鋼的品種、性能、用途李士琦北京科技大學2005.12.13人類生活的三個依托：材料、能量、信息。（1）材料：用于人類制造有用器件或物品的物質。（2）能量：火、電（利用和保存能量的物質）（3）信息：知識－傳播、記錄的材料。物質、能量、信息、生物：人類發展中四個因素所起的作用不同。1.

材料與社會材料的定義：“材料是人類社會所能接受的、經濟地制造有用器件（或物品）的物質”判據（能源、資源、環境、經濟、質量）資源、能源、環保這三個戰略性判據，反映定義中“人類社會所能接受的”這個定語；經濟這個判據反映了“經濟地”這個狀語； 質量這個判據反映了“制造有用器件（或物品）的”這個定語，也就是廣義的性能，其中“制造”及“有用”分別指“工藝性能”及“使用性能”。材料的分類(1)按材料物理化學屬性分：按物理化學屬性分：金屬：原子間主要是以金屬鍵相結合；無機非金屬材料：原子間主要以離子鍵相結合；高分子材料：原子間以分子鍵和共價鍵相結合。復合材料：又上述三種材料中的一種、兩種或三種構成。(2)按材料的用途分：結構材料：通常是指利用材料的力學性能制造機器和工程結構中構件的材料；功能材料：利用材料的物理、化學和生物學等性能，制造具有電、磁、光、聲、熱、生物等功能器件的材料。(3)按材料的制備分類天然材料、人造材料、環境材料

a天然材料人類社會發展史：舊石器時代、新石器時代、青銅器時代舊石器時代：一百萬年以前，用石頭作工具；新石器時代：一萬年以前，對石頭進行加工，使之成為精致的器皿或工具；b人造材料青銅器時代：早在8000~9000年前，人類還處于新石器時代，已經發明了用粘土成型，再火燒固化而成為陶器。在燒制陶器過程中，偶然發現金屬銅和錫，當然那時還不明白這是銅、錫的氧化物在高溫下被碳還原的產物，進而又生產出色澤鮮艷、又能澆鑄成型的青銅，從而使人類進入青銅時代。希臘在公元前3000年前；埃及在公元前2500年前；巴比倫在公元前19世紀中葉，印度大約在公元前3000年已廣泛使用青銅器。中國的青銅器在公元前2700年已經使用了，至今約5000年的歷史，到商周（公元前17世紀到公元前3世紀）進入了鼎盛時期，如河南安陽出土的達875公斤的鼎，湖北隋縣的編鐘、西安青銅馬車都充分反映了當時中國冶金技術水平和制造工藝的高超。鐵器時代：公元前13-14世紀，人類開始用鐵，3000年前鐵工具比青銅工具更為普遍，人類進入鐵器時代。20世紀的前50年間，全世界金屬材料消耗量約40億t，平均每10年僅消耗8億t左右;而在20世紀80年代的l0年間，全世界金屬材料消耗量即達58億t;在金屬材料中鋼鐵材料的量占90~95%;到2000年,全世界鋼的表觀積累量達到338億噸高分子材料：世界三大有機合成材料（樹脂、纖維、和橡膠）年產量逾億噸。19世紀末西方科學家仿制中國絲綢發明了人造絲，這是人類改造自然材料的又一里程碑。20世紀初，人工合成有機高分子材料相繼問世。1909年酚醛樹脂（電木）；1920年聚苯乙烯；1931年的聚氯乙烯；1941年的尼龍等，以其性能優異，資源豐富、建設投資少、收效快而得到迅速發展。無機非金屬材料陶瓷本來用作建筑材料、容器或裝飾品等。由于其資源豐富、密度小、高模量、高硬度、耐腐蝕、膨脹系數小、耐高溫、耐磨等特點，到20世紀中葉，通過合成及其他制備方法，做出各種類型的先進陶瓷（Si3N4、SiC、ZrO2等），成為近幾十年來材料中非常活躍的研究領域，有人認為“新陶器時代”即將到來。水泥玻璃復合材料：

