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。不銹鋼也屬于合金鋼。
1. 碳鋼的分類
鋼材的分(fen)類方法有以下(xia)幾種。
①. 按化學成(cheng)分分類(lei)
a. 低碳鋼 含碳量(liang)小于0.25%.
b. 中碳鋼 含碳量(liang)在(zai)0.25%~0.55%.
c. 高碳鋼 含碳量大于(yu)0.55%.
②. 按用(yong)途分類
a. 碳素結(jie)構鋼 含碳量(liang)0.7%以下的工程(cheng)結(jie)構和機械零件用鋼。
b.碳(tan)(tan)素工具鋼(gang) 含碳(tan)(tan)量0.7%以上，用于制造各(ge)種工具、量具和刃具的鋼(gang)材(cai)。
在后面的(de)(de)“碳(tan)鋼的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號及性(xing)能”部(bu)(bu)分(fen)(fen)，介紹了(le)常(chang)用鋼材的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號。鋼的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號并沒有一定(ding)由幾部(bu)(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)的(de)(de)規定(ding)。有的(de)(de)資料中曾以碳(tan)素(su)工(gong)具鋼中的(de)(de)T8MnA為(wei)例(li)，說碳(tan)素(su)工(gong)具鋼的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號由四部(bu)(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)，其實這(zhe)只是一個特例(li)，根(gen)據《碳(tan)素(su)工(gong)具鋼的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號、成(cheng)分(fen)(fen)》GB 1298-1999的(de)(de)規定(ding)，其牌(pai)(pai)(pai)號大部(bu)(bu)分(fen)(fen)由兩部(bu)(bu)分(fen)(fen)或三部(bu)(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)。因此，認為(wei)碳(tan)素(su)工(gong)具鋼的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號一定(ding)由四部(bu)(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)是一個誤解，如果廣義地認為(wei)鋼的(de)(de)牌(pai)(pai)(pai)號由幾部(bu)(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)也是不合(he)適的(de)(de)。
③. 按質量(liang)分類(lei)
a. 普通碳素鋼(gang) 硫含量不大于0.055%,磷含量不大于0.045%,是應(ying)用最廣泛的(de)鋼(gang)材(cai)品種。
b. 優質碳素鋼 硫、磷含量比普(pu)通碳素鋼低，硫不大(da)于0.045%,磷不大(da)于0.04%.
c.高級優質(zhi)碳素鋼 硫(liu)、磷含量(liang)很低，硫(liu)不(bu)大(da)(da)于(yu)0.03%,磷不(bu)大(da)(da)于(yu)0.035%.
④. 按冶(ye)煉方法分類(lei)
a. 沸(fei)騰鋼(gang)
在(zai)熔煉末期不(bu)完全脫氧(yang)，鋼(gang)(gang)液(ye)中(zhong)含(han)有相(xiang)當(dang)數量的氧(yang)化(hua)鐵,在(zai)澆注(zhu)凝固時，碳(tan)和(he)氧(yang)化(hua)鐵發(fa)生反應，鋼(gang)(gang)液(ye)中(zhong)不(bu)斷析出一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)而沸騰，稱為沸騰鋼(gang)(gang)。這種(zhong)鋼(gang)(gang)成本較(jiao)低，成材率高，表層(ceng)有一(yi)定厚(hou)度(du)的致密層(ceng)，軋成鋼(gang)(gang)板(ban)質量較(jiao)好。但由于其(qi)內部組織(zhi)不(bu)致密、不(bu)均(jun)勻，其(qi)沖擊(ji)韌性較(jiao)差，不(bu)能(neng)用(yong)于制造重要的機械零(ling)件(jian)。
b. 鎮靜鋼(gang)
鋼液在澆注前經過完全脫氧，凝固時不沸騰，稱(cheng)鎮靜鋼，其組織致密，質量較(jiao)好，但成材率較(jiao)沸騰鋼低。
c.半鎮靜鋼
脫氧(yang)程(cheng)度介于(yu)沸騰鋼和鎮靜鋼之間的鋼。
