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(xiu)鋼也屬于合金鋼。
1. 碳鋼的分類
鋼(gang)材的分類方法有以下幾種。
①. 按化學成分分類
a. 低碳鋼(gang) 含碳量小(xiao)于0.25%.
b. 中碳鋼(gang) 含碳量在(zai)0.25%~0.55%.
c. 高(gao)碳(tan)鋼 含碳(tan)量大于0.55%.
②. 按用途分類
a. 碳素結構鋼 含碳量(liang)0.7%以下的工程結構和機械零件用鋼。
b.碳(tan)素工具(ju)(ju)鋼(gang) 含碳(tan)量0.7%以上，用于制造各種工具(ju)(ju)、量具(ju)(ju)和(he)刃具(ju)(ju)的鋼(gang)材。
在后面的(de)(de)(de)“碳(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)牌號(hao)及性能”部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)，介(jie)紹(shao)了(le)常用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)(de)牌號(hao)。鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)牌號(hao)并沒(mei)有(you)一定由(you)(you)幾部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)規(gui)定。有(you)的(de)(de)(de)資(zi)料中曾(ceng)以(yi)碳(tan)(tan)(tan)素工具(ju)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)T8MnA為(wei)例(li)，說碳(tan)(tan)(tan)素工具(ju)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)牌號(hao)由(you)(you)四(si)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)，其(qi)實(shi)這只是一個特例(li)，根(gen)據《碳(tan)(tan)(tan)素工具(ju)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)牌號(hao)、成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)》GB 1298-1999的(de)(de)(de)規(gui)定，其(qi)牌號(hao)大部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)由(you)(you)兩部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)或三部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)。因此，認為(wei)碳(tan)(tan)(tan)素工具(ju)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)牌號(hao)一定由(you)(you)四(si)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)是一個誤解，如果廣義地(di)認為(wei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)牌號(hao)由(you)(you)幾部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)也是不合適的(de)(de)(de)。
③. 按(an)質量分(fen)類
a. 普通碳素(su)鋼 硫含(han)量不大(da)于0.055%,磷含(han)量不大(da)于0.045%,是(shi)應用最廣泛的鋼材品種。
b. 優(you)質碳素鋼(gang) 硫、磷(lin)含量比普(pu)通碳素鋼(gang)低，硫不大于(yu)0.045%,磷(lin)不大于(yu)0.04%.
c.高級優(you)質碳素鋼 硫(liu)、磷(lin)(lin)含量很低，硫(liu)不大于0.03%,磷(lin)(lin)不大于0.035%.
④. 按冶(ye)煉方(fang)法分類(lei)
a. 沸騰鋼
在熔煉末(mo)期不完全(quan)脫氧(yang)，鋼(gang)液中含有相當數(shu)量的(de)(de)氧(yang)化(hua)鐵,在澆注(zhu)凝固時，碳(tan)和氧(yang)化(hua)鐵發生反應(ying)，鋼(gang)液中不斷析出(chu)一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)而(er)沸騰，稱為(wei)沸騰鋼(gang)。這種(zhong)鋼(gang)成(cheng)(cheng)本較(jiao)低，成(cheng)(cheng)材率高，表層有一(yi)定厚度的(de)(de)致密層，軋成(cheng)(cheng)鋼(gang)板質量較(jiao)好(hao)。但由于其內部組織不致密、不均勻，其沖擊韌性較(jiao)差，不能(neng)用于制造重(zhong)要的(de)(de)機械零件。
b. 鎮(zhen)靜鋼
