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(gang)的分類
鋼(gang)材(cai)的(de)分類方法有(you)以下幾種。
①. 按化學成分分類
a. 低(di)碳(tan)鋼 含碳(tan)量小于0.25%.
b. 中碳(tan)鋼 含碳(tan)量在0.25%~0.55%.
c. 高碳鋼 含碳量大于0.55%.
②. 按(an)用途(tu)分類
a. 碳(tan)素結構鋼 含(han)碳(tan)量0.7%以下的工(gong)程結構和機械(xie)零件用鋼。
b.碳(tan)素(su)工具(ju)鋼(gang) 含碳(tan)量(liang)(liang)0.7%以上，用于制造各種(zhong)工具(ju)、量(liang)(liang)具(ju)和刃具(ju)的(de)鋼(gang)材。
在后面的“碳(tan)(tan)鋼的牌(pai)(pai)號及(ji)性(xing)能(neng)”部(bu)(bu)分(fen)(fen)，介紹了常用鋼材的牌(pai)(pai)號。鋼的牌(pai)(pai)號并沒有(you)(you)一(yi)(yi)定(ding)(ding)由(you)(you)幾(ji)部(bu)(bu)分(fen)(fen)組(zu)成的規定(ding)(ding)。有(you)(you)的資(zi)料中曾(ceng)以碳(tan)(tan)素(su)(su)工具鋼中的T8MnA為(wei)例(li)，說碳(tan)(tan)素(su)(su)工具鋼的牌(pai)(pai)號由(you)(you)四部(bu)(bu)分(fen)(fen)組(zu)成，其實這(zhe)只是一(yi)(yi)個(ge)特例(li)，根據《碳(tan)(tan)素(su)(su)工具鋼的牌(pai)(pai)號、成分(fen)(fen)》GB 1298-1999的規定(ding)(ding)，其牌(pai)(pai)號大部(bu)(bu)分(fen)(fen)由(you)(you)兩(liang)部(bu)(bu)分(fen)(fen)或三部(bu)(bu)分(fen)(fen)組(zu)成。因此(ci)，認(ren)為(wei)碳(tan)(tan)素(su)(su)工具鋼的牌(pai)(pai)號一(yi)(yi)定(ding)(ding)由(you)(you)四部(bu)(bu)分(fen)(fen)組(zu)成是一(yi)(yi)個(ge)誤解，如果廣義(yi)地認(ren)為(wei)鋼的牌(pai)(pai)號由(you)(you)幾(ji)部(bu)(bu)分(fen)(fen)組(zu)成也是不合適的。
③. 按質量分類(lei)
a. 普通碳素鋼(gang) 硫(liu)含(han)量(liang)不大于0.055%,磷含(han)量(liang)不大于0.045%,是應用最(zui)廣泛(fan)的鋼(gang)材(cai)品種。
b. 優質碳素(su)鋼 硫、磷含量比普通(tong)碳素(su)鋼低(di)，硫不(bu)大于0.045%,磷不(bu)大于0.04%.
c.高級優質碳素鋼 硫、磷(lin)含量很低，硫不大(da)(da)于0.03%,磷(lin)不大(da)(da)于0.035%.