天然材料中很多是復合材料，如木材、皮革、竹子等。人類很早就制造符合材料：泥巴中混入碎麻或麥桿用以建造房屋，鋼筋水泥是脆性材料和韌性材料的復合。

20世紀后期，復合材料得到了較快的發展。(4)功能材料：功能材料自古就受到重視，在戰國（公元前3世紀）已利用天然磁鐵礦制造司南，宋代用鋼針磁化制出羅盤，為航海的發展提供了關鍵技術。功能材料是信息技術及自動化的基礎，半導體材料和高性能磁性材料，激光材料與光導纖維，幫助人類進入信息時代。硅是微電子技術的關鍵材料，有人稱之為“以硅片為代表的電子材料時代”，說明材料對人類文明的關鍵的作用。

20世紀70年代人們將信息、材料和能源譽為當代文明的三大支柱。80年代以高新技術群為代表的新技術革命，將新材料、信息和生物技術并列為新技術革命的重要標志。電子技術1906年發明了電子管，從而出現了無線電技術、電視機、電子計算機。1948年發明了半導體晶體管，致使電子設備的小型化、輕量化、節能化及成本降低、可靠性的提高與壽命的延長。1958年出現了集成電路，使計算機及各種電工設備發生再一次飛躍。1946年電子管計算機與1976年微機的一些指標來對比，由于集成電路的采用，使計算機體積縮小了30萬倍，功耗降低了5萬多倍，重量降低了6萬倍，平均故障率也大為減少，而且價格也大幅度下降。這樣為計算機的普及創造了條件。光纖通信1966年，高琨指出若光纖傳輸的損耗小于20dB/km，則可實現光通信。1970年，用石英摻雜氧化鍺，達到了這一指標，而后光纖通信比集成電路發展更快，代替了同軸電纜。其信息容量比同軸電纜大幾個數量級，而且重量輕，消耗原材料少，保密性強，抗電磁干擾，幾十年內，從連接各大陸的海底電纜到家庭，都布遍了光纜，成為現代信息高速公路與信息網絡化的重要組成部分。光纖通信除了光導纖維以外，還要有激光器和探測器，這些都是化合物半導體。

高溫技術20世紀50年代出現鎳基高溫合金，材料使用溫度由原來的700℃提高到900℃，導致了超音速飛機的問世；高溫陶瓷的發明，促進了表面溫度高達l000℃的航天飛機的發展。到20世紀90年代末，全世界12項新興產業的年銷售額已達l萬億美元，其中新材料約占40％。可以說，新材料技術既是當代高技術的重要組成部分，又是發展高技術的重要支柱和突破口。

在材料的提取、制備、生產、使用及廢棄的過程中，常消耗大量的資源和能源，排放大量的污染物。20世紀90年代初，各國的科學工作者開始重視材料的環境性能，研究評價材料對環境影響的方法和手段，開發對環境友好的新材料及其制品。在環境和材料學科之間開創了新興學科――環境材料（ecomaterial）材料科學的發展進入了一個新的歷史時期。其特征首先是節約能源和資源；其次，是減少環境污染，避免溫室效應和臭氧層破壞；第三是資源容易回收和循環再利用。EcologicalMatreial2

金屬材料及其工業制備工藝

金屬：具有金屬光澤，可塑性，導電性及導熱性良好的元素

黑色金屬(ferrousmetals)：Fe、Mn、Cr

有色金屬(nonferrousmetals)：

分為四大類金屬材料是最重要的工程材料，包括金屬和以金屬為基的合金。最簡單的金屬材料是純金屬。在已發現的107種元素中，有91種稱為金屬，其中具有重要工業意義的為50多種。