鋼液(ye)在澆注前經過完全脫氧，凝(ning)固(gu)時不沸騰(teng)，稱(cheng)鎮靜鋼，其組織致密，質量較好，但成材(cai)率較沸騰(teng)鋼低。
c.半鎮(zhen)靜(jing)鋼
脫氧程度(du)介(jie)于沸騰(teng)鋼(gang)和(he)鎮靜鋼(gang)之(zhi)間的鋼(gang)。
2. 碳鋼(gang)的牌號(hao)及性(xing)能(neng)
管(guan)道(dao)工程中(zhong)(zhong)大量使用的(de)焊接鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)和管(guan)道(dao)型鋼(gang)(gang)(gang)支架(jia)、法蘭(lan)，從化學成(cheng)分(fen)方面(mian)講屬于(yu)低碳(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)，從質(zhi)量方面(mian)講屬于(yu)普通碳(tan)(tan)(tan)素(su)(su)鋼(gang)(gang)(gang)，因此(ci)可以統稱(cheng)為碳(tan)(tan)(tan)素(su)(su)結(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)。普通無縫鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)采用優(you)質(zhi)碳(tan)(tan)(tan)素(su)(su)結(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)。低碳(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)較(jiao)好的(de)強度、塑性、韌性。低碳(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)可焊性在鋼(gang)(gang)(gang)材和金屬材料中(zhong)(zhong)是(shi)最(zui)好的(de)，中(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)次之，高碳(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)最(zui)差。下面(mian)介紹(shao)管(guan)道(dao)施工中(zhong)(zhong)接觸(chu)較(jiao)多的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種。
①. 碳素(su)結(jie)構鋼(gang)
碳素結構鋼的(de)牌號由四(si)部(bu)分組(zu)成(cheng)：代表屈(qu)服點(dian)的(de)字母Q、屈(qu)服點(dian)的(de)數值(zhi)（單位為MPa)、質量等級符號（A、B、C、D)及脫(tuo)氧(yang)方(fang)法符號（F、B、Z、TZ,分別(bie)表示沸騰鋼、半鎮(zhen)(zhen)靜鋼、鎮(zhen)(zhen)靜鋼和特殊鎮(zhen)(zhen)靜鋼），在實際工作中，并不一定要全部(bu)標注以上四(si)個部(bu)分，第三部(bu)分和第四(si)部(bu)分有(you)時會省略。
碳(tan)素結構鋼中，Q235最為常(chang)用，相(xiang)(xiang)當(dang)于舊牌號A3鋼。Q235A表示只能保(bao)證鋼材的力(li)學(xue)性能，化(hua)學(xue)成(cheng)分除硅(gui)、硫、磷外(wai)，其他(ta)成(cheng)分不予保(bao)證。如鋼號為Q235B(或C、D),則(ze)力(li)學(xue)性能和各自不同的化(hua)學(xue)成(cheng)分都要保(bao)證。Q235的A、B、C、D質量等級，其屈服(fu)強度和伸長率的要求基本相(xiang)(xiang)同。
碳素結(jie)構鋼(gang)的化學(xue)成分和(he)主(zhu)要(yao)力學(xue)性能分別見表1-22和(he)表1-23。
②. 優質(zhi)碳素結(jie)構鋼
優(you)質碳(tan)(tan)素(su)結(jie)構鋼(gang)(gang)中(zhong)，硫、磷含量均(jun)限(xian)制在0.035%以下，非(fei)金屬夾雜物也(ye)較少，其(qi)牌號用(yong)兩位數字(zi)表示(shi)(shi)，該兩位數表示(shi)(shi)鋼(gang)(gang)中(zhong)平(ping)均(jun)含碳(tan)(tan)量的萬分數，如45優(you)質碳(tan)(tan)素(su)鋼(gang)(gang)，表示(shi)(shi)其(qi)平(ping)均(jun)含碳(tan)(tan)量為0.45%.無縫鋼(gang)(gang)管的常用(yong)牌號為10、20優(you)質碳(tan)(tan)素(su)鋼(gang)(gang)，其(qi)平(ping)均(jun)含碳(tan)(tan)量分別(bie)為0.10%和0.20%.
優質碳素結(jie)構鋼按含(han)(han)錳量不同分(fen)為普通含(han)(han)錳量（0.25%~0.8%)及較高含(han)(han)錳量（0.7%~1.2%)兩組。含(han)(han)錳較多的一組，在(zai)其(qi)牌號數字(zi)后加Mn,如50Mn,50表(biao)示其(qi)含(han)(han)碳量約0.50%,經(jing)查閱(yue)有關技術參數，其(qi)含(han)(han)錳量在(zai)0.7%~1.0%.
