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(gang)也屬于合金鋼。
1. 碳鋼的分類
鋼材(cai)的分類方法有以下幾種。
①. 按化學(xue)成分分類(lei)
a. 低碳(tan)鋼(gang) 含碳(tan)量(liang)小于0.25%.
b. 中碳鋼 含碳量在0.25%~0.55%.
c. 高碳(tan)鋼 含碳(tan)量大于0.55%.
②. 按(an)用(yong)途分(fen)類
a. 碳素結構鋼(gang) 含碳量(liang)0.7%以下(xia)的工程結構和機械零件用鋼(gang)。
b.碳素工具鋼(gang) 含(han)碳量(liang)0.7%以上，用(yong)于制造(zao)各種(zhong)工具、量(liang)具和刃具的鋼(gang)材。
在后(hou)面的“碳(tan)鋼(gang)(gang)的牌(pai)(pai)號(hao)(hao)及性能(neng)”部分，介(jie)紹了常(chang)用鋼(gang)(gang)材的牌(pai)(pai)號(hao)(hao)。鋼(gang)(gang)的牌(pai)(pai)號(hao)(hao)并沒(mei)有(you)一(yi)定(ding)由(you)幾(ji)部分組(zu)成(cheng)的規定(ding)。有(you)的資(zi)料中曾以碳(tan)素(su)工具(ju)鋼(gang)(gang)中的T8MnA為例(li)，說碳(tan)素(su)工具(ju)鋼(gang)(gang)的牌(pai)(pai)號(hao)(hao)由(you)四部分組(zu)成(cheng)，其實這只是(shi)一(yi)個特例(li)，根據《碳(tan)素(su)工具(ju)鋼(gang)(gang)的牌(pai)(pai)號(hao)(hao)、成(cheng)分》GB 1298-1999的規定(ding)，其牌(pai)(pai)號(hao)(hao)大部分由(you)兩(liang)部分或三部分組(zu)成(cheng)。因此，認為碳(tan)素(su)工具(ju)鋼(gang)(gang)的牌(pai)(pai)號(hao)(hao)一(yi)定(ding)由(you)四部分組(zu)成(cheng)是(shi)一(yi)個誤(wu)解，如果(guo)廣義地認為鋼(gang)(gang)的牌(pai)(pai)號(hao)(hao)由(you)幾(ji)部分組(zu)成(cheng)也是(shi)不(bu)合適的。
③. 按質量分類
a. 普通碳素(su)鋼(gang) 硫含量不大于(yu)0.055%,磷(lin)含量不大于(yu)0.045%,是應用最(zui)廣(guang)泛的鋼(gang)材(cai)品種。
b. 優質碳素鋼 硫(liu)、磷含量比普通碳素鋼低，硫(liu)不大(da)于0.045%,磷不大(da)于0.04%.
c.高級優質碳素鋼 硫、磷含量很低，硫不大于0.03%,磷不大于0.035%.
④. 按冶煉(lian)方法(fa)分類
a. 沸騰鋼
在熔煉末期(qi)不完(wan)全脫(tuo)氧，鋼(gang)(gang)液中含有相當數量(liang)的(de)氧化鐵,在澆注凝固時(shi)，碳(tan)和氧化鐵發生反應(ying)，鋼(gang)(gang)液中不斷析出一氧化碳(tan)而沸騰(teng)，稱為沸騰(teng)鋼(gang)(gang)。這(zhe)種鋼(gang)(gang)成本(ben)較低，成材率高，表層(ceng)有一定厚度的(de)致密(mi)(mi)層(ceng)，軋成鋼(gang)(gang)板質量(liang)較好。但由于其內部(bu)組織不致密(mi)(mi)、不均勻，其沖擊韌性(xing)較差，不能用(yong)于制造重要(yao)的(de)機械零件。
b. 鎮(zhen)靜鋼(gang)
鋼液在澆注前經(jing)過完全(quan)脫氧，凝(ning)固時不沸(fei)騰(teng)，稱鎮靜鋼，其組織(zhi)致密，質量較好，但成材率較沸(fei)騰(teng)鋼低。
c.半鎮靜(jing)鋼
脫(tuo)氧程度介(jie)于沸騰(teng)鋼和(he)鎮靜鋼之間的鋼。
2. 碳鋼的(de)牌號(hao)及性能