有色金屬有色重金屬(heavy)：比重4.5,如Cu、Pb、Zn、Sn、Ni、Co、Sb、Hg、

Cd、Bi等有色輕金屬(light)：比重4.5，如Al、Mg、Ca、Sr、Ba、Na、K等有色貴金屬(precious/noble)：如Au、Ag、Pt、Rh、Ru、Pd、Os、Ir等稀有輕金屬：比重2.0，如Li、Rb、Cs、Be稀有難熔金屬：如Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、W、Mo、Re等稀有金屬(rare) 稀散金屬：如Ga、In、Tl、Ge、Se、Te等稀土金屬： 如Ce(鈰)、Th(釷)等，用RE表示放射性金屬： 如Ra、Ｕ等金屬年開采量（萬噸）可開采年數備注鉛錫銀金鋅銅鎳錳鈷鐵鋁石油天然氣煤57718.11.440723584.89.18億噸9963

2223303141531291501742322334356328（1）全世界資源是有限的；（2）所有的金屬中，鐵量占約90％，所以未來的鋼鐵材料仍然是最主要的金屬材料。世界資源情況

金屬材料的加工過程(火法)：冶金主要操作工序：以鋼鐵冶金為例鐵礦石→選礦→礦粉→人造富礦→→煉鐵→熱鐵水→煉鋼→精煉→連鑄→→成型加工→鋼鐵產品高爐轉爐連鑄熱連軋冷連軋產品焦化燒結120萬噸廢鋼800~1000萬噸鋼鐵示范工程煤氣120萬KW發電廠廢渣300萬噸水泥廠14~28萬噸廢塑料以鋼鐵企業為核心的循環產業鏈

金屬材料具有許多良好的性能，因此被廣泛地應用于制造各種構件、機械零件、工具和日常生活用具。金屬材料的性能包含工藝性能和使用性能兩方面：工藝性能，制造工藝過程中材料適應加工的性能；使用性能，金屬材料在使用條件下所表現出來的性能，它包括力學性能、物理和化學性能。

用戶行業走新型工業化道路，對鋼材提出了更高要求，相關行業的發展速度、質量和規模，直接決定了鋼材的需求數量和檔次。鋼材的主要用戶集中在建筑、機械、汽車、造船、鐵道、石油、家電和集裝箱八大行業，用量超過鋼材總消費量的80%。3鋼鐵材料的應用（1）建筑1）建筑用鋼通常是鋼產量中的首位；2）鋼結構有可以加長跨距，增加使用面積；3）鋼結構用利于抵御地震等；4）鋼結構件容易回收，有利于環境；5）鋼結構建筑更耐久并容易維護。（2）交通

交通是現代社會的命脈，而交通與鋼鐵密切相關：－鐵路交通的發展離不開鋼鐵：例：鐵軌、機車等 －鋼鐵是汽車的主要原料：例：20世紀末世界年產汽車4900萬輛，鋼鐵占67.75%，鋁占5.45%，橡膠和塑料占12.09%，其它為玻璃和有色金屬。 －航空設備：發動機需要熱強鋼及高溫合金。飛機起落架、主梁等關鍵受力部件為超高強度鋼。（3）能源

1）石油開采需要大量的鋼材，例：鉆臺、井架、海洋石油平臺、輸油管等；2）發電設備用鋼，例：鍋爐用耐熱鋼、汽輪機和發動機用鋼等；3）機械化采煤用鋼；4）燃料電池材料中65%是鋼材。（4）通訊

1）鋼鐵為主要的功能材料，例：電磁鐵、永久磁鐵、電磁屏蔽合金等；2）有線傳輸的線路；3）衛星和運載火箭的金屬材料，例：馬氏體時效鋼、高溫合金、超低溫容器用鋼、記憶合金等。（5）國防

