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從鋼液中產生晶體的過程，也稱液態結晶或一次結晶。隨著熱量的導出，晶體從無到有(形核)，由小變大(晶體長大)，直至液體全部轉為固體(晶體)，完成結晶過程。鋼液的結晶過程決定著鋼錠或鑄件的結晶組織及物理、化學不均勻性，從而影響到鋼的機械、物理和化學性能。控制鋼的結晶過程是提高鋼的質量和性能的重要手段之一。溫度范圍
鋼液不是純金屬，而是以Fe為基的含有一定量C、Si、Mn及其他一些元素的多元合金。因此，它的結晶過程不是在某一固定的溫度(熔點)進行，而是在一定的溫度范圍內完成的。在平衡結晶條件下，鋼液溫度降至其液相線溫度(tL)時開始出現晶體，而達到固相線溫度(ts)時結晶方告結束。此液相線和固相線間的溫度區間，即tL-ts=Δtc。便稱為該合金的結晶溫度范圍。某一鋼種的結晶溫度范圍主要取決于所含元素的性質及其含量，并可由鐵與相應元素的二元或三元相圖來確定。各元素對結晶溫度范圍的影響可近似地看成可加和的。即某一具體鋼種的結晶溫度范圍。結晶兩相區
鋼液凝固時，在靠近模壁的固相(凝固層)與內部液相之間存在著一個過渡區—兩相區(圖1)，即在凝固著的鋼錠內，存在三個區域：固相區、兩相區、液相區。鋼液的結晶即形核和晶核長大過程只在兩相區進行。鋼錠的凝固就是兩相區由鋼錠表面向錠心的推移過程：當液相等溫線到達鋼錠內某一部位時，結晶開始；而固相等溫線達到某一部位時，該處結晶便告結束，全部轉變為固體。液相等溫線和固相等溫線到達錠內某一指定點的時間間隔，即該點從液相線溫度降至固相等溫線所經歷的時間，稱作該點的本地凝固時間，常以q表示之。本地凝固時間與該處的平均冷卻速度成反比。由于鋼錠內不同部位的傳熱條件差異很大，因此不同部位的本地凝固時間會有很大的不同，從而引起結晶組織的不同。鋼錠內液相等溫線和固相等溫線間的距離稱作兩相區寬度，以△x表示之。且有。兩相區窄有利于柱狀晶發展，而兩相區寬有利于等軸晶發展。
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鋼材中除主要化學成分Fe鐵以外，還含有少量的碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、鈦(Ti)、釩(V)等元素，這些元素雖含量很少，但對鋼材性能的影響很大。碳是決定鋼材性能的重要元素，它影響到鋼材的強度、塑性、韌性等機械力學性能。當鋼中含碳量在0.8%以下時，隨著含碳量的增加，鋼的強度和硬度提高，塑性和韌性下降;但當含碳量大于1.0%時，隨含碳量增加，鋼的強度反而下降。一般工程用碳素鋼均為低碳鋼，即含碳小于0.25%，工程用低合金鋼含碳小于0.52%。鋼中有益元素有錳、硅、釩、鈦等，控制摻入量可冶煉成低合金鋼。鋼中主要的有害元素有硫、磷及氧，要特別注意控制其含量。磷是鋼中很有害的元素之一，主要溶于鐵素體起強化作用。磷含量增加，鋼材的強度、硬度提高，塑性和韌性顯著下降。特別是溫度愈低，對塑性和韌性的影響愈大，從而顯著加大鋼材的冷脆性。磷也使鋼材可焊性顯著降低，但磷可提高鋼的耐磨性和耐蝕性。硫也是很有害的元素，呈非金屬硫化物夾雜物存在于鋼中，降低鋼材的各種機械性能。由于硫化物熔點低，使鋼材在熱加工過程中造成晶粒的分離，引起鋼材斷裂，形成熱脆現象稱為熱脆性。硫使鋼的可焊性、沖擊韌性、耐疲勞性和抗腐蝕性等均降低。氧是鋼中有害元素，主要存在于非金屬夾雜物中，少量熔于鐵素體內。非金屬夾雜物降低鋼的機械性能，特別是韌性。氧有促進時效傾向的作用。氧化物所造成的低熔點亦使鋼的可焊性變差。
①用國際化學元素符號和本國的符號來表示化學成份，用阿拉伯字母來表示成份含量：中國、俄國 12CrNi3A；②用固定位數數字來表示鋼類系列或數字：美國、日本、300系、400系、200系；③用拉丁字母和順序組成序號，只表示用途。中國編號規則
①采用元素符號②用途、漢語拼音，平爐鋼：P、 沸騰鋼：F、 鎮靜鋼：Z、甲類鋼：A、T8：特8、GCr15：滾珠◆合結鋼、彈簧鋼，如：20CrMnTi 60Si2Mn、（用萬分之幾表示C含量）◆不銹鋼、合金工具鋼（用千分之幾表示C含量），如：1Cr18Ni9 千分之一（即0.1%C）,不銹 C≤0.08% 如0Cr18Ni9,超低碳C≤0.03% 如0Cr17Ni13Mo。標識方法
美國鋼鐵學會是用三位數字來標示各種標準級的可鍛不銹鋼的。其中：①奧氏體型不銹鋼用200和300系列的數字標示，例如，某些較普通的奧氏體不銹鋼是以201、 304、 316以及310為標記，②鐵素體和馬氏體型不銹鋼用400系列的數字表示。③鐵素體不銹鋼是以430和446為標記，馬氏體不銹鋼 是以410、420以及440C為標記，雙相（奧氏體－鐵素體），④不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼以及含鐵量低于50%的高合金通常是采用專利名稱或商標命名。
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