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。不銹(xiu)鋼也屬于合金鋼。
1. 碳鋼(gang)的分類
鋼材的(de)分類方(fang)法(fa)有以(yi)下(xia)幾(ji)種。
①. 按化學(xue)成分分類
a. 低碳鋼 含碳量小于0.25%.
b. 中碳鋼 含(han)碳量在(zai)0.25%~0.55%.
c. 高碳(tan)鋼 含(han)碳(tan)量大于0.55%.
②. 按(an)用(yong)途分(fen)類
a. 碳(tan)素結(jie)構鋼 含碳(tan)量(liang)0.7%以下(xia)的工程結(jie)構和機械零件用鋼。
b.碳(tan)(tan)素工(gong)(gong)具(ju)鋼 含碳(tan)(tan)量0.7%以上，用于制造各種(zhong)工(gong)(gong)具(ju)、量具(ju)和刃具(ju)的鋼材。
在后面的(de)(de)“碳(tan)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號(hao)及性(xing)能(neng)”部(bu)分(fen)，介(jie)紹了常(chang)用鋼(gang)(gang)材的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號(hao)。鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號(hao)并沒有(you)一定(ding)由幾(ji)部(bu)分(fen)組成(cheng)的(de)(de)規(gui)定(ding)。有(you)的(de)(de)資料中曾以碳(tan)素工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)中的(de)(de)T8MnA為(wei)例，說碳(tan)素工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號(hao)由四(si)部(bu)分(fen)組成(cheng)，其(qi)實這(zhe)只是一個(ge)特例，根(gen)據《碳(tan)素工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號(hao)、成(cheng)分(fen)》GB 1298-1999的(de)(de)規(gui)定(ding)，其(qi)牌(pai)(pai)(pai)號(hao)大部(bu)分(fen)由兩部(bu)分(fen)或三部(bu)分(fen)組成(cheng)。因此，認為(wei)碳(tan)素工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號(hao)一定(ding)由四(si)部(bu)分(fen)組成(cheng)是一個(ge)誤解，如果(guo)廣義地認為(wei)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號(hao)由幾(ji)部(bu)分(fen)組成(cheng)也是不合(he)適(shi)的(de)(de)。
③. 按質量(liang)分類
a. 普通碳素鋼 硫含量不(bu)大(da)于(yu)0.055%,磷含量不(bu)大(da)于(yu)0.045%,是應用最廣泛(fan)的(de)鋼材品種。
b. 優(you)質碳素(su)鋼 硫、磷(lin)含量比普通碳素(su)鋼低，硫不大(da)于0.045%,磷(lin)不大(da)于0.04%.
c.高級優(you)質碳素鋼 硫(liu)、磷含量很(hen)低，硫(liu)不(bu)大于0.03%,磷不(bu)大于0.035%.
④. 按冶煉方法分類
a. 沸騰鋼(gang)
在熔煉(lian)末期不(bu)完全脫氧(yang)，鋼(gang)(gang)液中含有(you)(you)相當數量(liang)的氧(yang)化(hua)鐵(tie),在澆(jiao)注凝固(gu)時(shi)，碳(tan)和氧(yang)化(hua)鐵(tie)發生反應，鋼(gang)(gang)液中不(bu)斷析出一氧(yang)化(hua)碳(tan)而沸(fei)騰，稱為沸(fei)騰鋼(gang)(gang)。這種鋼(gang)(gang)成本較低，成材率高，表層有(you)(you)一定厚度(du)的致(zhi)密(mi)層，軋成鋼(gang)(gang)板質量(liang)較好。但由(you)于其(qi)內部(bu)組織不(bu)致(zhi)密(mi)、不(bu)均(jun)勻，其(qi)沖擊韌(ren)性較差，不(bu)能用于制造重要(yao)的機械零(ling)件。
b. 鎮靜鋼
鋼(gang)液在(zai)澆注前經過完全(quan)脫(tuo)氧，凝(ning)固(gu)時不(bu)沸(fei)騰，稱鎮靜鋼(gang)，其組(zu)織(zhi)致密，質(zhi)量較好，但(dan)成材率(lv)較沸(fei)騰鋼(gang)低(di)。
c.半鎮靜鋼
脫氧(yang)程度介于沸騰(teng)鋼和(he)鎮(zhen)靜鋼之間(jian)的鋼。
2. 碳鋼(gang)的牌(pai)號(hao)及性能