常(chang)用牌號的優質碳素結構鋼的化(hua)學成分(fen)和力學性能分(fen)別(bie)見表1-24、表1-25。
③. 鑄鋼(gang)
鑄鋼通常用于(yu)制(zhi)造形狀(zhuang)復雜(za)，難以鍛造，而且對強度要求較高的(de)零件(jian)，如中(zhong)高壓閥(fa)門(men)的(de)閥(fa)體。鑄鋼牌號用其(qi)(qi)漢語拼音字頭和含碳量(liang)(liang)的(de)萬分數表示，如ZG20,表示20鑄鋼，其(qi)(qi)平均(jun)含碳量(liang)(liang)約為(wei)0.20%.鑄鋼的(de)鑄造性能比(bi)鑄鐵和其(qi)(qi)他有色金(jin)屬合金(jin)的(de)的(de)，性能差。
3. 合(he)金鋼
合金鋼(gang)(gang)(gang)就是(shi)在(zai)碳素鋼(gang)(gang)(gang)的基礎上，在(zai)冶(ye)煉時(shi)有(you)目的地(di)加入一些元(yuan)素，如硅（Si)、錳（Mn)、鉻（Cr)、鎳（Ni)、鉬（Mo)、鈦（Ti)等(deng)，從而改善鋼(gang)(gang)(gang)的某些性能(neng)(neng)(neng)或獲得某些工(gong)程(cheng)需要的特殊性能(neng)(neng)(neng)。不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)、合金鋼(gang)(gang)(gang)、耐熱鋼(gang)(gang)(gang)等(deng)屬于(yu)特殊性能(neng)(neng)(neng)鋼(gang)(gang)(gang)。管道工(gong)程(cheng)中應用較多的合金鋼(gang)(gang)(gang)管材(cai)是(shi)低合金鋼(gang)(gang)(gang)和不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)。通常所(suo)說的合金鋼(gang)(gang)(gang)管道，一般(ban)是(shi)指(zhi)低合金鋼(gang)(gang)(gang)管。
①. 低合(he)金(jin)鋼
低合(he)(he)金(jin)(jin)鋼的含碳量(liang)較低，一(yi)般在0.1%~0.2%,通常以錳為(wei)主(zhu)要合(he)(he)金(jin)(jin)元素，含量(liang)為(wei)0.8%~1.8%,還(huan)加入一(yi)些少量(liang)的合(he)(he)金(jin)(jin)元素。低合(he)(he)金(jin)(jin)鋼牌號以數字和主(zhu)要合(he)(he)金(jin)(jin)元素的符號表示，如16Mn、16MnR.16MnR是用(yong)于壓力(li)容(rong)器的專用(yong)鋼。
②. 不銹鋼
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(cheng)中(zhong)(zhong)常用(yong)的(de)(de)(de)是鉻鎳(nie)(nie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和鉻不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。鉻鎳(nie)(nie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)含(han)碳量較低，含(han)鉻約為18%,含(han)鎳(nie)(nie)大于(yu)8%,俗(su)稱18-8型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。這種不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)常溫(wen)下無磁性(xing)，經過(guo)1100~1200℃高(gao)(gao)溫(wen)淬火(huo)后，塑性(xing)很好(hao)(hao)，適(shi)合進行(xing)冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)，但其(qi)(qi)切削(xue)加(jia)工(gong)性(xing)能(neng)不(bu)(bu)好(hao)(hao)。18-8型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)具(ju)有較好(hao)(hao)的(de)(de)(de)耐熱(re)(re)性(xing)，能(neng)在(zai)(zai)高(gao)(gao)溫(wen)下保持(chi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)強度。它最大的(de)(de)(de)缺點是加(jia)熱(re)(re)到1100℃之后緩慢(man)冷(leng)(leng)卻過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，或者在(zai)(zai)450~850℃長(chang)時間加(jia)熱(re)(re)時，奧氏(shi)體晶(jing)體內多余的(de)(de)(de)碳被析出，并以碳化鉻的(de)(de)(de)形式存在(zai)(zai)于(yu)奧氏(shi)體晶(jing)界的(de)(de)(de)邊沿。碳化鉻中(zhong)(zhong)含(han)鉻甚高(gao)(gao)，而鉻來(lai)自(zi)晶(jing)體表(biao)層，故在(zai)(zai)靠近(jin)晶(jing)界的(de)(de)(de)晶(jing)粒(li)表(biao)面形成貧鉻，使其(qi)(qi)耐腐蝕性(xing)能(neng)和力學性(xing)能(neng)明顯(xian)降低。
