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(tan)鋼的分類
鋼(gang)材的(de)分類方法有(you)以下幾種。
①. 按化學(xue)成分(fen)分(fen)類
a. 低碳(tan)(tan)鋼(gang) 含碳(tan)(tan)量小于(yu)0.25%.
b. 中(zhong)碳(tan)鋼(gang) 含碳(tan)量(liang)在(zai)0.25%~0.55%.
c. 高(gao)碳(tan)(tan)鋼 含(han)碳(tan)(tan)量大于0.55%.
②. 按(an)用途(tu)分類(lei)
a. 碳(tan)素結構鋼 含碳(tan)量0.7%以下的工程結構和機械零件用鋼。
b.碳(tan)素工(gong)具(ju)鋼 含碳(tan)量(liang)(liang)0.7%以上，用于制造各(ge)種工(gong)具(ju)、量(liang)(liang)具(ju)和(he)刃具(ju)的鋼材。
在(zai)后面的(de)(de)“碳(tan)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)及(ji)性能”部(bu)分(fen)，介紹了常用鋼(gang)(gang)材的(de)(de)牌(pai)號(hao)。鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)并沒有一定由(you)幾(ji)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)的(de)(de)規定。有的(de)(de)資料中(zhong)曾以碳(tan)素(su)(su)(su)工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)T8MnA為(wei)例(li)，說碳(tan)素(su)(su)(su)工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)由(you)四(si)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)，其實(shi)這(zhe)只(zhi)是(shi)(shi)一個特例(li)，根據《碳(tan)素(su)(su)(su)工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)、成(cheng)分(fen)》GB 1298-1999的(de)(de)規定，其牌(pai)號(hao)大部(bu)分(fen)由(you)兩部(bu)分(fen)或三部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。因(yin)此，認(ren)為(wei)碳(tan)素(su)(su)(su)工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)一定由(you)四(si)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)是(shi)(shi)一個誤解，如(ru)果廣(guang)義地認(ren)為(wei)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)由(you)幾(ji)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)也是(shi)(shi)不合適的(de)(de)。
③. 按質(zhi)量分類(lei)
a. 普通碳素鋼 硫(liu)含量不大于(yu)0.055%,磷含量不大于(yu)0.045%,是應用最廣泛的(de)鋼材品種。
b. 優質碳(tan)素鋼(gang) 硫(liu)、磷(lin)含量比普(pu)通碳(tan)素鋼(gang)低，硫(liu)不(bu)大于0.045%,磷(lin)不(bu)大于0.04%.
c.高級優質(zhi)碳素鋼(gang) 硫、磷含量很低，硫不(bu)大(da)于(yu)0.03%,磷不(bu)大(da)于(yu)0.035%.
④. 按冶煉方(fang)法分類
a. 沸騰鋼(gang)
在熔(rong)煉(lian)末期不完全脫氧，鋼液中(zhong)含有(you)相當數(shu)量的(de)(de)氧化(hua)(hua)鐵,在澆注(zhu)凝固時，碳(tan)和氧化(hua)(hua)鐵發生反應，鋼液中(zhong)不斷析出(chu)一(yi)(yi)氧化(hua)(hua)碳(tan)而(er)沸(fei)騰，稱為沸(fei)騰鋼。這種鋼成本較低，成材(cai)率高，表(biao)層有(you)一(yi)(yi)定厚度的(de)(de)致(zhi)密(mi)(mi)層，軋成鋼板質量較好。但由于其(qi)內部組織不致(zhi)密(mi)(mi)、不均勻，其(qi)沖擊韌性較差(cha)，不能(neng)用于制造重要的(de)(de)機械零件。
b. 鎮靜(jing)鋼(gang)
鋼(gang)液在澆注前(qian)經過(guo)完(wan)全脫氧，凝固(gu)時(shi)不(bu)沸騰(teng)，稱(cheng)鎮靜(jing)鋼(gang)，其組織致密，質量較(jiao)(jiao)好，但成(cheng)材率較(jiao)(jiao)沸騰(teng)鋼(gang)低(di)。
c.半鎮靜鋼
脫氧程度介于沸騰鋼(gang)和鎮(zhen)靜鋼(gang)之(zhi)間的鋼(gang)。
2. 碳鋼的(de)牌號及性能
