鋼材是鋼錠、鋼坯或鋼材通過壓力加工制成的一定形狀、尺寸和性能的材料。
分類:按斷面形狀可分為型材、板材、管材和金屬制品四大類;按品質(zhì)可分為碳素鋼、低合金鋼和高合金鋼;按成形方法可分為鍛鋼、鑄鋼、熱軋鋼、冷拉鋼;按金相組織可分為退火狀態(tài)、正火狀態(tài)和無相變或部分發(fā)生相變的鋼;按用途可分為工程用鋼、滲碳鋼、碳素工具鋼、特殊性能鋼等。
性能特點
力學性能:具有較高的抗拉強度、彈性模量,能承受較大的外力而不發(fā)生破壞,還具備良好的塑性、沖擊韌性,在受力時可發(fā)生一定程度的變形而不斷裂。
加工性能:可進行冷彎、熱彎等彎曲加工,以及焊接、切削等加工。不同種類的鋼材加工性能有所差異,如低碳鋼焊接性能好,而高碳鋼焊接難度較大。
物理化學性能:部分鋼材具有特殊的物理化學性能,如不銹鋼具有良好的耐腐蝕性,耐熱鋼能在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定性能。
化學成分
合金元素:鋼材中添加的合金元素如鉻、鎳、鉬、鎢等,會改變鋼材的原子排列方式和晶體結(jié)構(gòu),進而影響密度。例如,鎳元素的加入會使鋼材的密度略有增加,因為鎳的原子質(zhì)量相對較大,在鋼材中替代部分鐵原子后,會使單位體積內(nèi)的質(zhì)量增大。
碳含量:碳是鋼材中重要的元素之一,隨著碳含量的增加,鋼材的密度會有所降低。這是因為碳的原子半徑比鐵小,在鋼鐵晶格中,碳原子會占據(jù)晶格間隙,使晶格發(fā)生畸變,導致單位體積內(nèi)原子數(shù)量減少,從而密度降低。
強度與硬度:一般來說,密度較高的鋼材往往具有較高的強度和硬度。這是因為密度的增加通常意味著原子間結(jié)合更為緊密,晶體結(jié)構(gòu)更加致密,抵抗外力變形和破壞的能力更強。例如,一些高合金鋼,由于添加了多種合金元素,使其密度有所增加,同時也具備了更高的強度和硬度,適用于制造承受高負荷的機械零件、模具等。