第5章 碳钢与低合金钢的腐蚀性能

常用钢材的参数1.纯碳钢纯碳钢是指含碳量在0.02%-2.11%之间的钢材。

其主要参数有：(1)强度：纯碳钢的强度取决于碳含量的多少，碳含量越高，强度越高。

(2)韧性：纯碳钢的韧性较好，具有良好的延展性和可塑性。

(3)硬度：纯碳钢的硬度较低，大多数无法通过热处理提高硬度。

(4)可焊性：纯碳钢具有良好的可焊性，适合进行各种焊接操作。

(5)成型性：纯碳钢易于成型加工，可以通过锻造、压制等工艺制成各种形状。

2.低合金钢低合金钢是指含有一定量合金元素的钢材，其主要参数有：(1)强度：低合金钢相比于纯碳钢具有更高的强度，合金元素的添加可以提高钢的强度。

(2)韧性：低合金钢的韧性好，具有很好的抗冲击性和抗疲劳性。

(3)硬度：低合金钢具有适中的硬度，可通过热处理进一步提高硬度。

(4)可焊性：低合金钢的可焊性较好，适合进行各种焊接操作。

(5)耐蚀性：低合金钢可通过添加合金元素来提高抗腐蚀性能，增强其在恶劣环境中的使用能力。

3.不锈钢不锈钢是一种含有至少11%铬元素的钢材，通过形成致密的表面氧化物层来抵抗大气、水及其他介质的腐蚀。

其主要参数有：(1)耐腐蚀性：不锈钢具有较好的耐腐蚀性能，具有强大的抗氧化、抗酸碱等能力。

(2)韧性：不锈钢的韧性好，具有较高的强度和延展性。

(3)硬度：不锈钢的硬度适中，可通过冷加工和热处理提高硬度。

(4)可焊性：不锈钢的可焊性较好，适合进行各种焊接操作。

(5)温度特性：不锈钢具有良好的耐高温能力，一些特殊型号的不锈钢甚至可在高温环境下使用。

4.高速钢高速钢是钢中的一类特殊钢，其碳含量较高，可用于切削工具、钻头等高速切削工具。

其主要参数有：(1)强度：高速钢具有较高的强度，能够承受较大的切削力。

(2)韧性：高速钢在高温条件下仍能保持较好的韧性和可塑性。

(3)硬度：高速钢具有很高的硬度，可用于加工硬度较高的材料。

(4)热稳定性：高速钢具有较好的耐高温能力和热稳定性，不易软化和变形。

(5)磨削性：高速钢具有良好的磨削性能，适合进行各种切削操作。

碳钢、低合金钢材料在我国海洋环境中的腐蚀数据亓云飞;董彩常;杨万国【摘要】对我国海洋腐蚀影响因素进行介绍并对影响机理进行分析,另外通过对碳钢、低合金钢海洋环境腐蚀试验数据进行分析比较,得出碳钢、低合金钢在我国海洋环境中的腐蚀规律.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2017(031)001【总页数】6页(P24-29)【关键词】我国海洋环境;腐蚀影响因素;碳钢;低合金钢;腐蚀规律【作者】亓云飞;董彩常;杨万国【作者单位】钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所,山东青岛266071;青岛钢研纳克检测防护技术有限公司,山东青岛266071;钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所,山东青岛266071;青岛钢研纳克检测防护技术有限公司,山东青岛266071;钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所,山东青岛266071;青岛钢研纳克检测防护技术有限公司,山东青岛266071【正文语种】中文【中图分类】TG174碳钢、低合金钢价格低廉、强度高、供应方便、易于加工制造，是海洋环境中应用最广泛的材料，常用于制造船舶、采油平台、码头、管线、海底装置等。