④. 按冶煉方法(fa)分類
a. 沸騰鋼
在熔(rong)煉末期(qi)不(bu)完(wan)全脫氧，鋼液(ye)中含有相當數量的(de)氧化鐵,在澆注凝固時，碳(tan)(tan)和(he)氧化鐵發生反(fan)應(ying)，鋼液(ye)中不(bu)斷析出一(yi)氧化碳(tan)(tan)而沸騰(teng)，稱為(wei)沸騰(teng)鋼。這種鋼成(cheng)本較低，成(cheng)材率高，表(biao)層有一(yi)定厚度的(de)致密層，軋成(cheng)鋼板質(zhi)量較好。但由(you)于其內部組(zu)織不(bu)致密、不(bu)均勻，其沖擊(ji)韌性較差，不(bu)能用于制造(zao)重要的(de)機械零件。
b. 鎮靜鋼
鋼液在澆注前經過(guo)完全脫氧，凝固(gu)時不(bu)沸騰，稱鎮(zhen)靜鋼，其組織(zhi)致(zhi)密，質量較好，但(dan)成材(cai)率較沸騰鋼低。
c.半鎮靜鋼
脫氧(yang)程度介于沸騰(teng)鋼和(he)鎮靜(jing)鋼之間的(de)鋼。
2. 碳鋼(gang)的(de)牌(pai)號及性能
管(guan)道工程中(zhong)大量使用的(de)焊(han)接(jie)鋼(gang)(gang)管(guan)和管(guan)道型鋼(gang)(gang)支架、法蘭，從(cong)(cong)化(hua)學成分(fen)方面講(jiang)屬于低碳鋼(gang)(gang)，從(cong)(cong)質量方面講(jiang)屬于普通碳素鋼(gang)(gang)，因此可以統稱(cheng)為碳素結構鋼(gang)(gang)。普通無縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)采(cai)用優質碳素結構鋼(gang)(gang)。低碳鋼(gang)(gang)具有較好的(de)強度、塑(su)性、韌性。低碳鋼(gang)(gang)的(de)可焊(han)性在鋼(gang)(gang)材和金屬材料中(zhong)是最好的(de)，中(zhong)碳鋼(gang)(gang)次之，高碳鋼(gang)(gang)最差。下面介紹管(guan)道施工中(zhong)接(jie)觸較多的(de)鋼(gang)(gang)種。
①. 碳素結構(gou)鋼
碳素結構鋼的牌號(hao)由四(si)部(bu)(bu)分組成：代表屈服(fu)點的字母(mu)Q、屈服(fu)點的數值（單位(wei)為MPa)、質量(liang)等級符(fu)號(hao)（A、B、C、D)及脫氧(yang)方(fang)法(fa)符(fu)號(hao)（F、B、Z、TZ,分別表示沸騰鋼、半鎮(zhen)(zhen)靜鋼、鎮(zhen)(zhen)靜鋼和特(te)殊(shu)鎮(zhen)(zhen)靜鋼），在實際工(gong)作(zuo)中，并不一定要全部(bu)(bu)標注以上四(si)個(ge)部(bu)(bu)分，第(di)三部(bu)(bu)分和第(di)四(si)部(bu)(bu)分有(you)時會省略。
碳素結構鋼(gang)中，Q235最為(wei)(wei)常用，相(xiang)當(dang)于舊牌號(hao)A3鋼(gang)。Q235A表示只能保(bao)證鋼(gang)材的力(li)學(xue)性能，化學(xue)成(cheng)分除(chu)硅、硫、磷外，其(qi)他成(cheng)分不予保(bao)證。如(ru)鋼(gang)號(hao)為(wei)(wei)Q235B(或C、D),則力(li)學(xue)性能和各自不同(tong)的化學(xue)成(cheng)分都要(yao)保(bao)證。Q235的A、B、C、D質量等級，其(qi)屈服強度(du)和伸長率的要(yao)求基(ji)本相(xiang)同(tong)。
碳素結構鋼(gang)的化學(xue)(xue)成分和主要力學(xue)(xue)性(xing)能分別(bie)見表1-22和表1-23。
②. 優質碳素結(jie)構(gou)鋼
優質(zhi)碳素結(jie)構鋼(gang)中，硫、磷含(han)(han)量均(jun)限制在0.035%以(yi)下，非金(jin)屬(shu)夾雜物也較少，其(qi)牌(pai)號用兩位(wei)數字表示(shi)，該兩位(wei)數表示(shi)鋼(gang)中平均(jun)含(han)(han)碳量的萬分數，如45優質(zhi)碳素鋼(gang)，表示(shi)其(qi)平均(jun)含(han)(han)碳量為(wei)(wei)0.45%.無縫鋼(gang)管(guan)的常(chang)用牌(pai)號為(wei)(wei)10、20優質(zhi)碳素鋼(gang)，其(qi)平均(jun)含(han)(han)碳量分別為(wei)(wei)0.10%和0.20%.
