钢材揭秘：9 个关键属性、定义和特性

在本文中，您将了解什么是钢？  钢的定义、特性和性能 都用图解说明了。

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什么是钢铁？

与其他形式的铁相比，钢是由铁与碳混合制成的，以提高其强度和抗断裂性。此外，可以存在或添加许多其他元素。铁作为钢铁的基础金属，起着非常重要的作用。

钢材的强度和低成本使其成为建筑、基础设施、工具、船舶、火车、汽车、机器、电器、武器和火箭的优良材料。几千年前，钢铁生产就开始在布卢默里炉中进行，但其工业应用则始于 17 世纪高炉的引入，用于生产坩埚钢。

钢的机械性能决定了它是否能在最具磨蚀性和磨损强度的应用中长期有效地使用，或者是否经常或发生灾难性故障。钢材有多种类型，每种类型都有影响其性能的独特属性。

在选择合适的耐磨钢牌号时，了解这些特性至关重要。那么让我们开始吧。

另请阅读：适用于机械测量的定义和术语

以下是钢材的重要特性：

1. 可加工性
2. 焊接性
3. 淬透性
4. 可加工性（弯曲或成型）
5. 耐磨性
6. 耐腐蚀

#1 可加工性

在为独特设计切割或去除材料的情况下，钢材的切削性能应在材料选择中发挥作用。切削加工性取决于许多因素，例如当材料硬化时，会缩短刀具寿命并增加零件的成本。

一般来说，钢的碳含量显着影响其切削加工性。高碳钢材料的加工难度要大得多，因为它们强度更高，并且可能含有腐蚀切削刀具的碳化物。

另外，低碳钢由于其柔软性而存在问题。低碳钢往往会粘在切削刀具上，导致积屑瘤，从而缩短刀具寿命。因此，含碳量适中（0.20%左右）的钢具有最好的切削加工性。

#2 可焊性

可焊性是钢的一种特性，描述了钢在制造和制造中的使用难易程度。顾名思义，材料的可焊性是指其焊接能力。可焊性低的材料容易因焊接接头处的局部应力和加热而产生裂纹。

材料的可焊性与其材料的硬度成反比。因此，如果材料是可硬化的，那么它在焊接过程中往往会硬化，从而导致脆性和开裂。

可以测量钢可焊性的几种失效模式，包括氢致冷裂纹、层状撕裂和点焊剥落。其中最突出的是氢致冷裂纹。

#3 淬透性

就钢的淬透性而言，它是衡量材料在经过处理后在热量存在下硬化程度的指标。不要将其与硬度混淆，硬度考虑的是样本的抗压痕和划痕能力。

它是焊接的一个重要特性，因为它与可焊性成反比，即随着淬透性增加，可焊性降低，反之亦然。高硬度钢在设计阶段可能有指定的硬度水平。

它是要求表面耐用性的工具和应用的标准。由于硬度和延展性成反比，因此可以通过调整材料的硬度来定制材料的属性。

另请阅读：焊接工艺的类型：其优点和缺点 [PDF]

#4 可加工性（弯曲或成型）

可加工性是指材料在特定金属加工过程中变形的能力。这会影响材料弯曲或成型的难易程度。它通常用于将金属板材或钢板成型为各种形状，从汽车面板到巨大的轧制钢管。

金属的硬度和延展性在很大程度上影响可加工性。高碳钢的延展性较低，因此其加工性不如具有高延展性的低碳钢。通过加热金属也可以提高可加工性，称为热加工。

当金属被加热时，其延展性增加，屈服应力降低，从而提高可加工性。它可用于加热冷成型时通常会破裂的高强度金属。

#5 耐磨性

在制作切削刃或冲压模具时，钢材的耐磨性能将决定工具在失效前可以使用多长时间。它是指材料抵抗某些机械作用（如磨损、侵蚀、粘附、疲劳或气蚀）造成的材料损失的能力。

钻石和蓝宝石材料具有极高的耐磨性，非常适合用作宝石或要求苛刻的切削工具。材料的耐磨性很大程度上受表面硬度的影响。锉刀的高表面硬度使其能够磨损其他硬度较低的金属，而不会出现明显磨损。

#6 耐腐蚀性

耐腐蚀性描述了材料能够承受氧化或其他化学反应造成的损坏的能力。不同的金属有不同程度的耐腐蚀性。暴露在雨水、水、湿气或任何可能氧化金属表面的物质中的金属很容易受到腐蚀损坏。