碳钢、低合金钢在海洋环境中的腐蚀是不可避免的，并造成巨大损失。

因此，了解碳钢、低合金钢在海洋环境中的腐蚀行为和规律，对钢材的正确选用和防护,提使用的经济效益是非常重要的。

海水是一种成分很复杂的天然电解质，除含有大量盐类以外，还含有溶解氧、二氧化碳、海生物和腐败的有机物[1]。

它具有高的含盐量、导电性、腐蚀性和生物活性。

海水中材料的腐蚀是典型的电化学腐蚀，腐蚀的环境因素包括海水的盐度、氧含量、温度、pH值、海生物、潮汐与潮流等[2]。

下面逐一介绍我国的海洋环境腐蚀因素及其影响腐蚀的机理。

1.1 海水盐度我国沿岸海域的盐度与外海高盐水和沿岸低盐水的消长和交汇有关，还受径流、潮流等影响。

沿岸海域年平均盐度为28 ～33‰，最高月平均盐度为33.75‰（海南岛）[3]。

南海因外海高盐水逼岸，盐度较高，其中海南岛沿岸海域盐度最高。

金属材料为碳钢和低合金钢与氢氧化钠溶液本文将探讨金属材料在碳钢和低合金钢与氢氧化钠溶液中的反应行为。

碳钢和低合金钢是常见的金属材料，它们在酸性环境中很容易受到腐蚀。

但是，当它们与氢氧化钠溶液接触时，却可以产生一种保护性膜，从而降低了腐蚀的风险。

这种保护性膜是由氢氧化钠与金属表面产生的氧化物和氢氧化物形成的。

这层膜可以防止氢离子的进一步侵蚀，并防止氧化物和氢氧化物的扩散。

因此，碳钢和低合金钢在氢氧化钠溶液中的腐蚀速率要低于其他酸性溶液。

然而，如果氢氧化钠的浓度过高，会导致金属表面的膜破裂，从而加速腐蚀。

此外，氢氧化钠的浓度也会影响膜的形成和稳定性。

因此，在使用氢氧化钠溶液进行清洗或处理金属材料时，需要注意其浓度和使用时间，以确保金属表面的保护膜能够稳定地存在。

综上所述，碳钢和低合金钢在氢氧化钠溶液中具有较好的耐腐蚀性能，但需要注意控制氢氧化钠的浓度和使用时间，以保证金属表面的保护膜的稳定性。

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《金属材料与热处理》教材习题答案第五章合金钢1.什么是合金钢?答：所谓合金钢就是在碳钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。

2.合金元素在钢中有哪些主要作用?这些作用对钢的性能会产生哪些影响?答：合金元素在钢中的作用是非常复杂，其中主要作用包括：一是形成合金铁素体。

由于合金元素与铁的晶格类型和原子半径的差异，引起铁素体的晶格畸变，产生固溶强化作用。

二是与碳能形成碳化物，当这些碳化物呈细小颗粒并均匀分布在钢中时，能显著提高钢的强度和硬度。

三是抑制钢在加热时奥氏体晶粒长大的作用，达到细化晶粒的目的使合金钢在热处理后获得比碳钢更细的晶粒，从而提高其综合力学性能。

四是可增加过冷奥氏体的稳定性，推迟其向珠光体的转变，减小钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。

五是提高回火稳定性，在相同的回火温度下，合金钢比相同含碳量的碳素钢具有更高的硬度和强度。

在强度要求相同的条件下，合金钢可在更高的温度下回火，以充分消除内应力，而使韧性更好。

3.合金钢是如何分类的?答：合金钢最常用下面两种分类方法。

一是按用途分类：分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。

其中合金结构钢又可以分为低合金高强度钢，渗碳钢，调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢等。

合金工具钢可分为刃具钢、模具钢和量具钢等。

特殊性能钢则有不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。

二是按合金元素总含量分类：分为低合金钢（合金元素总含量＜5％）、中合金钢（合金元素总含量5％一10％）和高合金钢（合金元素总含量＞10％）。

4.合金钢的牌号编制有何特点？答：我国合金钢牌号采用碳含量、合金元素的种类及含量、质量级别来编号，简单明了，比较实用。

其中合金结构钢的牌号采用两位数字（碳含量）＋元素符号（或汉字）＋数字表示，前面两位数字表示钢的平均含碳量的万分数；合金工具钢的牌号和合金结构钢的区别仅在于碳含量的表示方法，它用一位数字表示平均含碳量的千分数，当碳含量大于等于1.0％时，则不予标出。