管(guan)(guan)道(dao)工程(cheng)中(zhong)大(da)量(liang)使用的焊(han)接鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)和管(guan)(guan)道(dao)型鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)支(zhi)架、法(fa)蘭(lan)，從(cong)(cong)化學成分方面(mian)(mian)講屬于(yu)低碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，從(cong)(cong)質量(liang)方面(mian)(mian)講屬于(yu)普通碳(tan)(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，因此可以統稱為(wei)碳(tan)(tan)素結(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。普通無(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)采(cai)用優質碳(tan)(tan)素結(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。低碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)具(ju)有較好(hao)的強(qiang)度、塑性(xing)、韌性(xing)。低碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的可焊(han)性(xing)在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材和金(jin)屬材料中(zhong)是最(zui)好(hao)的，中(zhong)碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)次(ci)之，高碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)最(zui)差(cha)。下面(mian)(mian)介紹管(guan)(guan)道(dao)施工中(zhong)接觸(chu)較多的鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種。
①. 碳素結(jie)構(gou)鋼
碳素(su)結(jie)構鋼(gang)(gang)的牌(pai)號(hao)(hao)由四部(bu)分(fen)組(zu)成：代(dai)表屈服點的字(zi)母(mu)Q、屈服點的數值（單位為MPa)、質量等級符號(hao)(hao)（A、B、C、D)及脫氧方法符號(hao)(hao)（F、B、Z、TZ,分(fen)別表示沸騰(teng)鋼(gang)(gang)、半鎮靜鋼(gang)(gang)、鎮靜鋼(gang)(gang)和(he)特殊鎮靜鋼(gang)(gang)），在實際工作(zuo)中，并不一定要全部(bu)標注以上四個部(bu)分(fen)，第三部(bu)分(fen)和(he)第四部(bu)分(fen)有時會省略(lve)。
碳素結構鋼中(zhong)，Q235最為常用，相(xiang)當于舊牌(pai)號A3鋼。Q235A表示只能(neng)保證(zheng)(zheng)鋼材(cai)的(de)力學性(xing)(xing)能(neng)，化(hua)學成分(fen)除硅、硫、磷外，其(qi)他成分(fen)不予(yu)保證(zheng)(zheng)。如鋼號為Q235B(或C、D),則力學性(xing)(xing)能(neng)和(he)各自不同的(de)化(hua)學成分(fen)都要保證(zheng)(zheng)。Q235的(de)A、B、C、D質量等(deng)級，其(qi)屈服強度(du)和(he)伸長率的(de)要求基本相(xiang)同。
碳素結(jie)構鋼的化學成分和主要力學性能分別見表1-22和表1-23。
②. 優(you)質碳素結構(gou)鋼
優質碳(tan)(tan)素(su)結構鋼(gang)中(zhong)，硫(liu)、磷含(han)量(liang)(liang)均限制在0.035%以(yi)下，非金(jin)屬(shu)夾雜物也較少，其(qi)(qi)牌號用兩位數(shu)字表示(shi)，該兩位數(shu)表示(shi)鋼(gang)中(zhong)平(ping)均含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)的萬分(fen)數(shu)，如45優質碳(tan)(tan)素(su)鋼(gang)，表示(shi)其(qi)(qi)平(ping)均含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)為0.45%.無縫鋼(gang)管(guan)的常用牌號為10、20優質碳(tan)(tan)素(su)鋼(gang)，其(qi)(qi)平(ping)均含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)分(fen)別為0.10%和0.20%.
優質碳(tan)素結構鋼按含(han)錳(meng)量不(bu)同分為普(pu)通含(han)錳(meng)量（0.25%~0.8%)及較高(gao)含(han)錳(meng)量（0.7%~1.2%)兩組。含(han)錳(meng)較多的一組，在(zai)其(qi)牌號數字后加Mn,如50Mn,50表示其(qi)含(han)碳(tan)量約0.50%,經查(cha)閱有關技術參數，其(qi)含(han)錳(meng)量在(zai)0.7%~1.0%.
