ye)提(ti)高(gao)其高(gao)溫(wen)(wen)(wen)抗氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性(xing)。常用的熱強(qiang)鋼(gang)(gang)有珠光體(ti)鋼(gang)(gang)（如12CrMo、15CrMo,抗氧(yang)(yang)化(hua)(hua)最(zui)(zui)(zui)高(gao)使用溫(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)580℃)、馬氏體(ti)鋼(gang)(gang)（如1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等(deng)，抗氧(yang)(yang)化(hua)(hua)最(zui)(zui)(zui)高(gao)使用溫(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)750~800℃,熱強(qiang)性(xing)最(zui)(zui)(zui)高(gao)使用溫(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)480~540℃)、奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)（如0Cr8Ni11Ti,抗氧(yang)(yang)化(hua)(hua)最(zui)(zui)(zui)高(gao)使用溫(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)850℃,熱強(qiang)性(xing)最(zui)(zui)(zui)高(gao)使用溫(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)850℃).