低合金钢与碳钢有何不同？低合金钢与碳钢是两种常见的金属材料，它们在多个方面存在差异。

本文将从以下几个方面介绍低合金钢和碳钢的区别，以帮助读者更好地理解这两种材料。

一、成分组成低合金钢相较于碳钢在成分组成上含有更多的合金元素，这些合金元素可以对钢材的性能进行调控。

通常情况下，低合金钢中的合金元素含量小于5%。

而碳钢主要由铁和碳组成，合金元素的含量较低或者不含有。

二、强度和硬度由于低合金钢的合金元素含量较高，所以在强度和硬度方面具有明显的优势。

低合金钢具有更高的抗拉强度和硬度，可以承受更高的载荷。

而碳钢的强度和硬度相对较低。

三、耐腐蚀性能由于低合金钢中添加了不同种类的合金元素，它具有很好的抗腐蚀性能。

合金元素的添加可以阻止钢材表面的金属离子被氧化，从而延长了其使用寿命。

而碳钢在一定环境下容易发生氧化反应，导致腐蚀。

四、热处理特性低合金钢和碳钢在热处理特性上也存在差异。

低合金钢由于合金元素的添加，可以通过调控热处理工艺来改变钢材的组织结构和性能。

碳钢的热处理特性相对较简单，主要通过调节碳含量来控制钢材的硬度和强度。

五、应用领域由于低合金钢具有较高的强度、硬度和耐腐蚀性能，它被广泛用于制造机械零件、汽车零部件、航空航天器材等领域需要高强度和高耐蚀性的场合。

而碳钢由于成本低廉且易加工，被广泛应用于建筑结构、管道、普通机械零件等领域。

综上所述，低合金钢和碳钢在成分组成、强度和硬度、耐腐蚀性能、热处理特性和应用领域等方面存在明显的区别。

在实际使用中，需要根据具体的需求选择适合的材料，以达到最佳的性能和效果。

Q235普通碳素钢与16MnR低合金钢的焊接性研究摘要：通过了解Q235普通碳素钢与16MnR低合金钢的性能及用途，研究两种钢材的焊接性，以及异种钢焊接的注意事项，针对焊接结构件在不同工作条件不同用途的不同要求，避免在焊接过程中可能出现的焊接应力及焊缝接头区组织不均匀的问题，根据Q235普通碳素钢与16MnR低合金钢焊接的实例分析和试验结果，阐述Q235普通碳素钢与16MnR低合金钢焊接结构，在选择焊缝金属填充材料时的方法。

关键词：异种金属；焊接；母材金属；填充金属；一、Q235普通碳素钢与16MnR低合金钢的焊接性1、Q235普通碳素钢的化学成分，基本性能，应用Q235普通碳素钢含碳量约为0.2%，这种钢容易冶炼，工艺性好，价格低廉。

Q代表的是这种材质的屈服强度，后面的235就是指这种材质的屈服值在235MPa左右。

由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。

常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢，中厚钢板。

大量应用于建筑及工程结构。

用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。

C、D级钢还可作某些专业用钢使用。

Q235按化学成分：分为A、B、C、D四级（见表1）表1 Q235碳素钢的化学成分（质量分数%）就其脱氧方法而言，可以采用F,b,z分别表示为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。

