1、 碳素钢的定义及钢中五元素

含碳2%以下的铁碳合金称为钢.

碳素钢中的五元素是指化学成份中的主要组成物,即C、Si、Mn、S、P(碳、硅、锰、硫、磷).其次是在炼钢过程中不可避免地 会混入气体,含O、H、N(氧、氢、氮).此外,用铝m硅脱氧镇静工艺中,必然在钢水中含有 Al,当Als(酸溶铝)g0.020%时, 还有细化晶粒的作用.

2、 钢铁是怎样炼成的? 炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求,调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内,并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允 许限量之下.

炼钢过程实质上是一个氧化过程,炉料中过剩的碳被氧化,燃烧成CO气体逸出,其它Si、P、Mn 等氧化后进入炉渣中.S部份进入 炼渣中,部份则生成SO2排出.当钢水成份和温度达到工艺要求后,即可出钢.为了除去钢中过剩的氧及调整化学成份,可以添加脱氧剂和铁合金或合金元素.

3、 转炉炼钢简介

从鱼雷车运来的铁水经过脱硫、挡渣等处理后即可倒入转炉中作为主要炉料,另加10% 以下的废钢.然后,向转炉内吹氧燃烧,铁 水中的过量碳被氧化并放出大量热量,当探头测得达到预定的低碳含量时,即停止吹氧 并出钢.一般在钢包中需进行脱氧及调整成份操作;然后在钢液表面抛上碳化稻壳防止钢水被氧化,即可送往连铸或模铸工区.

对要求高的钢种可增加底吹氩、RH真空处理、喷粉处理(喷SImCA粉及变性石灰)可以有效降低钢中的气体与夹杂,并有进一步降 碳及降硫的作用.在这些炉外精炼措施后还可以最终微调成份,满足优质钢材的需求.

4、 初轧

模铸钢锭采取热装、热送新工艺,进入均热炉加热,然后通过初轧机及钢坯连轧机轧成板坯、管坯、小方坯等初轧产品,经过切头、 切尾、表面清理,(火焰清理、打磨)高品质产品则还需对初轧坯进行扒皮和探伤,检验合格后入库.

目前初轧厂的产品有初轧板坯、轧制方坯、氧气瓶用钢坯、齿轮用圆管坯、铁路车辆用车轴坯及塑模用钢等.

初轧板坯主要供应热轧厂作为原料;轧制方坯除部份外供,主要送往高速线材轧机作原料.

由于连铸板坯的先进性,初轧板坯的需求量大为削减,因此转向上述其它产品了.

5、 热连轧

用连铸板坯或初轧板坯作原料,经步进式加热炉加热,高压水除鳞后进入粗轧机,粗轧料经切头、尾、再进入精轧机,实施计算机 控制轧制,终轧后即经过层流冷却(计算机控制冷却速率)和卷取机卷取、成为直发卷.直发卷的头、尾往往呈舌状及鱼尾状,厚度、 宽度精度较差,边部常存在浪形、折边、塔形等缺陷.其卷重较重、钢卷内径为760mm.(一般制管行业喜欢使用.)

将直发卷经切头、 切尾、切边及多道次的矫直、平整等精整线处理后,再切板或重卷,即成为:热轧钢板、平整热轧钢卷、纵切带等产品.

热轧精整卷若经酸洗去除氧化皮并涂油后即成热轧酸洗板卷.该产品有局部替代冷轧板的趋向,价格适中,深受广大用户喜爱. 宝钢新投资的一条热轧酸洗线正在紧张建设中.

6、 冷连轧

用热轧钢卷为原料,经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧,其成品为轧硬卷,由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降,因此冲压性能将恶化,只能用于简单变形的零件. 轧硬卷可作为热镀锌厂的原料,因为热镀锌机组均设置有退 火线.轧硬卷重一般在6~13.5吨,钢卷内径为610mm.

一般冷连轧板、卷均应经过连续退火(CAPL机组)或罩式炉退火消除冷作硬化及轧制应力,达到相应标准规定的力学性能指标.

冷轧钢板的表面质量、外观、尺寸精度均优于热轧板,且其产品厚度右轧薄至0.18mm左右,因此深受广大用户青睐.

以冷轧钢卷为基板进行产品的深加工,成为高附加值产品.如电镀锌、热镀锌、耐指纹电镀锌、彩涂钢板卷及减振复合钢板、PVC 复膜钢板等,使这些产品具有美观、高抗腐蚀等优良品质,得到了广泛应用.