1）常規兵器，例：槍、炮、坦克等；2）海軍艦艇，例：40000噸級的航空母艦需要40000噸鋼。3）航空材料；飛機起落架、主梁、大應力接頭等4鋼鐵材料的分類按應用分為:結構材料約占90~85%功能材料總量少,但非常重要按使用狀態分為:鑄件鋼材加工態按冶煉方法分為:轉爐鋼電爐鋼按主要合金成分分類碳素鋼普通碳素鋼優質碳素鋼---碳素工具鋼碳素結構鋼合金鋼微合金鋼低合金鋼合金鋼高合金鋼按材的形狀分長型材截面形狀線材棒材型鋼異型材管材工角槽軌梁H型鋼扁平材厚板中板薄板帶鋼窄帶鋼(寬厚板)截面形狀按最終加工(使用)狀態分類熱軋材冷軋材鍛材金屬涂層無機涂層有機涂層涂層材1)合金結構鋼合金結構鋼簡稱合結鋼，是廣泛用于制造汽車、拖拉機、起重機、機床、礦山機械及其他各種機器的軸、齒輪、連接件、結構件的合金鋼。合結鋼是合金鋼中用途廣、產量多、鋼號多的一個鋼類。其產量約占全國鋼產量的2.5～3.0，約占合金鋼產量的三分之一，其中大量使用的27個鋼號的產量約占合結鋼產量的70％。5主要的合金鋼(八大鋼類)本鋼類共收入87個鋼號，其中標準鋼號67個，按化學元素組成分成23組，非標準鋼號20個，分成9組。按熱處理方法可劃分為表面硬化鋼41個，調質鋼46個。按強度水平可劃分為一般強度鋼(σb54～<100kG/mm2)46個，高強度鋼(σbl00～<1040kG／mm2)33個，超高強度鋼(σb>140，σb≥120kG/mm2)8個。在87個鋼號中有49個鋼號是引用國外的，其余都是我國研制的鋼號。YB6—71中共有103個鋼號，其中10Mn2、15Mn2、18Cr3MoWV、20Cr3MoWV現已很少使用，其中16Mo、12CrMo、15CrMo、12CrMoV、25CrMoV、25Cr2Mo1V按用途收入耐熱鋼，50CrVA按用途收入彈簧鋼。本鋼類的特點是：(1)不含鉻、鎳的鋼號多(35個)，約占40％，這是我國多年重視節約鉻、鎳資源的重要成果。工業發達的國家在節約鉻、鎳、鉬等元素方面也做了很多有效的工作。如美國大約從1962年起研制了一系列的以EX命名的代用鋼，到70年代初已公布了54個鋼號，其中EXl、EX2、EX3已經列入SAE標準中。（2）含硼鋼號多（23個），約占24.5％，其產量約占合結鋼總產量的10％。許多國家仍然在使用和努力研究含硼鋼，如美國現行標準中有6～9個含硼結構鋼。1970～1976年間，美國年產含硼碳鋼約2.5～7.6萬噸，1968年日本汽車制造業使用碳硼鋼和含硼合金鋼約2萬5千噸。蘇聯ΓOCT4543－71中仍然保留有7個含水量硼鋼。（3）本鋼類基本上匯總了我國有關科研單位、學校工廠20多年來的試驗數據，也引用了部分外數據。這些數據中除包含常規機械性能外，還盡量收入了疲勞、多次沖擊、傾斜拉伸、抗彎強度、平面應變斷裂韌性、疲勞裂紋擴展速率及應力腐蝕性能等方面的數據，也有滲碳、滲氮、碳氮共滲等熱處理工藝性能。應當指出：(1)有一部分標準鋼號和非標準鋼號因含鉬、鎢量較多，有的因切削性能較差，未能得到廣泛使用，應當加以改進。（2）隨著自動化流水線的不斷增多和對各種機件尺寸精度要求的提高，對鋼的淬透性提出了嚴格要求，因此，應當盡快地制定出按淬透性帶供應鋼材的新標準。（3）為進一步提高冶金質量，應當廣泛采用經濟而又有效的爐外精煉設置。