一、钢材基础知识
定义
钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成一定形状、尺寸和性能的材料。钢材是国家工业化和现代化的支柱材料，其种类繁多，用途广泛。例如，建筑用的钢筋，它是混凝土结构中不可或缺的组成部分，用于承受拉力，增强建筑结构的稳定性。
分类
建筑钢材：包括钢筋、钢丝、钢绞线等。钢筋混凝土结构是现代建筑的主要结构形式之一，其中的钢筋起到骨架的作用，能够与混凝土共同工作，承受各种荷载。
机械制造用钢：用于制造各种机械零件，如齿轮钢、轴承钢等。齿轮钢需要有良好的耐磨性和抗疲劳性，以保证齿轮在长期运转过程中不发生损坏。
工具钢：用于制造各种工具，如车刀、铣刀等。这类钢材需要有高硬度和高耐磨性，以保证工具能够高效地切削金属材料。
特殊性能钢：如耐热钢、耐酸钢等。耐热钢能够在高温环境下保持一定的强度和性能，用于制造锅炉、汽轮机等高温设备的部件。
碳素钢：主要由铁和碳组成，还含有少量的硅、锰、磷、硫等杂质。根据含碳量不同，又可分为低碳钢（含碳量小于0.25%），如08钢，它具有良好的可焊接性和韧性，常用于制造汽车板簧等；中碳钢（含碳量0.25% - 0.60%），像45钢，强度和硬度适中，可用于制造轴类零件；高碳钢（含碳量大于0.60%），例如T10钢，硬度高，主要用于制造刀具、弹簧等。
合金钢：是在碳素钢的基础上加入一种或多种合金元素的钢。比如不锈钢，它含有铬、镍等元素，具有良好的耐腐蚀性，广泛应用于医疗器械、厨房用具等领域；合金结构钢，如40Cr钢，含有铬元素，强度高、韧性好，可用于制造齿轮、曲轴等机械零件。
按化学成分分类
按用途分类
主要性能指标
耐腐蚀性：不同的钢材耐腐蚀性差异很大。普通碳素钢在潮湿的空气中容易生锈，而不锈钢通过添加铬、镍等元素，表面形成一层致密的氧化膜，能够抵御腐蚀。例如，在海洋环境中，使用耐腐蚀的钢材来制造船舶的部件是十分必要的。
密度：钢材的密度约为7.85g/cm³。这个物理量在计算钢材重量、体积等方面非常重要，例如在建筑结构设计中，根据钢材的密度和体积可以计算出结构的自重。
热膨胀系数：钢材在温度变化时会发生热膨胀或收缩。热膨胀系数对于钢结构的温度应力计算和设计很重要，例如在大型桥梁等钢结构建筑中，要考虑温度变化引起的钢材伸缩对结构的影响。
强度：包括抗拉强度、屈服强度等。抗拉强度是指材料在拉伸过程中所能承受的最大应力，例如Q235钢的抗拉强度约为370 - 500MPa。屈服强度是材料开始发生塑性变形时的应力，对于建筑结构设计来说，屈服强度是一个重要的参考指标，它决定了钢材在受力后开始变形的临界点。
硬度：常用布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）等表示。硬度高的钢材在切削加工等方面有较好的耐磨性。例如，高速钢的硬度很高，可以达到60 - 70HRC（洛氏硬度），所以能够用于制造高速切削的刀具。
塑性：通过伸长率和断面收缩率来衡量。伸长率是指材料在拉伸断裂后，断裂处的伸长量与原始长度的百分比。良好的塑性意味着钢材在加工过程中能够承受较大的变形而不至于断裂，像低碳钢的伸长率一般在20% - 25%左右。
力学性能
物理性能
化学性能
二、钢材生产工艺
炼钢过程
铁水预处理：主要是脱硫、脱磷等。铁水中的硫和磷是杂质元素，硫会使钢材产生热脆性，磷会使钢材产生冷脆性。例如，采用喷吹石灰粉的方法对铁水进行脱硫处理，可以降低铁水中的硫含量。
炼钢炉炼钢：有转炉炼钢和电炉炼钢两种主要方式。转炉炼钢是利用氧气吹入铁水，使铁水中的碳、硅、锰等元素氧化，同时加入造渣剂形成炉渣，去除杂质。电炉炼钢主要是通过电弧加热熔化废钢等原料，它对原料的适应性较强，能够生产高质量的合金钢。
钢水精炼：在炼钢炉之后，对钢水进行进一步的处理，如真空脱气、钙处理等。真空脱气可以去除钢水中的氢、氮等气体，提高钢的纯净度，减少气孔等缺陷。钙处理可以改善钢水的流动性，同时使夹杂物变性，便于去除。
钢材轧制过程
初轧：将钢锭或钢坯在初轧机上轧制成一定形状和尺寸的坯料。初轧的目的是使钢坯的形状规整，为后续的轧制工序做好准备。例如，将钢锭轧制成方坯或矩形坯，以便后续加工成各种型材。
型材轧制：根据不同的产品需求，将坯料轧制成各种型材，如圆钢、方钢、角钢、槽钢、工字钢等。以工字钢为例，它的截面形状像“工”字，上下翼缘宽大，腹板较薄，这种结构使得工字钢在承受垂直荷载时具有较高的抗弯强度，常用于建筑结构中的梁。
板带材轧制：生产钢板和钢带。钢板有厚板和薄板之分，厚板用于制造大型结构件，如船舶的船体钢板；薄板则用于制造汽车车身、家电外壳等。钢带可以连续生产，通过冷轧等工艺可以进一步提高钢带的精度和表面质量。
钢材热处理过程
退火：目的是降低硬度，提高塑性，便于加工。例如，一些高碳钢在加工前需要进行退火处理，使其硬度降低，能够进行切削加工。
正火：可以改善钢材的组织结构，提高机械性能。正火后的钢材晶粒细化，强度和韧性都有所提高。
淬火和回火：淬火是将钢加热到一定温度后快速冷却，使钢的硬度大幅提高。但淬火后的钢脆性增加，所以需要进行回火处理。回火是将淬火后的钢加热到一定温度后缓慢冷却，以获得所需的硬度和韧性。例如，弹簧钢在制造弹簧后，需要经过淬火和回火处理，以保证弹簧具有良好的弹性和强度。
三、钢材市场与贸易
钢材价格影响因素
原材料价格：铁矿石、焦炭等是炼钢的主要原材料。铁矿石价格的波动对钢材成本影响很大。例如，当铁矿石供应紧张，价格上涨时，钢材成本就会增加，从而推动钢材价格上涨。
市场需求：建筑行业、机械制造行业等是钢材的主要下游行业。如果建筑行业处于繁荣期，对钢材的需求旺盛，钢材价格就会上涨；相反，如果需求减少，价格就会受到抑制。
国际贸易政策：关税、贸易壁垒等政策会影响钢材的进出口。例如，当一个国家提高钢材进口关税时，会减少进口钢材的数量，国内钢材市场供应相对减少，可能会导致国内钢材价格上涨。
钢材贸易方式
国内贸易：包括钢厂直接销售给下游企业，或者通过钢材经销商进行销售。经销商在钢材贸易中起到桥梁作用，他们可以根据市场情况，将钢材销售给不同的客户，如建筑工地、机械加工厂等。
国际贸易：钢材是国际贸易中的重要商品。一些国家是钢材出口大国，如中国、日本等，它们生产的钢材通过海运等方式出口到其他国家。国际贸易中的钢材交易需要考虑运输成本、汇率等因素。例如，钢材出口企业需要考虑汇率波动对出口价格的影响，以保证企业的利润。