沸腾钢是脱氧不完全的钢，塑性和韧性较差。

用这种材料制成的焊接结构，受动力载荷作用时接头容易出现裂缝。

不宜在低温下工作，有时会产生硬化现象。

相比之下，镇静钢质优而匀，塑性和韧性都好。

2、16MnR低合金钢的化学成分，基本性能，应用；16MnR属低合金系列，在低合金的材质里，此种材质为最普通的。

与16Mn低合金钢相比16MnR降低了S、P含量。

16MnR是在碳素钢的基础上加入一定的合金元素所构成,低合金钢中的合金元素一般不超过5%，以提高钢的强度并保证其具有一定的塑性和韧性。

第五章焊接热影响区的组织和性能焊接分为三大类：熔化焊、压力焊和钎焊。

其中熔化焊是最常见最广泛的焊接方法。

而本书讨论的焊接冶金主要是以熔化焊为基础进行讨论的。

所谓熔化焊是采用一种高温热源使两种同质或非同质的材料利用原子间或分子间的分散与聚合而形成一个整体的过程。

这个热源贯穿于焊接过程的始终:一部分热量用于加热焊件和母材，一部分用于热损失（飞溅、周围介质等）。

用于加热母材和焊材的热功率称为有效功率，其实这部分热量：一部分用于熔化金属形成焊缝，另一部分用于热传导而流失于母材形成HAZ （包含熔合线）。

HAZ：熔焊时在集中热源的作用下，焊缝两侧发生组织和性能变化的区域。

焊接接头：焊缝和和热影响区p161 图4-1焊接热影响区示意图前面讨论焊缝的合金化，焊缝金属的脱S、脱O、脱P、H及晶粒的细化等，均是如何控制焊缝的质量，主要是焊缝区的问题。

由于早些年代里，制造焊接结构所采用的钢种是低碳钢，焊缝是至关重要的环节。

HAZ一般不会出现什么问题，但随着科学技术和生产规模的发展，各种高温、耐压、耐蚀、低温容器、深水潜艇、宇航设备以及核电站锅炉、管道等不断建造，各种高强钢、高合金钢以及某些特种材料（Al合金、钛合金、镍基合金、复合材料和陶瓷等）也得到广泛的应用，这种情况下，焊接的质量不仅仅取决于焊缝，同时取决于HAZ，有时HAZ存在的问题比起焊缝更为复杂。

如：如今大型水电站，尤其高水头电站（包括抽水蓄能电站）的建造要求提供流量大、承压高的输水压力管道，如果采用普通钢材，必须增加管壁的厚度，无疑给压力钢管的制造、运输和安装带来极大的困难。

随之发展起来的适用于压力钢管的焊接结构用高强钢，如700MPa，800Mpa级钢具有很高的屈服强度和抗拉强度，同普通钢相比，可以大大减少压力钢管壁的厚度，克服了普通钢的局限性，（WEL—TEN80 WCF—62（80））它具有良好的低温冲击韧性也为钢管的可靠运行提供了保证，但它焊接时，易出现HAZ软化（投影）或产生裂纹。

低碳钢和低碳合金钢低碳钢是一种含碳量较低的钢铁材料。

通常情况下，其碳含量在0.05%至0.25%之间。

低碳钢具有良好的可塑性、可焊性和淬火性能，因此在工程领域得到广泛应用。

低碳钢的主要特点是碳含量较低，这使得它具有较高的可塑性。

低碳钢可以通过热处理或冷加工来改变其物理和机械性能，从而适应不同的工程需求。

由于其可塑性好，低碳钢易于加工成各种形状，比如板材、管材、棒材等。

此外，低碳钢还具有较好的可焊性，使得它可以通过焊接等方式与其他材料进行连接，增加了其应用的灵活性。

低碳钢的淬火性能也是其重要的特点之一。

通过淬火处理，低碳钢可以获得较高的硬度和强度，从而适用于一些对强度要求较高的场合。

此外，低碳钢还具有良好的可靠性和耐腐蚀性能，这使得它在建筑、汽车制造、机械制造等领域得到广泛应用。

低碳合金钢是低碳钢的一种变种，其主要特点是在低碳钢的基础上添加了一些合金元素。

这些合金元素可以改变钢的组织结构和性能，从而使得低碳合金钢具有更高的强度和硬度。

与普通低碳钢相比，低碳合金钢的耐热性和抗磨性也有所提高。

低碳合金钢的应用范围较广。

在汽车制造行业，低碳合金钢常被用于制造车身和车架等零部件，以提高汽车的强度和安全性能。

在航空航天领域，低碳合金钢常被用于制造飞机的结构件和发动机零部件，以满足高强度和轻量化的要求。

此外，低碳合金钢还常被用于制造机械设备、石油管道和建筑结构等领域。

低碳钢和低碳合金钢是两种重要的钢铁材料。

低碳钢具有较高的可塑性、可焊性和淬火性能，适用于各种工程需求。

低碳合金钢在低碳钢的基础上添加了合金元素，具有更高的强度和硬度，广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。