含有穩(wen)定元(yuan)素鈦、鈮的18-8不銹鋼(gang)，經過穩(wen)定化處理，可(ke)以避(bi)免形成碳化鉻，從而也(ye)就避(bi)免了(le)晶間腐蝕，但(dan)非穩(wen)定型18-8不銹鋼(gang)不適用這種處理方(fang)法(fa)。
關于(yu)18-8不(bu)銹鋼的(de)(de)最(zui)低(di)和最(zui)高(gao)工作溫(wen)度(du)(du)，有(you)的(de)(de)資料中認為是(shi)－196~700℃,多數(shu)技術資料中沒(mei)有(you)涉及，這主要是(shi)因(yin)為這類(lei)極(ji)端的(de)(de)數(shu)值(zhi)要受多方面條件的(de)(de)制(zhi)約，不(bu)能一概而論。顯(xian)(xian)而易見(jian)，其最(zui)高(gao)工作溫(wen)度(du)(du)必須低(di)于(yu)可能產生晶(jing)間腐(fu)蝕的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)，在(zai)較高(gao)的(de)(de)工作溫(wen)度(du)(du)下，管(guan)材的(de)(de)許(xu)用應力會顯(xian)(xian)著降低(di)。
③. 耐熱(re)鋼
金屬(shu)材料的(de)耐(nai)熱性是指在高溫下(xia)兼有抗氧化(hua)與高溫強度的(de)綜合性能，它包括(kuo)抗氧化(hua)鋼和熱強鋼兩類。
抗氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鋼(gang)是在(zai)(zai)鋼(gang)中加(jia)入(ru)一(yi)定量的(de)(de)(de)(de)鉻、硅、鋁等(deng)元素，它們(men)與氧(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)親和(he)力大，故優先氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)，在(zai)(zai)鋼(gang)材(cai)表面形成一(yi)層致密的(de)(de)(de)(de)高熔點(dian)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜，使(shi)(shi)鋼(gang)材(cai)與外(wai)界的(de)(de)(de)(de)高溫汽化(hua)(hua)氣(qi)體(ti)隔(ge)絕，從(cong)而(er)避免進一(yi)步氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)。常用的(de)(de)(de)(de)抗氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鋼(gang)有鐵素體(ti)鋼(gang)（如2Cr25Ni、0Cr13Al)和(he)奧氏體(ti)鋼(gang)（如0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等(deng)）兩種類別，其最(zui)高使(shi)(shi)用溫度在(zai)(zai)1000℃左(zuo)右。
熱強鋼是在鋼中加入鉻、鉬、鎢、釩、硅等元(yuan)素，除提高(gao)(gao)鋼材的高(gao)(gao)溫(wen)(wen)強度(du)(du)外，也提高(gao)(gao)其高(gao)(gao)溫(wen)(wen)抗(kang)(kang)氧(yang)(yang)化(hua)性。常用的熱強鋼有珠(zhu)光(guang)體鋼（如12CrMo、15CrMo,抗(kang)(kang)氧(yang)(yang)化(hua)最(zui)高(gao)(gao)使用溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)580℃)、馬氏體鋼（如1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等，抗(kang)(kang)氧(yang)(yang)化(hua)最(zui)高(gao)(gao)使用溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)750~800℃,熱強性最(zui)高(gao)(gao)使用溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)480~540℃)、奧(ao)氏體鋼（如0Cr8Ni11Ti,抗(kang)(kang)氧(yang)(yang)化(hua)最(zui)高(gao)(gao)使用溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)850℃,熱強性最(zui)高(gao)(gao)使用溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)850℃).