優(you)質碳素結構鋼按(an)含(han)錳量(liang)不同分為普通含(han)錳量(liang)（0.25%~0.8%)及較(jiao)高(gao)含(han)錳量(liang)（0.7%~1.2%)兩(liang)組(zu)。含(han)錳較(jiao)多的(de)一(yi)組(zu)，在(zai)(zai)其(qi)牌號數字后加Mn,如50Mn,50表示其(qi)含(han)碳量(liang)約0.50%,經查(cha)閱有關技術(shu)參數，其(qi)含(han)錳量(liang)在(zai)(zai)0.7%~1.0%.
常用(yong)牌號(hao)的優質碳(tan)素結構鋼的化(hua)學成分和力學性能分別見表(biao)1-24、表(biao)1-25。
③. 鑄鋼
鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)通常用于(yu)制造(zao)形狀復雜，難以鍛造(zao)，而且對(dui)強度要求較高的(de)零件，如中高壓閥門的(de)閥體。鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)牌(pai)號用其漢語拼音字頭(tou)和(he)含碳量(liang)的(de)萬分數表(biao)示(shi)，如ZG20,表(biao)示(shi)20鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)，其平均含碳量(liang)約為0.20%.鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)的(de)鑄(zhu)(zhu)造(zao)性能(neng)比鑄(zhu)(zhu)鐵和(he)其他(ta)有色(se)金(jin)屬合金(jin)的(de)的(de)，性能(neng)差。
3. 合金鋼
合金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)就(jiu)是(shi)在碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)基礎(chu)上(shang)，在冶煉時有目(mu)的(de)(de)地加入一些(xie)元素，如硅（Si)、錳（Mn)、鉻（Cr)、鎳（Ni)、鉬（Mo)、鈦（Ti)等，從而(er)改(gai)善(shan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)某些(xie)性能或(huo)獲(huo)得某些(xie)工(gong)(gong)程(cheng)需要的(de)(de)特殊性能。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)、合金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)、耐熱鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)等屬于特殊性能鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。管道工(gong)(gong)程(cheng)中應(ying)用較多的(de)(de)合金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管材是(shi)低合金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。通常所(suo)說的(de)(de)合金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管道，一般是(shi)指(zhi)低合金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管。
①. 低合(he)金鋼
低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)的(de)(de)含碳(tan)量較低(di)，一般(ban)在0.1%~0.2%,通常以(yi)錳為(wei)主要合(he)金(jin)元素，含量為(wei)0.8%~1.8%,還加(jia)入一些少量的(de)(de)合(he)金(jin)元素。低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)牌(pai)號以(yi)數字(zi)和主要合(he)金(jin)元素的(de)(de)符號表示，如16Mn、16MnR.16MnR是(shi)用(yong)于(yu)壓(ya)力容器的(de)(de)專用(yong)鋼(gang)。
②. 不銹鋼(gang)