管(guan)道(dao)(dao)工(gong)程(cheng)中(zhong)大量(liang)使(shi)用(yong)的焊接鋼(gang)(gang)管(guan)和(he)(he)管(guan)道(dao)(dao)型鋼(gang)(gang)支架、法蘭，從化學(xue)成分方(fang)面(mian)講(jiang)屬于低(di)碳(tan)(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)，從質(zhi)量(liang)方(fang)面(mian)講(jiang)屬于普通(tong)碳(tan)(tan)(tan)(tan)素鋼(gang)(gang)，因此可(ke)以統稱為碳(tan)(tan)(tan)(tan)素結(jie)構(gou)鋼(gang)(gang)。普通(tong)無縫鋼(gang)(gang)管(guan)采(cai)用(yong)優質(zhi)碳(tan)(tan)(tan)(tan)素結(jie)構(gou)鋼(gang)(gang)。低(di)碳(tan)(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)具有(you)較好(hao)的強度、塑性(xing)、韌性(xing)。低(di)碳(tan)(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)的可(ke)焊性(xing)在鋼(gang)(gang)材和(he)(he)金(jin)屬材料中(zhong)是最好(hao)的，中(zhong)碳(tan)(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)次之，高碳(tan)(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)最差。下面(mian)介紹管(guan)道(dao)(dao)施工(gong)中(zhong)接觸較多(duo)的鋼(gang)(gang)種(zhong)。
①. 碳素(su)結構鋼(gang)
碳素(su)結(jie)構鋼(gang)(gang)的(de)牌(pai)號由四(si)(si)部(bu)分組成：代表屈服點(dian)的(de)字母Q、屈服點(dian)的(de)數值（單位為(wei)MPa)、質量等級符號（A、B、C、D)及脫氧(yang)方法符號（F、B、Z、TZ,分別表示沸騰鋼(gang)(gang)、半鎮(zhen)(zhen)靜(jing)鋼(gang)(gang)、鎮(zhen)(zhen)靜(jing)鋼(gang)(gang)和特殊鎮(zhen)(zhen)靜(jing)鋼(gang)(gang)），在(zai)實際工作(zuo)中，并不一定(ding)要(yao)全部(bu)標注以上四(si)(si)個部(bu)分，第(di)三(san)部(bu)分和第(di)四(si)(si)部(bu)分有(you)時會省略。
碳素結(jie)構鋼中，Q235最為常(chang)用，相當于舊牌號A3鋼。Q235A表示只能(neng)保(bao)證(zheng)鋼材的(de)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)，化(hua)學(xue)成分(fen)除硅、硫(liu)、磷外，其他成分(fen)不予保(bao)證(zheng)。如鋼號為Q235B(或C、D),則力(li)學(xue)性(xing)能(neng)和各自不同的(de)化(hua)學(xue)成分(fen)都要保(bao)證(zheng)。Q235的(de)A、B、C、D質量等(deng)級(ji)，其屈服(fu)強度(du)和伸長(chang)率的(de)要求基本相同。
碳素結構鋼(gang)的化學成分(fen)和(he)主要力(li)學性能(neng)分(fen)別見(jian)表1-22和(he)表1-23。
②. 優質碳素結(jie)構鋼
優(you)質碳素(su)結(jie)構鋼(gang)中(zhong)，硫、磷含(han)量(liang)(liang)均(jun)(jun)(jun)限制在(zai)0.035%以下，非金屬(shu)夾雜物(wu)也較少(shao)，其(qi)(qi)牌號(hao)用(yong)兩位數(shu)字表示，該兩位數(shu)表示鋼(gang)中(zhong)平均(jun)(jun)(jun)含(han)碳量(liang)(liang)的(de)萬分(fen)數(shu)，如(ru)45優(you)質碳素(su)鋼(gang)，表示其(qi)(qi)平均(jun)(jun)(jun)含(han)碳量(liang)(liang)為0.45%.無縫鋼(gang)管的(de)常(chang)用(yong)牌號(hao)為10、20優(you)質碳素(su)鋼(gang)，其(qi)(qi)平均(jun)(jun)(jun)含(han)碳量(liang)(liang)分(fen)別(bie)為0.10%和(he)0.20%.