(4)為充分發揮金屬材料的性能和提高零件壽命，應當合理地選用鋼號并采用最合理的熱處理工藝。2)彈簧鋼彈簧鋼是制造各種螺旋簧、扭簧、板簧及起類似作用的其他形狀彈簧的鋼類。這些彈簧是保證各種機器、儀器儀表正常工作不可缺少的重要零件。在“熱軋彈簧鋼技術條件”(GB1222—75)中有合金彈簧鋼14個鋼號，由于各種原因本系列只收入9個鋼號，此外，還編入1個非標準鋼號45CrMoV。按化學成分劃分為錳鋼(1個)、硅錳鋼（2個）、鉻錳鋼(1個)、鉻釩鋼(1個)、硅錳釩硼鋼(1個)、硅錳鉬釩(鈮)鋼（2個）、鎢鉻釩鋼(1個)和鉻鉬釩鋼(1個)八組。這些鋼除55SiMnVB、55SiMoV、55SiMnMoVNb是我國近年來研制成功的鋼種外，其他鋼都是仿制國外鋼種。按允許使用溫度可劃分為65Mn、55SiMnVB(≤120℃)，55Si2Mn、50CrMn、55SiMnMoV、55SiMnMoVNb(≤230℃)，60Si2MnA(≤250℃)，50CrVA(≤300℃)，45CrMoV(≤450℃)，30W4Cr2VA(≤500℃)。關于其他耐熱彈簧鋼和耐腐蝕彈簧鋼，如W18Cr4V(≤600℃)，1Crl8Ni9(Ti)(≤290℃)，0Crl7NiV7Al(≤350℃)，0Crl2Ni4Mn5Mo3Al(≤350℃)，0Crl5Ni7Mo2Al(≤425℃)，3Cr13，4Cr13，iCr18Ni12Mo2Ti等鋼種的基本性能和特點，參見高速鋼，不銹鋼鋼類。我國彈簧鋼鋼類基本滿足了各機械工業部門的使用。彈簧鋼產量約占合金鋼總產量的4％，其中熱軋材圓鋼和扁鋼產量約占95％，冷拉材、鋼絲、鋼帶產量約占5％。從鋼種上分，以606Si2Mn（A）產量最多，約占68％，65Mn約占11％，55Si2Mn約占6.8％，55Si2MnB約占6.3％。為使彈簧鋼鋼類更完整和便于選用，應當把適合作彈簧用的耐熱鋼、高速鋼、工具鋼列入本鋼類的國標或部標中。同時，也要增加耐強腐蝕介質以及在-60～-200℃條件下工作的彈簧鋼鋼種。此外，必須重視搞好彈簧鋼基本性能的測定工作，使數據不斷充實。3)易切削鋼易切削鋼是易被（車、銑、拉、刨、鉆等）切削加工的鋼種，又叫自動機床加工用鋼，簡稱自動鋼。它是為適應機械加工自動化和流水作業線生產而產生的。這類鋼可以用較高的切削速度和較深的吃刀量進行切削加工，而且由于加入鋼中的易切削元索使切削抗力減小和因加入元素本身的特性及形成的化合物起潤滑刀具刃部的作用，使切削易斷，減輕了磨損，從而提高了被加工零件的光潔度和精度，提高了刀具壽命和生產效率。易切削鋼主要用于制作受力較小而對尺寸和光潔度要求嚴格的儀器、儀表、手表零件、汽車、機床和其他各種機器上使用的，對尺寸精度、光潔度要求嚴格，而對機械性能要求相對較低的標準件，如齒輪、軸、螺栓、閥門、襯套、銷釘、管接頭、彈簧座墊等，及機床絲杠、塑料成型模具、外科和牙科手術用具等。國外易切削鋼生產發展很快，鋼種和品種數量不斷增加，產量逐漸上升。就碳素鋼而言，美國、日本、英國、西德、蘇聯五國現行易切削鋼標準中，多者有31個鋼號(AISI)，少者有7個鋼號(ΓOCT)。品種已經擴大到扁鋼和管材。易切削鋼產量以日本最多，增加速度也最快。從1959年生產12153噸，發展到1974年的53萬多噸(其中約有15％鋼材輸出，約8％制成品輸出)，增加了約43倍。