什么是钢？

根据欧洲标准EN10020，钢是一种以重量计比任何其他单一元素含有更多铁的材料，其碳含量通常低于2%，并含有其他元素（图 1）。有限数量的铬钢可能含有超过2%的碳，但2%是钢和铸铁之间的通常分界线。

钢丝

由于其强度高、机械加工性好和经济效益高，钢材是最重要的建筑材料之一。通过化学成分和生产条件的变化，可以在很大范围内改变钢的性能，并且制造商能够根据用户的特定要求调整性能。

除了化学和机械性能外，内部稳定性、表面质量、形状和几何尺寸也是钢铁产品用户的重要标准。用于结构应用的钢材主要以型材、板材、带材、宽扁材、棒材和空心型材的形式进行热轧。此类产品可能在热轧后进行了冷成型操作。有时也使用铸造和锻造材料。

为了便于钢材的生产、订购和使用，质量标准和规范中列出了钢材的牌号和质量，给出了化学成分、机械和工艺性能。

欧洲标准EN10020将钢种分为：

按化学成分分类的非合金钢和合金钢

由非合金钢和合金钢的主要性能或应用特性定义的质量。

按化学成分分类

 分类基于标准或产品规范中指定的钢包分析，并由为每个元素指定的最小值确定。

 非合金钢是未达到附录 2 中任何限值的钢种。

 合金钢是至少达到附录 2 中给出的极限值之一的钢种。

按主要质量分类

钢种可分为以下质量：

非合金钢的分类

非合金钢

非合金优质钢

非合金特殊钢

合金钢的分类

合金优质钢

合金特殊钢

对于这种分类，必须考虑以下几点：

化学成分

机械性能

热处理

非金属夹杂物的清洁度

特殊的质量要求，例如冷成型、冷拔等的适用性。

物理特性

应用

此分类的详细信息在标准 EN 10020 中给出。

要点

A. 钢铁制造工艺

钢铁制造工艺（碱性氧炉、电炉等）通常是制造商的选择。

对于脱氧方法，以下是可能的：

 可选：制造商选择的方法。

包边钢（不添加脱氧元素）。此类钢仅用于屈服强度低且无特殊韧性要求的钢。

不允许使用边缘钢：制造商可以提供半镇静钢或镇静钢。

完全镇静钢含有足以结合可用氮的量的氮结合元素，例如至少 0.020% 的铝。

B. 交货条件

允许几种供应条件：

由制造商选择供应。

热轧即轧态。

热机械处理：正火成型 (N)

热机械成型 (TM)。

归一化 (N)。

需要注意的是，本讲座不讨论调质钢。钢的热机械处理的定义在附录 3 中给出。产品的供应条件对于钢的应用非常重要。因此，该条件应在订单中明确说明。必须特别注意正火 (N) 或正火成形 (N) 产品和热机械成形钢 (TM)。热机械成型材料与 N 材料不同，不适用于后续热处理（消除应力除外）或热变形（1100 ° C）。在高温下处理 TM 钢会导致强度下降。

需要注意的是，经过TM处理的材料与同等级的N钢相比，具有以下优点：

合金元素含量较低。

由于较低的碳当量，更好的焊接性。

更低的花费。

由于在线处理而节省时间。

没有产品长度限制。

C. 化学成分

这些要求基于钢包分析而不是产品分析。如果规定了产品分析，则必须考虑产品分析与钢包分析规定限值的允许偏差。

D. 机械性能

质量标准通常指定拉伸和缺口韧性特性。

 拉伸性能

所需值取决于材料厚度。屈服强度和抗拉强度随着厚度的增加而降低，这可以解释为对于较厚的材料，轧制过程中的晶粒细化较小。

缺口韧性特性（冲击试验）

规定了试验温度和最小吸收能量。

 采样方向

可以为纵向和/或横向指定机械特性。纵向表示平行于轧制方向，横向表示垂直于主轧制方向。在长材热轧过程中，变形主要发生在一个方向，产生各向异性，导致纵向和横向的机械性能不同。差异在延展性（伸长率、缺口韧性）方面最为显着。

E. 技术特性

技术性能包括可焊性和可成形性。

 可焊性

焊接性是结构钢的一个非常重要的特性，其判断依据是：

冷裂倾向

热影响区的韧性

焊接性受钢的化学成分和金相组织的影响。通过增加合金元素的含量，可焊性降低。通过晶粒细化获得可焊性的改进。焊接性通常随着抗拉强度的增加而降低，这与较高强度钢中合金元素的含量较高有关。

图 2 显示了成分对可焊性的影响。冷却速率会增加冷裂纹的敏感性，并且受远离焊缝的热路径的组合厚度（图中的垂直轴）控制。图中的横轴电弧能量也影响冷却速度；热量输入越高，冷却所需的时间就越长。该图显示了降低碳当量如何增加可以在特定预热条件下焊接的条件范围，在此示例中为 100°C，在此示例中为使用传统焊丝的 MAG 特定焊接工艺。

成型性

结构钢适用于热成型和冷成型。应该注意的是，热机械处理钢不应用于热成型。冷成形性包括凸缘性、滚压成形和棒材的拉拔。冷成型性通过弯曲试验进行评估。指定的内弯曲半径随着材料厚度和抗拉强度的增加而增加。弯曲试验样品可以在纵向或横向上取得。

F. 表面处理

钢制品不应有妨碍其用于预期目的的缺陷。

G. 检查和测试

质量标准规定：

 测试类型（拉伸、冲击、弯曲、化学分析等）。

批次：机械性能的验证可以批量进行（例如每 20、40 或 60 个产品进行一次测试）或熔体。

检验单位：每批检验次数。

测试样品的位置：根据 Euronorm 18（见图 3）。

试件的选择和准备。

H. 标记

钢铁产品应通过涂漆、冲压或耐久不干胶标签标明以下信息：

 牌号。

炉号。

制造商名称或商标。