優質碳素(su)結(jie)構鋼按含(han)錳(meng)量(liang)(liang)不同分為普通含(han)錳(meng)量(liang)(liang)（0.25%~0.8%)及較高(gao)含(han)錳(meng)量(liang)(liang)（0.7%~1.2%)兩組(zu)。含(han)錳(meng)較多的一(yi)組(zu)，在(zai)其牌號數字后加Mn,如50Mn,50表示其含(han)碳量(liang)(liang)約0.50%,經查(cha)閱有關(guan)技術參數，其含(han)錳(meng)量(liang)(liang)在(zai)0.7%~1.0%.
常用牌號的(de)優(you)質碳(tan)素(su)結構(gou)鋼的(de)化學成(cheng)分(fen)和力學性能分(fen)別見(jian)表1-24、表1-25。
③. 鑄鋼
鑄(zhu)鋼通常用于(yu)制造(zao)形(xing)狀復雜，難以鍛(duan)造(zao)，而且對強度要求較高的(de)(de)(de)零件，如(ru)中高壓閥門的(de)(de)(de)閥體。鑄(zhu)鋼牌號用其(qi)漢語拼音字頭(tou)和含碳量(liang)的(de)(de)(de)萬(wan)分數表示，如(ru)ZG20,表示20鑄(zhu)鋼，其(qi)平均含碳量(liang)約(yue)為(wei)0.20%.鑄(zhu)鋼的(de)(de)(de)鑄(zhu)造(zao)性能比(bi)鑄(zhu)鐵和其(qi)他有色(se)金(jin)屬合金(jin)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)，性能差。
3. 合金鋼
合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)就是(shi)在碳素鋼(gang)(gang)的基礎(chu)上(shang)，在冶煉時(shi)有目的地加入一(yi)(yi)些元素，如硅（Si)、錳（Mn)、鉻（Cr)、鎳（Ni)、鉬（Mo)、鈦（Ti)等，從而改善鋼(gang)(gang)的某些性能(neng)(neng)或獲得某些工(gong)程(cheng)需要的特殊性能(neng)(neng)。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)、合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)、耐熱鋼(gang)(gang)等屬于特殊性能(neng)(neng)鋼(gang)(gang)。管(guan)道工(gong)程(cheng)中應(ying)用較(jiao)多的合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)管(guan)材是(shi)低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)和不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。通常(chang)所說(shuo)的合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)管(guan)道，一(yi)(yi)般是(shi)指低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)管(guan)。
①. 低合金鋼
低(di)合(he)金鋼的(de)含碳量較低(di)，一般在0.1%~0.2%,通常以錳為主(zhu)要(yao)合(he)金元素(su)，含量為0.8%~1.8%,還(huan)加入一些少量的(de)合(he)金元素(su)。低(di)合(he)金鋼牌(pai)號以數(shu)字和主(zhu)要(yao)合(he)金元素(su)的(de)符號表示，如16Mn、16MnR.16MnR是用(yong)于壓力容器的(de)專用(yong)鋼。
②. 不銹鋼
能抗大氣腐蝕的鋼稱為不(bu)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)程(cheng)中(zhong)常用的(de)(de)是(shi)鉻(ge)(ge)鎳(nie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和鉻(ge)(ge)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。鉻(ge)(ge)鎳(nie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)含(han)(han)(han)碳量較(jiao)低，含(han)(han)(han)鉻(ge)(ge)約為(wei)18%,含(han)(han)(han)鎳(nie)大(da)于(yu)(yu)8%,俗稱18-8型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。這(zhe)種不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)常溫下無磁性(xing)(xing)，經過1100~1200℃高溫淬火后，塑性(xing)(xing)很好，適(shi)合(he)進行冷加(jia)(jia)工(gong)，但其(qi)切削加(jia)(jia)工(gong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)不(bu)好。