其中硫系碳素鋼占64.4％，合金鋼占2.3％，其他系碳素鋼占20.3％，合金鋼占13％。日本生產的易切削鋼約有40～46％消耗在汽車制造業，產業機械消耗約10％，家庭用品和業務機器消耗約6％。我國從1953年開始生產含硫切削鋼，1964年開始試制硫－磷系、鉛系和硒系易切削鋼。1974年后又進行了鈣－硫系易切削鋼試制工作。目前，我國已有15個易切削鋼種，其中8個標準鋼號，7個非標準鋼號。按含易切削元索可劃分為硫系(5個鋼號)、硫磷系(6個鋼號)、鈣硫系(2個鋼號)、鉛系(1個鋼號)和硒系(2個鋼號)五組，按鋼類可劃分為碳素易切削鋼(9個)、合結易切削鋼(1個)、不銹易切削鋼(5個)三類。除標準鋼號Y1Crl4S、Y2Cr13Ni2(S—P系)和非標準鋼號Y1Crl3Se、Y1Crl8Ni9Se列入不銹鋼中外，其余11個鋼號都匯集在本部分內。與國外相比較，我國易切削鋼號少、品種不齊全。產量只占全國鋼產量的O．06％。隨著我國“四化”建設的進展，自動化程度的逐步提高，汽車、機床、家庭用品和業務用品工業的發展，將需要更多的易切削鋼。因此，應當加強易切削鋼領域的研究工作，仿制或研制新型易切削鋼，應當著重發展鈣硫系、低鉛的鈣鉛硫系、硫鉛磷系復合易切削鋼，在鋼種方面應當增加合結鋼、不銹鋼、模具鋼、軸承鋼的易切削鋼種，在品種方面應當擴大到管材和扁鋼。4)軸承鋼適于制造在不同環境中工作的各類滾動軸承套圈和滾動體的鋼，統稱為滾動(或滾珠)軸承鋼。由于對軸承能適應的工作環境不同，如低溫、高溫、耐銹蝕、防磁性、耐振動沖擊等，軸承鋼可以是專用的碳鉻軸承鋼，也可以采用工具鋼、結構鋼、不銹鋼及耐熱鋼。目前使用最廣的是碳鉻軸承鋼。由于軸承鋼包括的鋼類甚寬，因而用途也比較廣泛。一般來說，作內軸承材料使用時，要求鋼的質量比較高，特別是對非金屬夾雜物和碳化物的均勻性要求高。所以，常常采用真空脫氣、電渣重熔、真空自耗重熔等特殊工藝生產軸承鋼。碳鉻軸承鋼通常具有較高的冶金質量，也是制造冷作模具和精密量具的理想材料。根據我國生產和使用軸承鋼的實踐，參照國外同類鋼的現狀，按化學成分和鋼的特性，將軸承鋼劃分為：高碳鉻軸承鋼、無鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼及中、高溫軸承鋼五大類，共十五個鋼號，其中七個標準鋼號、八個非標準鋼號。本鋼類鋼種較少、鋼號比較齊全，基本滿足軸承工業生產的需要，生產管理方便。太多數國家的軸承鋼只有四類，我國增加了無鉻軸承鋼。國外通常都保留4～5個高碳鉻軸承鋼。GCr6、GCr9等類似鋼號的淬透性低、淬火時容易出現軟點，現在都已被淘汰。為了提高鋼的淬透性，出現了加鉬元素的高碳鉻軸承鋼，如美國的52100系的3、4；日本的SUJ4、SUJ5；瑞典的SKF23、SKF25等鋼號。我國還沒有這樣的鋼號。在我國軸承鋼中保留了GCr9。國外也研究過無鉻軸承鋼，如美國1941年曾研究過，日本于1965年也作了報導，但是都未列入標準。這可能是因為它比鉻軸承鋼抗銹蝕性能較差的緣故。國外現有的滲碳軸承鋼鋼號比較齊全，應用也比較廣泛，如美國使用滲碳軸承鋼的數量為總量的三分之一；日本約占15％。適用于小型、中小型、大型及特大型軸承的滲碳鋼號，在國外有十個以上，我國目前只有適于制造特大型軸承的兩個滲碳鋼號，而適于制造中小型軸承的滲碳鋼號還處于發展和完善中；不銹和高溫用軸承鋼發展的現狀與國外相似。