2. 碳(tan)鋼的牌(pai)號及性能
管(guan)道(dao)工(gong)程中(zhong)(zhong)大量使用的焊(han)接鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)和管(guan)道(dao)型鋼(gang)(gang)(gang)支架、法蘭，從化學成分(fen)方面講屬(shu)(shu)于低碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)，從質(zhi)量方面講屬(shu)(shu)于普通(tong)碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)，因此可以統稱為碳(tan)素結(jie)(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)。普通(tong)無縫鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)采用優質(zhi)碳(tan)素結(jie)(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)。低碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)具有較好的強度(du)、塑性(xing)、韌性(xing)。低碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)的可焊(han)性(xing)在鋼(gang)(gang)(gang)材和金屬(shu)(shu)材料(liao)中(zhong)(zhong)是最好的，中(zhong)(zhong)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)次(ci)之，高碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)最差。下面介紹管(guan)道(dao)施工(gong)中(zhong)(zhong)接觸較多的鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)。
①. 碳素結構(gou)鋼
碳素結構(gou)鋼(gang)(gang)的牌號(hao)由四(si)部分組(zu)成：代表(biao)屈服點(dian)的字母Q、屈服點(dian)的數值（單位為(wei)MPa)、質量等級符(fu)號(hao)（A、B、C、D)及脫(tuo)氧方(fang)法符(fu)號(hao)（F、B、Z、TZ,分別表(biao)示沸(fei)騰(teng)鋼(gang)(gang)、半鎮(zhen)(zhen)靜鋼(gang)(gang)、鎮(zhen)(zhen)靜鋼(gang)(gang)和(he)特殊鎮(zhen)(zhen)靜鋼(gang)(gang)），在實際工作中，并不一定要全部標注以上四(si)個部分，第三部分和(he)第四(si)部分有時會省略。
碳素結構鋼(gang)中，Q235最為(wei)常用，相當(dang)于舊牌號A3鋼(gang)。Q235A表示只(zhi)能保證(zheng)鋼(gang)材的力學(xue)性(xing)能，化學(xue)成分(fen)(fen)除(chu)硅(gui)、硫、磷(lin)外，其他成分(fen)(fen)不(bu)予保證(zheng)。如(ru)鋼(gang)號為(wei)Q235B(或C、D),則力學(xue)性(xing)能和(he)各自不(bu)同的化學(xue)成分(fen)(fen)都要(yao)保證(zheng)。Q235的A、B、C、D質量等級，其屈服強(qiang)度(du)和(he)伸長(chang)率的要(yao)求基本(ben)相同。
碳素結構鋼的化學成分(fen)和(he)主要力學性能(neng)分(fen)別見表1-22和(he)表1-23。
②. 優質碳素結構(gou)鋼
優(you)質碳(tan)(tan)(tan)素(su)(su)結(jie)構鋼(gang)中，硫(liu)、磷(lin)含(han)(han)量(liang)(liang)均(jun)限制在0.035%以下，非金(jin)屬夾雜(za)物也較少，其牌(pai)號用(yong)兩(liang)位(wei)數(shu)字(zi)表(biao)示，該兩(liang)位(wei)數(shu)表(biao)示鋼(gang)中平(ping)均(jun)含(han)(han)碳(tan)(tan)(tan)量(liang)(liang)的萬分數(shu)，如45優(you)質碳(tan)(tan)(tan)素(su)(su)鋼(gang)，表(biao)示其平(ping)均(jun)含(han)(han)碳(tan)(tan)(tan)量(liang)(liang)為0.45%.無(wu)縫(feng)鋼(gang)管(guan)的常用(yong)牌(pai)號為10、20優(you)質碳(tan)(tan)(tan)素(su)(su)鋼(gang)，其平(ping)均(jun)含(han)(han)碳(tan)(tan)(tan)量(liang)(liang)分別(bie)為0.10%和0.20%.