18-8型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有較(jiao)好的(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)，能(neng)(neng)在(zai)(zai)高溫下保持較(jiao)高的(de)(de)強度(du)。它最大(da)的(de)(de)缺點是(shi)加(jia)(jia)熱(re)到(dao)1100℃之后緩(huan)慢冷卻(que)過程(cheng)中(zhong)，或者在(zai)(zai)450~850℃長時間加(jia)(jia)熱(re)時，奧氏體晶體內多余的(de)(de)碳被(bei)析出，并(bing)以碳化鉻(ge)(ge)的(de)(de)形(xing)式存在(zai)(zai)于(yu)(yu)奧氏體晶界的(de)(de)邊沿。碳化鉻(ge)(ge)中(zhong)含(han)(han)(han)鉻(ge)(ge)甚高，而(er)鉻(ge)(ge)來自(zi)晶體表層，故在(zai)(zai)靠近晶界的(de)(de)晶粒表面形(xing)成貧鉻(ge)(ge)，使(shi)其(qi)耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)和力(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)明顯降(jiang)低。
含有穩定(ding)元素鈦、鈮的18-8不(bu)銹(xiu)鋼，經(jing)過穩定(ding)化處理(li)，可以避免形成碳化鉻(ge)，從而(er)也就避免了晶間腐蝕，但非穩定(ding)型18-8不(bu)銹(xiu)鋼不(bu)適用(yong)這種處理(li)方(fang)法(fa)。
關于(yu)18-8不銹鋼的(de)(de)最(zui)低(di)和(he)最(zui)高工作溫(wen)度，有的(de)(de)資料中認為是(shi)－196~700℃,多數技術資料中沒有涉(she)及，這主(zhu)要是(shi)因為這類極端的(de)(de)數值要受多方面條件的(de)(de)制約，不能一概而(er)論(lun)。顯而(er)易見，其最(zui)高工作溫(wen)度必須(xu)低(di)于(yu)可能產生晶間腐蝕的(de)(de)溫(wen)度，在較高的(de)(de)工作溫(wen)度下，管材的(de)(de)許(xu)用應(ying)力會顯著降(jiang)低(di)。
③. 耐熱(re)鋼
金屬材料(liao)的(de)耐熱(re)性是指在高(gao)溫下兼有(you)抗(kang)(kang)氧化與高(gao)溫強(qiang)度的(de)綜(zong)合性能，它包括(kuo)抗(kang)(kang)氧化鋼(gang)和(he)熱(re)強(qiang)鋼(gang)兩類(lei)。
抗氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋼(gang)是在鋼(gang)中加入一定量的(de)鉻、硅、鋁等(deng)(deng)元素，它們(men)與氧(yang)(yang)的(de)親和力大，故(gu)優先氧(yang)(yang)化(hua)(hua)，在鋼(gang)材表面形成一層致(zhi)密的(de)高熔點氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜，使鋼(gang)材與外界的(de)高溫汽化(hua)(hua)氣體隔(ge)絕，從而(er)避免(mian)進一步氧(yang)(yang)化(hua)(hua)。常用(yong)的(de)抗氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋼(gang)有鐵素體鋼(gang)（如2Cr25Ni、0Cr13Al)和奧(ao)氏體鋼(gang)（如0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等(deng)(deng)）兩種(zhong)類別，其最高使用(yong)溫度在1000℃左右(you)。
熱強(qiang)鋼(gang)是在鋼(gang)中加(jia)入鉻、鉬、鎢、釩、硅等元素(su)，除(chu)提高鋼(gang)材(cai)的高溫(wen)(wen)強(qiang)度外，也提高其高溫(wen)(wen)抗氧(yang)化性(xing)。常用(yong)的熱強(qiang)鋼(gang)有珠(zhu)光體鋼(gang)（如(ru)12CrMo、15CrMo,抗氧(yang)化最(zui)高使(shi)用(yong)溫(wen)(wen)度為(wei)580℃)、馬氏(shi)體鋼(gang)（如(ru)1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等，抗氧(yang)化最(zui)高使(shi)用(yong)溫(wen)(wen)度為(wei)750~800℃,熱強(qiang)性(xing)最(zui)高使(shi)用(yong)溫(wen)(wen)度為(wei)480~540℃)、奧氏(shi)體鋼(gang)（如(ru)0Cr8Ni11Ti,抗氧(yang)化最(zui)高使(shi)用(yong)溫(wen)(wen)度為(wei)850℃,熱強(qiang)性(xing)最(zui)高使(shi)用(yong)溫(wen)(wen)度為(wei)850℃).