高碳鉻鋼和9Cr18Mo鋼的一部分數據及其他鋼號的切削性能取自其它文獻。由于測定耐磨性和接觸疲勞性能的試驗方法尚未標準化，所以，在每個數據后邊注明了試驗條件。5)合金工具鋼合金工具鋼是在碳素工具鋼基礎上加入鉻、鉬、鎢、釩等合金元素以提高淬透性、韌性、耐磨性和耐熱性的一類鋼種，它主要用于制造量具、刃具、耐沖擊工具和冷、熱模具及一些特殊用途的工具。近年來，由于機電制造工業中精密鍛造、擠壓成型、壓鑄及鐓鍛等少切削、無切削新工藝的應用，使與之相適應的工模具也獲得了很大的發展。本鋼類共收人45個鋼號，其中標準鋼號33個，非標準鋼號12個。根據用途，可將鋼號分成五個類別：量具、刃具用鋼，耐沖擊工具用鋼，冷作模具用鋼，熱作模具及特殊工具用鋼。本鋼類有以下幾個特點：(1)從鋼號數量上看，我國居于中間位置。如現有國外標準鋼號，美國有51個(ANSI／ASTMA681－76)、英國有21個BS4659－1971)、蘇聯有48個(ΓOCT－1976)、日本有32個JISG4404—1972)、西德有23個(VDEhW61250-70)、法國有45個(NFA35－590、1970)，而國際標準化協會列有30個鋼號(IS0／DIS4957)，但在各國標準鋼號中，比較通用的、且產量較大的只有13個，這些鋼種的產量一般占合金工具鋼總產量的60～70％。我國合金工具鋼中基本上都列入了這些鋼號，如熱作工具鋼5CrNiMo、4Cr5MoSiV、4Cr5M0SiV1、3Cr2W8V，冷作工具鋼Cr2、9Mn2V、MnCrWV、Cr12、Cr12MoV、Cr6WV和5CrW2Si等，(2)從用途上看，我國合金工具鋼中的專用鋼號少，只列入了一個特殊用途的鋼號，而其它國家則有這類專用鋼號類別，如美國ANSI／ASTM標準中包括7種塑料模具用鋼，法國NF標準中包括3種塑料模具用鋼、3種高鉻不銹模具鋼和3種鐵基高溫合金，有的國家還制訂了專門的鑄造模具鋼標準。(3)從鋼號所含的合金元素看，我國合工鋼中大多數鋼號的合金元素含量都比較低，合金含量超過10％的只有Cr12,Cr12MoV,3Cr2W8V,6W6Mo5Cr4V,7W7Cr4MoV,6Cr4Mo3Ni2WV,65Cr4W3Mo2VNb、5Cr4W5Mo2V及70Mn15Cr2A13V2WMo等9個鋼號，而美國ANSI／ASTM標準中有20個左右，另外，結合我國資源特點，我國合工鋼中還收入了一些含有Nb、A1、Ti等合金元素、性能優良的新鋼號。因此，本鋼類的鋼號不僅反映了當前各國常用的合金工具鋼主要特點，而且反映了我國科技人員結合國家資源所從事的新鋼號的研究成果，從而基本上形成了我國自己的合金工具鋼體系。6)高速工具鋼高速工具鋼用于制造高效率切削刀具，如銑刀、鉸刀、拉刀、插齒刀及鉆頭等。要求在較高溫度(≤600℃)下能保持良好的切削性能。由于高速鋼具有高溫硬度高、耐磨性好、強度高等特點，也用作冷作模具、高溫彈簧及高溫軸承等。本系列共收入二十個鋼號，大致可分為通用型、高碳高釩型、一般含鈷型、高釩含鈷型及超硬型五大類，其中標準鋼號9個，非標準鋼號11個。