常用(yong)牌號(hao)的優質碳素結構(gou)鋼的化學成(cheng)分(fen)和力(li)學性能分(fen)別見(jian)表1-24、表1-25。
③. 鑄鋼
鑄(zhu)鋼(gang)通常用于制造(zao)形(xing)狀(zhuang)復雜，難(nan)以鍛造(zao)，而且(qie)對強度要(yao)求較高(gao)的(de)零(ling)件，如中高(gao)壓閥(fa)門的(de)閥(fa)體。鑄(zhu)鋼(gang)牌號用其漢語拼音字頭和含碳量的(de)萬(wan)分(fen)數(shu)表(biao)示，如ZG20,表(biao)示20鑄(zhu)鋼(gang)，其平均(jun)含碳量約為(wei)0.20%.鑄(zhu)鋼(gang)的(de)鑄(zhu)造(zao)性(xing)能比鑄(zhu)鐵和其他有色金屬合金的(de)的(de)，性(xing)能差。
3. 合金鋼
合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)就是在碳素(su)鋼(gang)(gang)(gang)的基(ji)礎(chu)上(shang)，在冶煉時有目的地加入一些(xie)(xie)元素(su)，如硅（Si)、錳（Mn)、鉻（Cr)、鎳（Ni)、鉬（Mo)、鈦（Ti)等，從而改善鋼(gang)(gang)(gang)的某些(xie)(xie)性(xing)能或獲得某些(xie)(xie)工程(cheng)需要的特殊性(xing)能。不銹鋼(gang)(gang)(gang)、合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)、耐(nai)熱鋼(gang)(gang)(gang)等屬(shu)于特殊性(xing)能鋼(gang)(gang)(gang)。管(guan)道工程(cheng)中應用較多的合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)材是低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)和不銹鋼(gang)(gang)(gang)。通常所說的合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)道，一般是指低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)。
①. 低合金(jin)鋼
低合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼的(de)含(han)碳量(liang)(liang)較低，一般(ban)在0.1%~0.2%,通(tong)常以錳為(wei)主要合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)元素(su)，含(han)量(liang)(liang)為(wei)0.8%~1.8%,還加(jia)入一些(xie)少(shao)量(liang)(liang)的(de)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)元素(su)。低合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼牌號以數(shu)字和主要合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)元素(su)的(de)符號表示，如(ru)16Mn、16MnR.16MnR是用于壓力容器的(de)專(zhuan)用鋼。
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。
管道工程中(zhong)常用的(de)(de)是鉻鎳不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)和鉻不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。鉻鎳不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)含(han)碳量較(jiao)低，含(han)鉻約為(wei)18%,含(han)鎳大于8%,俗稱18-8型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。這種不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)常溫(wen)下無磁性(xing)，經過1100~1200℃高溫(wen)淬火后，塑性(xing)很好(hao)，適合進行(xing)冷加工，但其(qi)切削加工性(xing)能不(bu)(bu)好(hao)。18-8型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)具有(you)較(jiao)好(hao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)，能在(zai)(zai)高溫(wen)下保持較(jiao)高的(de)(de)強度。它(ta)最(zui)大的(de)(de)缺(que)點是加熱到1100℃之后緩慢冷卻過程中(zhong)，或者在(zai)(zai)450~850℃長時間(jian)加熱時，奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)晶體(ti)(ti)內多(duo)余的(de)(de)碳被析出，并以碳化(hua)鉻的(de)(de)形(xing)式存在(zai)(zai)于奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)晶界的(de)(de)邊沿。碳化(hua)鉻中(zhong)含(han)鉻甚高，而鉻來自晶體(ti)(ti)表層，故在(zai)(zai)靠近晶界的(de)(de)晶粒表面形(xing)成(cheng)貧鉻，使其(qi)耐(nai)腐蝕性(xing)能和力學(xue)性(xing)能明顯降低。