这两种材料在工程领域的应用为我们的生活带来了很多便利和进步。

低合金高强度结构钢引言：低合金高强度结构钢是一种重要的结构材料，在工程建设中扮演着重要的角色。

与普通碳钢相比，低合金高强度结构钢具有更高的强度、更好的耐腐蚀性能和更好的可焊接性，广泛应用于航空航天、造船、桥梁、建筑等领域。

本文将介绍低合金高强度结构钢的材料特性、应用领域以及相关的国际标准。

一、材料特性1.高强度：低合金高强度结构钢的强度通常比普通碳钢高出30%到50%。

这是由于添加了一些合金元素（如锰、钛、钒、铬等）以及采用了热处理工艺，使其晶界强化和孪晶转变能力得到提高。

2.良好的可焊性：低合金高强度结构钢具有良好的可焊性，可以通过常规的焊接方法进行连接，如电弧焊、气体保护焊等。

这为工程建设提供了更灵活的设计和施工选择。

3.优异的耐腐蚀性能：低合金高强度结构钢添加了一定的合金元素，能够有效提高其耐腐蚀性能，尤其是在恶劣的环境条件下，如海洋环境中的腐蚀。

4.良好的冷成形性：低合金高强度结构钢具有良好的冷成形性能，能够满足不同组件的复杂形状要求，并保持较好的机械性能。

二、应用领域1.航空航天：低合金高强度结构钢在飞机、卫星等航空航天器件中广泛应用。

其高强度和轻质化能够满足飞机的承载能力和节能要求，同时具备优异的耐腐蚀性能，适应复杂的气候环境。

2.造船：低合金高强度结构钢在船体结构中的应用越来越广泛。

由于海洋环境的腐蚀和复杂荷载条件，低合金高强度结构钢能够提供更安全可靠的船舶结构。

3.桥梁：低合金高强度结构钢在桥梁工程中具有重要的作用。

其高强度能够减小桥梁的自重，降低成本，同时提供更大的载荷能力和抗震性能，满足不同桥梁类型的要求。

4.建筑：低合金高强度结构钢在建筑工程中的应用也逐渐增多。

通过使用低合金高强度结构钢，可以实现更轻巧、更高的建筑设计，提高抗震能力，同时降低建筑物的能耗。

三、国际标准目前1.美国标准：ASTMA572/A572M-18，该标准规定了低合金高强度结构钢的化学成分要求、力学性能、焊接性能以及试验方法。

压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板压力容器是一种用于封闭和承受高压气体或液体的设备。

在设计和制造压力容器时，选择适当的材料对于保证容器的安全性和可靠性至关重要。

碳素钢和低合金钢是两种常用的材料，在厚钢板领域有着广泛的应用。

碳素钢是指含有碳元素的钢材，其碳含量在0.08%-2.0%之间。

由于碳素钢具有良好的可焊接性、可加工性和低成本等优点，因此在一些低压和中压容器的制造中广泛应用。

碳素钢具有较高的强度和硬度，并且能够承受一定的压力和温度。

同时，碳素钢还能够抵抗一些腐蚀性介质的侵蚀，具有较好的耐久性。

因此，在一些常规应用场景中，碳素钢是一种性价比很高的材料选择。

低合金钢是指含有一定数量的合金元素（如铬、镍、钼等）的钢材。

这些合金元素能够提高钢材的硬度、强度和耐腐蚀性能，从而使钢材具备更高的承压能力和耐久性。

低合金钢通常具有较高的强度和韧性，因此在一些高压容器和要求较高承压能力的容器中被广泛应用。

与碳素钢相比，低合金钢的成本较高，但在一些特殊工况和需求较高的领域，低合金钢具有不可替代的优势。

无论是碳素钢还是低合金钢，对于压力容器的生产和使用来说，关键在于正确的材料选择和合理的设计。

在实际应用中，需要根据容器所承受的压力、温度和介质性质等因素来选择合适的材料。

同时，还需要根据设计标准和规范进行合理的计算和选择，以确保容器的安全运行。