本系列有如下特點：(1)我國通用型高速鋼包括W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2、W14Cr4VMnRE、9W18Cr4V、W2Mo9Cr4V2五個鋼號。其中，W18Cr4V在1979年以前產量占90％以上，采用扁錠后，其碳化物不均勻度有明顯改善。為提高W18Cr4V的使用性能和改善W系通用高速鋼的高溫塑性，我國近年來分別研制了9W18Cr4V和W14Cr4VMnRE兩個鋼號，以批量生產。歐美很多工業發達國家的高速鋼系列已經變鎢系為鎢鉬系及鉬系，并且W6Mo5Cr4V2的產量已超過80％以上。我國自1980年以來，W6Mo5Cr4V2產量猛增，今后有可能以鎢鉬鋼代替鎢鋼。(2)為滿足高溫合金、超高強度鋼、鈦合金等材料的切削加工的需要，并節約貴重金屬鈷，本系列收入了我國自己研制的幾種少鈷及無鈷超硬型高速鋼，如W6Mo5Cr4V2Al、W10Mo4Cr4V3Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl、W12Mo3Cr4V3Co5Si、W12Mo3Cr4V3N、W18Cr4V4SiNbAl六個鋼號。這些鋼硬度高、高溫硬度高，耐磨，在加工上述難削材料時表現了優異的切削性能。國外超硬高速鋼多為高鈷型，如美國的M42(8％Co)，瑞典的HSP－15(10％Co)。考慮到某些典型的國外鋼號性能優異，使用歷史較長，在用戶中有一定信譽，我們將國內曾試制并經常生產的五個這類鋼號作為非標準鋼號也列入本系列。(3)在新工藝方面，粉末高速鋼在和金成分上可以不受通常冶煉高速鋼的限制，而且能顯著地改善碳化物不均勻度，目前各工業發達國家在大錠型和高組分方面發展很快，產量也占有一定比例。我國尚處于研制階段，目前只能生產小規格產品。本系列收入兩個粉末高速鋼。應當指出，目前正研制的W9Mo3Cr4V高質量通用高速鋼，經較大批量生產試驗，證明該鋼號全面性能均超過W18Cr4V，綜合性能也優于W6Mo5Cr4V2，現正準備進行鑒定，故暫尚未納入系列之內。近年來國內研制的超硬型高速鋼，一般含釩量較高，雖耐磨，但難于磨削，制造復雜刀具有一定困難，個別鋼號只限于某種加工方式，使用有一定局限性，有待在今后擴大使用過程中進一步改進完善。本系列所選取的性能數據主要取自研制單位的研究報告，非標準鋼號中推薦的國外鋼號的數據，主要摘自國外有關資料。7)耐熱鋼耐熱鋼是指具有高于450℃的工作溫度，并有一定強度和抗氧化、耐腐蝕能力的鋼種，廣泛用于制造鍋爐、汽輪機、內燃機、高溫爐和石油化工等設備的構件。本鋼類共收入67個鋼號，其中標準鋼號36個，約占總數的54％；非標準鋼號31個。根據耐熱鋼的性能和用途大致分成三類：熱強鋼(26個)、閥門鋼(14個)和抗氧化鋼(27個)。熱強鋼中除引用國外同類鍋爐用鋼外，又收入了我國研制的多元素復合合金化的鍋爐過熱器用鋼12Cr2MoWVTiB、l2Cr3MoVSiTiB，它們可以代替在低于620℃條件下工作的國外同樣用途的高鉻鎳奧氏體不銹耐熱鋼；熱強鋼中有5個含有12％Cr的改型馬氏體鋼，比國外同類鋼種數量稍少：只收入5個鐵基固溶強化和碳化物沉淀強化奧氏體熱強鋼(1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Ti、4Cr12Ti8Mn8MoVNb、0Crl5Ni25Ti2MoVB、1