優質(zhi)碳(tan)素結構鋼按含(han)(han)錳(meng)量(liang)(liang)不同分(fen)為(wei)普通含(han)(han)錳(meng)量(liang)(liang)（0.25%~0.8%)及較(jiao)高含(han)(han)錳(meng)量(liang)(liang)（0.7%~1.2%)兩組。含(han)(han)錳(meng)較(jiao)多的一組，在(zai)其牌(pai)號數字后(hou)加Mn,如50Mn,50表示其含(han)(han)碳(tan)量(liang)(liang)約0.50%,經查閱有關技(ji)術參(can)數，其含(han)(han)錳(meng)量(liang)(liang)在(zai)0.7%~1.0%.
常(chang)用牌號的優質碳素結構鋼的化學成分和力學性能分別見表1-24、表1-25。
③. 鑄鋼(gang)
鑄鋼(gang)通常用于制(zhi)造(zao)(zao)形狀復雜，難(nan)以鍛造(zao)(zao)，而且對(dui)強度要(yao)求(qiu)較高的(de)零件，如中高壓(ya)閥門(men)的(de)閥體。鑄鋼(gang)牌號用其(qi)漢(han)語(yu)拼(pin)音(yin)字(zi)頭和含碳量的(de)萬(wan)分數表(biao)示(shi)，如ZG20,表(biao)示(shi)20鑄鋼(gang)，其(qi)平均含碳量約為0.20%.鑄鋼(gang)的(de)鑄造(zao)(zao)性能(neng)比鑄鐵和其(qi)他有色金屬(shu)合金的(de)的(de)，性能(neng)差(cha)。
3. 合金鋼
合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)就是在碳素鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)基礎上，在冶煉時有目的(de)(de)地加入一些(xie)(xie)元素，如硅(gui)（Si)、錳（Mn)、鉻（Cr)、鎳（Ni)、鉬（Mo)、鈦（Ti)等(deng)，從而改善鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)某(mou)些(xie)(xie)性能或獲(huo)得某(mou)些(xie)(xie)工程需要(yao)的(de)(de)特殊(shu)性能。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)、耐熱鋼(gang)(gang)(gang)等(deng)屬于(yu)特殊(shu)性能鋼(gang)(gang)(gang)。管道工程中(zhong)應用較(jiao)多的(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管材是低合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)和不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。通常所說的(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管道，一般是指低合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管。
①. 低合金鋼
低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)的(de)含(han)碳量(liang)較低，一般(ban)在0.1%~0.2%,通常以(yi)錳為主要(yao)(yao)合(he)金(jin)(jin)元素，含(han)量(liang)為0.8%~1.8%,還(huan)加入一些少量(liang)的(de)合(he)金(jin)(jin)元素。低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)牌號以(yi)數字和(he)主要(yao)(yao)合(he)金(jin)(jin)元素的(de)符號表(biao)示，如16Mn、16MnR.16MnR是用(yong)于壓力容器的(de)專(zhuan)用(yong)鋼(gang)(gang)。
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)(gong)程(cheng)中常(chang)用的(de)是鉻(ge)(ge)鎳不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)和鉻(ge)(ge)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)。鉻(ge)(ge)鎳不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)含(han)(han)碳(tan)量較(jiao)低，含(han)(han)鉻(ge)(ge)約為18%,含(han)(han)鎳大于8%,俗稱18-8型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)。這(zhe)種不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)在常(chang)溫下無磁性，經(jing)過1100~1200℃高(gao)(gao)(gao)溫淬火后，塑(su)性很好(hao)，適(shi)合進行(xing)冷加(jia)工(gong)(gong)，但其切削加(jia)工(gong)(gong)性能(neng)不(bu)(bu)(bu)好(hao)。18-8型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)具有較(jiao)好(hao)的(de)耐熱(re)性，能(neng)在高(gao)(gao)(gao)溫下保(bao)持較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)強(qiang)度。它最大的(de)缺點是加(jia)熱(re)到1100℃之后緩慢(man)冷卻過程(cheng)中，或者在450~850℃長時(shi)間加(jia)熱(re)時(shi)，奧(ao)氏(shi)體晶(jing)體內多余的(de)碳(tan)被(bei)析(xi)出，并以碳(tan)化鉻(ge)(ge)的(de)形式存在于奧(ao)氏(shi)體晶(jing)界的(de)邊沿(yan)。碳(tan)化鉻(ge)(ge)中含(han)(han)鉻(ge)(ge)甚(shen)高(gao)(gao)(gao)，而鉻(ge)(ge)來自晶(jing)體表(biao)層(ceng)，故(gu)在靠近晶(jing)界的(de)晶(jing)粒表(biao)面形成貧(pin)鉻(ge)(ge)，使其耐腐蝕性能(neng)和力學性能(neng)明顯降低。