管(guan)道工(gong)程中(zhong)大(da)量使用的(de)焊接鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)和管(guan)道型(xing)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)支架、法蘭，從(cong)化學成分方面講屬于低碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，從(cong)質量方面講屬于普通(tong)碳(tan)(tan)素(su)(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，因此可以統稱為(wei)碳(tan)(tan)素(su)(su)結構(gou)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。普通(tong)無縫鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)采用優質碳(tan)(tan)素(su)(su)結構(gou)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。低碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具有較(jiao)好的(de)強度、塑性、韌性。低碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)可焊性在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)和金屬材(cai)料中(zhong)是最(zui)好的(de)，中(zhong)碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)次(ci)之，高(gao)碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)最(zui)差。下(xia)面介紹管(guan)道施工(gong)中(zhong)接觸較(jiao)多的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種。
①. 碳素結構鋼
碳素結構鋼的(de)牌號(hao)由四部分(fen)組成：代表屈服點(dian)(dian)的(de)字母(mu)Q、屈服點(dian)(dian)的(de)數值（單位(wei)為MPa)、質量等級(ji)符號(hao)（A、B、C、D)及脫氧方法符號(hao)（F、B、Z、TZ,分(fen)別表示(shi)沸騰鋼、半(ban)鎮(zhen)(zhen)靜鋼、鎮(zhen)(zhen)靜鋼和(he)特(te)殊(shu)鎮(zhen)(zhen)靜鋼），在實際工作中，并不一定要全部標注以上(shang)四個部分(fen)，第三部分(fen)和(he)第四部分(fen)有時會(hui)省(sheng)略。
碳素結構鋼(gang)(gang)中，Q235最為(wei)常用，相(xiang)當于舊牌號(hao)(hao)A3鋼(gang)(gang)。Q235A表(biao)示(shi)只能保(bao)證鋼(gang)(gang)材的力(li)學(xue)性(xing)能，化學(xue)成分(fen)除硅、硫、磷外，其(qi)他成分(fen)不(bu)予保(bao)證。如鋼(gang)(gang)號(hao)(hao)為(wei)Q235B(或C、D),則(ze)力(li)學(xue)性(xing)能和各自(zi)不(bu)同(tong)的化學(xue)成分(fen)都要(yao)保(bao)證。Q235的A、B、C、D質量(liang)等(deng)級(ji)，其(qi)屈服強(qiang)度(du)和伸(shen)長(chang)率的要(yao)求基本相(xiang)同(tong)。
碳素結構(gou)鋼的化(hua)學成分(fen)和(he)主要力學性能分(fen)別見表(biao)1-22和(he)表(biao)1-23。
②. 優質碳素結構鋼
優質(zhi)碳(tan)(tan)素結(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)，硫(liu)、磷含(han)量(liang)(liang)均限制在0.035%以下，非(fei)金屬夾(jia)雜物也較少，其牌(pai)號(hao)用兩位數(shu)字表示(shi)，該兩位數(shu)表示(shi)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)平均含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)的萬分(fen)數(shu)，如45優質(zhi)碳(tan)(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)，表示(shi)其平均含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)為(wei)0.45%.無縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)管的常用牌(pai)號(hao)為(wei)10、20優質(zhi)碳(tan)(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)，其平均含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)分(fen)別為(wei)0.10%和0.20%.
優(you)質碳素(su)結構鋼按含錳(meng)(meng)量(liang)(liang)不同分(fen)為普通含錳(meng)(meng)量(liang)(liang)（0.25%~0.8%)及較(jiao)高(gao)含錳(meng)(meng)量(liang)(liang)（0.7%~1.2%)兩組(zu)。含錳(meng)(meng)較(jiao)多的(de)一(yi)組(zu)，在(zai)其(qi)牌(pai)號(hao)數字(zi)后加Mn,如(ru)50Mn,50表(biao)示其(qi)含碳量(liang)(liang)約0.50%,經查閱(yue)有關技(ji)術(shu)參(can)數，其(qi)含錳(meng)(meng)量(liang)(liang)在(zai)0.7%~1.0%.