总之，碳素钢和低合金钢是压力容器材料的常见选择。

碳素钢具有良好的可焊接性和可加工性，适用于一些低压和中压容器的制造；低合金钢则能够提供更高的承压能力和耐久性，适用于一些高压容器和特殊工况的需求。

在实际应用中，需要根据具体情况进行合理选择，并按照标准和规范进行设计和制造，以确保容器的安全性和可靠性。

压力容器是在工业生产中广泛使用的一种设备，承载着重要的作用，可用于贮存和输送各种液体、气体或者气液两相的物质。

由于其工作环境特殊，容器内部所受的压力远大于常压，因此压力容器的制造材料对于其的安全性和可靠性至关重要。

低合金钢的元素
钢钢总5%。

种是在碳的基上，
这钢钢础
低合金是一种合金，其合金元素量小于
为钢钢总
了改善的性能，而有意向中加入一种或几种合金元素。

当合金量低于
间5%时称为低合金钢，普通合金钢一般在3.5%以下，合金含量在5-10%之称为钢10%的称为高合金钢。

中合金，大于
钢锰铬镍这
低合金中最常用的合金元素包括、硅、和。

些元素可以提高强度极变击韧镍
限，使塑性略有化，降低冲性。

其中，的含量往往由于其稀缺性而受为对钢显对击韧
到限制，因它的增强效果不够著，但塑性、冲性和抗脆性破坏性能有良好的影响。

铬能增加钢的强度并对低温稳定性有良好的影响。

铜通常
蚀对焊产
加入0.3%，以改善耐腐性能和强度性能，而且不会可性生不良影响。

新版GB150中关于压⼒容器⽤材料的问题压⼒容器⽤材料1. 总则1.1 通⽤要求（1）压⼒容器选材时应考虑容器的使⽤条件（如设计温度、设计压⼒、介质特性和操作特点等）、材料的性能（⼒学性能、⼯艺性能、化学性能和物理性能）、容器的制造⼯艺以及经济合理性，并尽可能选⽤国产牌号的材料。

（2）压⼒容器⽤材料的质量、规格与标志，应当符合相应材料的国家标准或⾏业标准的规定。

（3）压⼒容器专⽤钢板的制造单位应当取得相应的特种设备制造许可证。

（4）材料制造单位应当向材料使⽤单位提供质量证明书，材料质量证明书的内容应当齐全，清晰，并且盖有材料制造单位质量检验章。

（5）压⼒容器制造单位从⾮材料制造单位取得压⼒容器⽤材料时，应当取得材料制造单位提供的质量证明书原件或者加盖材料供应单位检验公章和经办⼈章的复印件。

（6）对于采购的第Ⅲ类压⼒容器⽤Ⅳ级锻件，以及不能确定质量证明书的真实性或者对性能和化学成分有怀疑的主要受压元件材料，压⼒容器制造单位应当进⾏复验，符合相应材料标准的要求⽅可投料使⽤。

1.2 熔炼⽅法压⼒容器受压元件⽤钢，应当是氧⽓转炉或者电炉冶炼的镇静钢。

对标准抗拉强度下限值⼤于或者等于540MPa的低合⾦钢钢板和奥⽒体—铁素体型不锈钢钢板，以及使⽤温度低于-20℃的低温钢板和低温钢锻件，还应当采⽤炉外精炼⼯艺。

1.3 化学成分1.3.1 ⽤于焊接的碳素钢和低合⾦钢碳素钢和低合⾦钢钢材，C≤0.25%、P≤0.035%、S≤0.035%。

1.3.2 压⼒容器专⽤钢中碳素钢和低合⾦钢钢材，其硫、磷含量应当符合以下要求：（1）碳素钢和低合⾦钢钢材基本要求，P≤0.030%、S≤0.020%。

（2）标准抗拉强度下限值⼤于或者等于540MPa的钢材，P≤0.025%、S≤0.015%。

（3）⽤于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值⼩于540MPa的钢材，P≤0.025%，S＜0.012%。

（4）⽤于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值⼤于或者等于540MPa的钢材，P≤0.020%、S≤0.010%。