含有穩定元素鈦、鈮的18-8不(bu)銹鋼，經過穩定化(hua)處(chu)理(li)，可(ke)以避(bi)免(mian)形成碳(tan)化(hua)鉻，從(cong)而也就避(bi)免(mian)了(le)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)，但(dan)非穩定型18-8不(bu)銹鋼不(bu)適用這種處(chu)理(li)方法(fa)。
關于18-8不銹鋼(gang)的(de)(de)最低(di)和最高工(gong)作溫(wen)度(du)(du)，有的(de)(de)資料中認為是－196~700℃,多(duo)數技術資料中沒有涉(she)及(ji)，這(zhe)主要是因為這(zhe)類極端的(de)(de)數值要受多(duo)方面條件的(de)(de)制約(yue)，不能一概而論(lun)。顯而易(yi)見，其最高工(gong)作溫(wen)度(du)(du)必須低(di)于可能產(chan)生晶間腐蝕的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)，在較高的(de)(de)工(gong)作溫(wen)度(du)(du)下，管材的(de)(de)許用應力會顯著降低(di)。
③. 耐熱鋼(gang)
金屬材料的(de)耐熱(re)性(xing)是指在高溫(wen)下兼(jian)有抗氧化(hua)與高溫(wen)強度的(de)綜合性(xing)能，它包括抗氧化(hua)鋼和熱(re)強鋼兩類。
抗(kang)氧化(hua)(hua)鋼(gang)(gang)(gang)是在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)中加入一定量的鉻(ge)、硅、鋁等元素，它們與(yu)氧的親和力(li)大(da)，故(gu)優先(xian)氧化(hua)(hua)，在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)材表(biao)面形成一層致(zhi)密的高熔點(dian)氧化(hua)(hua)膜，使鋼(gang)(gang)(gang)材與(yu)外界的高溫汽化(hua)(hua)氣體(ti)隔絕，從而(er)避免進一步(bu)氧化(hua)(hua)。常(chang)用的抗(kang)氧化(hua)(hua)鋼(gang)(gang)(gang)有鐵素體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)（如2Cr25Ni、0Cr13Al)和奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)（如0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等）兩種類別，其最高使用溫度在(zai)1000℃左右。
熱(re)(re)強(qiang)鋼(gang)(gang)是在(zai)鋼(gang)(gang)中加(jia)入(ru)鉻、鉬、鎢、釩、硅等元素，除(chu)提高(gao)鋼(gang)(gang)材的高(gao)溫(wen)(wen)強(qiang)度(du)外，也提高(gao)其(qi)高(gao)溫(wen)(wen)抗(kang)氧(yang)化(hua)(hua)性。常用(yong)(yong)的熱(re)(re)強(qiang)鋼(gang)(gang)有珠光體(ti)鋼(gang)(gang)（如(ru)(ru)12CrMo、15CrMo,抗(kang)氧(yang)化(hua)(hua)最(zui)高(gao)使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)(wei)580℃)、馬氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)（如(ru)(ru)1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等，抗(kang)氧(yang)化(hua)(hua)最(zui)高(gao)使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)(wei)750~800℃,熱(re)(re)強(qiang)性最(zui)高(gao)使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)(wei)480~540℃)、奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)（如(ru)(ru)0Cr8Ni11Ti,抗(kang)氧(yang)化(hua)(hua)最(zui)高(gao)使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)(wei)850℃,熱(re)(re)強(qiang)性最(zui)高(gao)使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)(wei)850℃).