使用不锈钢或镀锌钢、钛、铝和耐候钢可以轻松控制腐蚀，并且可以保留像油漆一样的密封层。这些金属具有很高的耐腐蚀性，但并不防腐蚀。

如果金属暴露在真空中，时间足够长后就会生锈。因此，任何关键部件都需要进行防腐蚀维护和监测。您需要计算腐蚀率以确定维护建议。

另请阅读：10 种不同类型的腐蚀及其示例

钢的特性

钢的一些主要性能如下：

1. 硬度
2. 韧性
3. 屈服强度
4. 拉伸强度
5. 延展性
6. 耐用性
7. 延展性
8. 磁性
9. 导热系数

#1 硬度

图片：fractory.com

硬度定义为材料承受摩擦和磨损的能力，是衡量材料耐用程度的指标。它是定义最模糊的材料特性，因为它可以表示耐刮擦性、耐磨损性、耐压痕或成型性或耐局部塑性变形性。

#2 韧性

韧性是钢的特性，定义为吸收能量而不破裂或断裂的能力。简单来说，就是材料在受力时抵抗断裂的能力。这在很大程度上取决于力量和灵活性。

材料的韧性通常以英尺·磅、每平方英寸、英寸或焦耳每平方厘米来测量。钢在静载荷下可能具有令人满意的韧性，但在动载荷或冲击下会失效。用硬度来表示一种材料能剧烈变形而不断裂，可以认为是极韧但不坚硬。

#3 屈服强度

屈服强度是指材料发生变形（即弯曲或翘曲）所需的力的量度。简单来说，就是在物体改变其形状和结构之前施加到物体上的峰值力。屈服强度是帮助根据要求选择合适的建筑材料的重要指标。

另请阅读：什么是锻造？类型、操作及优势

#4 拉伸强度

图片来源：azom.com

拉伸强度定义为断裂材料所需的力的量度。钢的抗拉强度几乎一样高，这使得它相对不易破裂或断裂，这对于其在结构建造中的使用非常重要。结构钢的典型抗拉强度为 400 兆帕 (MPa)，而碳钢的典型抗拉强度为 841 MPa。

#5 延展性

图片来源：thoughtco.com

钢的重要机械性能之一是其延展性，即在施加的力的影响下改变形状而不会破裂的能力。这是钢最重要的机械性能之一。

使其能够被塑造成各种形状和结构的特性被称为延展性。这使得它可以用作细线或大型汽车零件和面板，具体取决于形状和结构。

#6 耐用性

图片：blog.dahlstromrollform.com

金属的耐用性是指其长期承受磨损、压力和损坏的能力。钢也是一种高度耐用的金属。由于钢材强度高且具有延展性，因此具有很强的抗意外损坏能力。

由于钢是一种复合金属，由铁和碳以特定的组合组成，因此它对大多数成分都非常不敏感，因此非常适合沿海地区和城市等遭受强风、频繁风暴和恶劣条件的地区。 

另请阅读：齿轮切削的类型：它们的优点和缺点

#7 可塑性

图片：hevvypumps.com

当金属具有延展性时，意味着它们可以被敲打、挤压或弯曲成薄板或厚板而不破裂，从而表明它们具有延展性的物理性质。简单来说，就是金属在压力下变形并呈现另一种形状的特性。

#8 磁性

图片：monnigindustry.com

钢也是一种磁性材料，但这取决于所指的钢的类型。以钢罐为例，组成罐子的成分是铁磁性的，例如铁，很容易被磁铁吸引。奥氏体不锈钢由于铬、镍含量较高，因此不具有磁性。

#9 导热率

图片：stainless-structurals.com

热导率是热能通过材料传输的速率。通常以瓦特每米每开尔文 (W/(mK)) 为单位进行测量。高导热率材料比低导热率材料能够更快、更有效地传输热量。

与铝相比，碳钢的电导率非常低。通常每米每开尔文大约 45 瓦。室温下的电导率约为每米600万西门子。它是决定钢的导电性能的首要物理性能。

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就是这样。感谢您的阅读。我希望我已经涵盖了有关“钢的特性”的所有内容。 “如果我遗漏了什么，或者您有任何疑问，请在评论中告诉我。如果您喜欢这篇文章，请分享给您的朋友。

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