常用牌號的(de)優(you)質碳素結(jie)構鋼的(de)化(hua)學成分(fen)(fen)和力(li)學性能分(fen)(fen)別見表(biao)1-24、表(biao)1-25。
③. 鑄(zhu)鋼
鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)通常(chang)用于制造形狀(zhuang)復雜，難以鍛(duan)造，而且(qie)對強度要求較高(gao)的(de)零件，如中高(gao)壓閥(fa)門的(de)閥(fa)體。鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)牌號用其漢語拼音字頭和含碳(tan)(tan)量的(de)萬分數表示，如ZG20,表示20鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)，其平均含碳(tan)(tan)量約為0.20%.鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)鑄(zhu)(zhu)造性能(neng)比鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)和其他有(you)色金屬合金的(de)的(de)，性能(neng)差。
3. 合金鋼
合(he)金鋼(gang)(gang)(gang)(gang)就是在碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)基(ji)礎上，在冶煉時有目的(de)地加(jia)入一些(xie)元(yuan)素，如(ru)硅（Si)、錳（Mn)、鉻（Cr)、鎳（Ni)、鉬（Mo)、鈦（Ti)等，從(cong)而改善(shan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)某(mou)(mou)些(xie)性(xing)能或獲得某(mou)(mou)些(xie)工程需要的(de)特(te)殊性(xing)能。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、合(he)金鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、耐熱鋼(gang)(gang)(gang)(gang)等屬(shu)于特(te)殊性(xing)能鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。管(guan)道(dao)工程中應用(yong)較多的(de)合(he)金鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)材是低合(he)金鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。通(tong)常所說的(de)合(he)金鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)道(dao)，一般是指(zhi)低合(he)金鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)。
①. 低合金鋼
低(di)合金(jin)(jin)鋼(gang)的含碳量(liang)較低(di)，一(yi)般在0.1%~0.2%,通(tong)常(chang)以錳為主要合金(jin)(jin)元(yuan)素(su)，含量(liang)為0.8%~1.8%,還(huan)加入(ru)一(yi)些(xie)少量(liang)的合金(jin)(jin)元(yuan)素(su)。低(di)合金(jin)(jin)鋼(gang)牌(pai)號以數(shu)字和主要合金(jin)(jin)元(yuan)素(su)的符號表示，如16Mn、16MnR.16MnR是用于壓(ya)力(li)容器的專用鋼(gang)。
②. 不(bu)銹鋼
能抗大氣腐蝕的鋼稱為不銹(xiu)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。
管道工程中常(chang)用的(de)(de)(de)是鉻鎳(nie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和鉻不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。鉻鎳(nie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)含(han)碳(tan)量較低(di)，含(han)鉻約(yue)為18%,含(han)鎳(nie)大于8%,俗稱(cheng)18-8型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。這(zhe)種不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)常(chang)溫(wen)下無(wu)磁(ci)性(xing)，經過(guo)1100~1200℃高溫(wen)淬火(huo)后(hou)(hou)，塑性(xing)很好，適合進行冷(leng)加工，但其切削加工性(xing)能(neng)不(bu)好。