能抗大氣腐蝕的鋼稱為不銹(xiu)鋼(gang)，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(ge)(ge)鎳(nie)不(bu)銹(xiu)鋼和(he)鉻(ge)(ge)不(bu)銹(xiu)鋼。鉻(ge)(ge)鎳(nie)不(bu)銹(xiu)鋼含(han)碳量較低(di)，含(han)鉻(ge)(ge)約(yue)為(wei)18%,含(han)鎳(nie)大于(yu)8%,俗稱18-8型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼。這種不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)常溫(wen)(wen)下無磁性(xing)，經過1100~1200℃高溫(wen)(wen)淬火后(hou)(hou)，塑性(xing)很好，適合進行(xing)冷(leng)加工，但其切削加工性(xing)能(neng)不(bu)好。18-8型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼具有較好的(de)(de)耐(nai)熱(re)(re)性(xing)，能(neng)在(zai)高溫(wen)(wen)下保(bao)持(chi)較高的(de)(de)強度。它最大的(de)(de)缺點是加熱(re)(re)到1100℃之后(hou)(hou)緩慢冷(leng)卻過程中(zhong)，或者在(zai)450~850℃長時(shi)間加熱(re)(re)時(shi)，奧氏體(ti)(ti)晶(jing)(jing)體(ti)(ti)內多(duo)余的(de)(de)碳被(bei)析出，并以(yi)碳化鉻(ge)(ge)的(de)(de)形式存在(zai)于(yu)奧氏體(ti)(ti)晶(jing)(jing)界的(de)(de)邊沿。碳化鉻(ge)(ge)中(zhong)含(han)鉻(ge)(ge)甚高，而鉻(ge)(ge)來自晶(jing)(jing)體(ti)(ti)表(biao)層，故(gu)在(zai)靠(kao)近(jin)晶(jing)(jing)界的(de)(de)晶(jing)(jing)粒(li)表(biao)面形成(cheng)貧鉻(ge)(ge)，使其耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)和(he)力學(xue)性(xing)能(neng)明顯降低(di)。
含有(you)穩(wen)定元素(su)鈦、鈮的18-8不(bu)銹鋼(gang)(gang)，經過(guo)穩(wen)定化(hua)處理，可以避(bi)免(mian)形成(cheng)碳化(hua)鉻(ge)，從而也就避(bi)免(mian)了(le)晶間腐(fu)蝕，但非穩(wen)定型18-8不(bu)銹鋼(gang)(gang)不(bu)適用(yong)這種處理方(fang)法(fa)。
關于(yu)18-8不銹鋼的(de)(de)(de)最低(di)和最高(gao)(gao)工作(zuo)溫度(du)，有(you)的(de)(de)(de)資(zi)料中認(ren)為是－196~700℃,多數(shu)技術資(zi)料中沒(mei)有(you)涉及(ji)，這主要是因為這類極端的(de)(de)(de)數(shu)值(zhi)要受(shou)多方面條(tiao)件的(de)(de)(de)制約(yue)，不能一概(gai)而論。顯(xian)而易見，其最高(gao)(gao)工作(zuo)溫度(du)必須低(di)于(yu)可能產生晶間腐(fu)蝕的(de)(de)(de)溫度(du)，在較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)工作(zuo)溫度(du)下，管材的(de)(de)(de)許用應(ying)力會顯(xian)著降低(di)。
③. 耐熱鋼(gang)
金屬材料的耐熱性是指在高溫下(xia)兼有(you)抗氧化(hua)與高溫強度(du)的綜合性能，它包括(kuo)抗氧化(hua)鋼(gang)(gang)和熱強鋼(gang)(gang)兩(liang)類。
抗氧化(hua)(hua)鋼是在鋼中加入一(yi)定量的(de)鉻、硅、鋁等元素，它們與(yu)氧的(de)親(qin)和力大，故優(you)先氧化(hua)(hua)，在鋼材表面形成一(yi)層致密的(de)高(gao)熔點氧化(hua)(hua)膜，使鋼材與(yu)外界的(de)高(gao)溫汽化(hua)(hua)氣(qi)體隔絕，從(cong)而避免進一(yi)步氧化(hua)(hua)。常用的(de)抗氧化(hua)(hua)鋼有鐵素體鋼（如(ru)2Cr25Ni、0Cr13Al)和奧氏體鋼（如(ru)0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等）兩種類(lei)別(bie)，其最(zui)高(gao)使用溫度在1000℃左右(you)。
熱(re)強(qiang)鋼是在鋼中(zhong)加入鉻、鉬、鎢、釩(fan)、硅等(deng)元素(su)，除提高(gao)(gao)鋼材的高(gao)(gao)溫(wen)(wen)強(qiang)度(du)(du)外，也提高(gao)(gao)其高(gao)(gao)溫(wen)(wen)抗氧(yang)化(hua)(hua)性。常用的熱(re)強(qiang)鋼有珠光(guang)體鋼（如12CrMo、15CrMo,抗氧(yang)化(hua)(hua)最高(gao)(gao)使用溫(wen)(wen)度(du)(du)為580℃)、馬氏(shi)體鋼（如1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等(deng)，抗氧(yang)化(hua)(hua)最高(gao)(gao)使用溫(wen)(wen)度(du)(du)為750~800℃,熱(re)強(qiang)性最高(gao)(gao)使用溫(wen)(wen)度(du)(du)為480~540℃)、奧氏(shi)體鋼（如0Cr8Ni11Ti,抗氧(yang)化(hua)(hua)最高(gao)(gao)使用溫(wen)(wen)度(du)(du)為850℃,熱(re)強(qiang)性最高(gao)(gao)使用溫(wen)(wen)度(du)(du)為850℃).