含(han)有穩定(ding)(ding)元素鈦、鈮的18-8不銹鋼，經過穩定(ding)(ding)化處(chu)理，可(ke)以避免形成(cheng)碳(tan)化鉻，從而(er)也就避免了晶間腐(fu)蝕，但非(fei)穩定(ding)(ding)型18-8不銹鋼不適用這(zhe)種處(chu)理方法。
關于(yu)18-8不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)最低(di)和最高工作溫度，有(you)的(de)(de)(de)(de)資料(liao)中(zhong)認為是－196~700℃,多(duo)數技(ji)術資料(liao)中(zhong)沒(mei)有(you)涉及，這主要是因(yin)為這類(lei)極端的(de)(de)(de)(de)數值要受多(duo)方面條(tiao)件(jian)的(de)(de)(de)(de)制約(yue)，不能一概而(er)論。顯而(er)易(yi)見(jian)，其最高工作溫度必須低(di)于(yu)可能產生晶間腐蝕的(de)(de)(de)(de)溫度，在較高的(de)(de)(de)(de)工作溫度下，管材(cai)的(de)(de)(de)(de)許用應力會顯著降低(di)。
③. 耐熱(re)鋼
金屬材料(liao)的耐熱(re)性是指在高(gao)溫下兼有(you)抗氧化(hua)與(yu)高(gao)溫強(qiang)度的綜合性能，它包括(kuo)抗氧化(hua)鋼(gang)和熱(re)強(qiang)鋼(gang)兩(liang)類。
抗氧(yang)化(hua)鋼(gang)是在鋼(gang)中加入一定量的(de)鉻、硅、鋁(lv)等元(yuan)素(su)，它們與(yu)氧(yang)的(de)親和(he)力大，故優(you)先氧(yang)化(hua)，在鋼(gang)材表面(mian)形成一層致密的(de)高(gao)熔點(dian)氧(yang)化(hua)膜，使鋼(gang)材與(yu)外界的(de)高(gao)溫(wen)(wen)汽化(hua)氣體(ti)隔絕，從而避免(mian)進一步氧(yang)化(hua)。常用的(de)抗氧(yang)化(hua)鋼(gang)有鐵(tie)素(su)體(ti)鋼(gang)（如(ru)(ru)2Cr25Ni、0Cr13Al)和(he)奧氏(shi)體(ti)鋼(gang)（如(ru)(ru)0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等）兩種類別，其最高(gao)使用溫(wen)(wen)度在1000℃左右。
熱(re)強(qiang)鋼是在鋼中加入鉻、鉬、鎢、釩、硅等(deng)元素(su)，除提(ti)高(gao)(gao)(gao)鋼材(cai)的高(gao)(gao)(gao)溫(wen)強(qiang)度(du)外，也(ye)提(ti)高(gao)(gao)(gao)其高(gao)(gao)(gao)溫(wen)抗(kang)(kang)氧(yang)化(hua)性。常用的熱(re)強(qiang)鋼有珠(zhu)光(guang)體(ti)鋼（如(ru)12CrMo、15CrMo,抗(kang)(kang)氧(yang)化(hua)最(zui)(zui)(zui)高(gao)(gao)(gao)使(shi)(shi)用溫(wen)度(du)為(wei)(wei)580℃)、馬氏(shi)體(ti)鋼（如(ru)1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等(deng)，抗(kang)(kang)氧(yang)化(hua)最(zui)(zui)(zui)高(gao)(gao)(gao)使(shi)(shi)用溫(wen)度(du)為(wei)(wei)750~800℃,熱(re)強(qiang)性最(zui)(zui)(zui)高(gao)(gao)(gao)使(shi)(shi)用溫(wen)度(du)為(wei)(wei)480~540℃)、奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼（如(ru)0Cr8Ni11Ti,抗(kang)(kang)氧(yang)化(hua)最(zui)(zui)(zui)高(gao)(gao)(gao)使(shi)(shi)用溫(wen)度(du)為(wei)(wei)850℃,熱(re)強(qiang)性最(zui)(zui)(zui)高(gao)(gao)(gao)使(shi)(shi)用溫(wen)度(du)為(wei)(wei)850℃).