18-8型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)具有較好的(de)(de)(de)耐熱(re)(re)性(xing)，能(neng)在(zai)高溫(wen)下保持較高的(de)(de)(de)強度。它最大的(de)(de)(de)缺(que)點是加熱(re)(re)到1100℃之后(hou)(hou)緩慢冷(leng)卻過(guo)程中，或(huo)者在(zai)450~850℃長時(shi)間加熱(re)(re)時(shi)，奧(ao)氏(shi)體晶(jing)(jing)體內多余的(de)(de)(de)碳(tan)被析出，并以(yi)碳(tan)化(hua)鉻的(de)(de)(de)形式存在(zai)于奧(ao)氏(shi)體晶(jing)(jing)界(jie)的(de)(de)(de)邊(bian)沿(yan)。碳(tan)化(hua)鉻中含(han)鉻甚高，而鉻來自(zi)晶(jing)(jing)體表(biao)層，故(gu)在(zai)靠近晶(jing)(jing)界(jie)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)粒表(biao)面形成貧鉻，使其耐腐蝕性(xing)能(neng)和力學性(xing)能(neng)明顯降低(di)。
含有穩(wen)定元素鈦、鈮的(de)18-8不銹鋼，經過穩(wen)定化(hua)處理，可(ke)以避免(mian)形成碳化(hua)鉻(ge)，從而也就避免(mian)了晶間(jian)腐蝕(shi)，但非穩(wen)定型(xing)18-8不銹鋼不適用這(zhe)種(zhong)處理方法(fa)。
關于(yu)18-8不銹(xiu)鋼的(de)(de)最(zui)低和最(zui)高(gao)工(gong)作溫(wen)度(du)，有的(de)(de)資(zi)料中認為是(shi)－196~700℃,多數技術資(zi)料中沒有涉及，這主要是(shi)因(yin)為這類極端的(de)(de)數值要受(shou)多方(fang)面條(tiao)件的(de)(de)制約(yue)，不能一概而論。顯而易見，其(qi)最(zui)高(gao)工(gong)作溫(wen)度(du)必須低于(yu)可能產(chan)生(sheng)晶間腐蝕(shi)的(de)(de)溫(wen)度(du)，在(zai)較高(gao)的(de)(de)工(gong)作溫(wen)度(du)下，管材的(de)(de)許(xu)用應(ying)力會顯著降低。
③. 耐熱鋼
金屬(shu)材(cai)料(liao)的耐熱(re)性是(shi)指(zhi)在高溫下(xia)兼(jian)有抗氧(yang)化(hua)與高溫強(qiang)度的綜合性能，它包括抗氧(yang)化(hua)鋼和熱(re)強(qiang)鋼兩(liang)類(lei)。
抗氧(yang)(yang)化(hua)鋼是在鋼中(zhong)加(jia)入一定量(liang)的(de)(de)鉻、硅、鋁等(deng)元素，它們與(yu)氧(yang)(yang)的(de)(de)親(qin)和(he)力大，故優(you)先氧(yang)(yang)化(hua)，在鋼材表面形(xing)成(cheng)一層致密的(de)(de)高熔點氧(yang)(yang)化(hua)膜，使鋼材與(yu)外(wai)界(jie)的(de)(de)高溫(wen)汽(qi)化(hua)氣體隔絕(jue)，從而(er)避免進一步氧(yang)(yang)化(hua)。常用的(de)(de)抗氧(yang)(yang)化(hua)鋼有鐵(tie)素體鋼（如2Cr25Ni、0Cr13Al)和(he)奧氏(shi)體鋼（如0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等(deng)）兩(liang)種類(lei)別(bie)，其最高使用溫(wen)度在1000℃左右。
熱(re)強鋼(gang)是在鋼(gang)中加入鉻、鉬(mu)、鎢、釩、硅等元素，除提(ti)高鋼(gang)材(cai)的高溫(wen)強度(du)外，也提(ti)高其高溫(wen)抗(kang)氧化性(xing)(xing)。常用(yong)(yong)的熱(re)強鋼(gang)有珠光體鋼(gang)（如(ru)12CrMo、15CrMo,抗(kang)氧化最高使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)度(du)為580℃)、馬氏體鋼(gang)（如(ru)1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等，抗(kang)氧化最高使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)度(du)為750~800℃,熱(re)強性(xing)(xing)最高使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)度(du)為480~540℃)、奧氏體鋼(gang)（如(ru)0Cr8Ni11Ti,抗(kang)氧化最高使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)度(du)為850℃,熱(re)強性(xing)(xing)最高使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)度(du)為850℃).