冷轧钢卷经退火后必须进行精整,包括切头、尾、切边、矫平、平整、重卷、或纵剪切板等.冷轧产品广泛应用于汽车制造、家电 产品、仪表开关、建筑、办公家具等行业.钢板捆包后的每包重量为3~5吨.平整分卷重一般为3~10吨/卷.钢卷内径610mm.

7、 钢的力学性能

7.1拉力试验

按标准制备的拉力试样,安装在拉力试验机的夹头内,对试样缓慢施加单轴向拉伸应力,直至试样被拉断为止的试验称作拉力试验.

7.1.1强度

金属材料在外力作用下,抵抗变形和断裂的能力叫强度.强度指标包括:比例极限、弹性极限、屈服强度、抗拉强度等.

7.1.2比例极限

对金属施加拉力,金属存在着力与变形成直线比例的阶段,而这个阶段的最大极限负荷Pp除以试样的原横截面积即为比例极限,用sP表示.

7.1.3弹性极限

金属受外力作用发生了变形,外力去掉后,能完全恢复原来的形状,这种变形称为弹性变形.金属能保持弹性变形的最大应力称为 弹性极限,用se表示.

7.1.4抗拉强度

试样拉伸时,在拉断前所承受的最大负荷除以原横截面积所得的应力,称作抗拉强度,用sb表示.当材料所受的外应力大于其抗拉 强度时,将会发生断裂.因此sb越高,则表示它能承受愈大的外应力而不致于断裂.

国外标准的结构钢常按抗拉强度来分类,如SS400,其中400即表示sb的最小值为400MPa超高强度钢是指sbg1373 Mpa的钢.

7.1.5屈强比

屈强比即屈服强度与抗拉强度之比值(sS/sb).屈服比值越高,则该材料的强度愈高,屈强比值愈低则塑性愈佳,冲压成形性愈好.如深冲钢板的屈强比值为l0.65.
弹簧钢一般均在弹性极限范围内服役,受载荷时不允许产生塑性变形,因此要求弹簧钢经淬火、回火后具有尽可能高的弹性极限和 屈强比值(sS/sbg0.90)此外疲劳寿命与抗拉强度及表面质量往往有很大关连.

7.1.6塑性

金属材料在受力破坏前可以经受永久变形的性能称为塑性.塑性指标通常伸长率和断面收缩率表示.伸长率与断面收缩率越高,则 塑性越好.

8、冲击韧性

用一定尺寸和形状的金属试样,在规定类型的冲击试验上受冲击负荷折断时,试样刻槽处单位横截面上所消耗的冲击功,称为冲击 韧性以ak表示.

目前常用的10t10t55mm,带2 mm深的V形缺口夏氏冲击试样,标准上直接采用冲击功(J焦耳值)AK,而不是采用aK值.因为单位 面积上的冲击功并无实际意义hh

对特殊钢尚无统一的定义和概念,一般认为特殊钢是指具有特殊的化学成分(合金化)、采用特殊的工艺生产、具备特殊的组织和性能、能够满足特殊需要的钢类.与普通钢相比,特殊钢具有更高的强度和韧性、物理性能、化学性能、生物相容性和工艺性能.

我国与日本、欧盟对特殊钢的定义比较接近,将特殊钢分成优质碳素钢、合金钢、高合金钢(合金元素大于10%)三大类,其中合金钢和高合金钢占特殊钢产量的70%.主要钢种优特殊碳素结构钢、碳素工具钢、碳素弹簧钢、合金弹簧钢、合金结构钢、滚珠轴承钢、合金工具钢、高合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热钢,以及高温合金、精密合金、电热合金等.目前世界上有近2000个特殊钢牌号、约50000个品种规格.特殊钢除了种类繁多之外,在规格上也表现出与普通钢不同的特点.除了板、管、丝、带、棒和异型材之外,还有复合材、表面合金化材、表面处理材、精锻材、精密铸件、粉末冶金制品等.

一、我国钢号表示方法概述

钢的牌号简称钢号,是对每一种具体钢产品所取的名称,是人们了解钢的一种共同语言.我国的钢号表示方法,根据国家标准

《钢铁产品牌号表示方法》(GB221-79)中规定,采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示.即:

①钢号中化学元素采用国际化学符号表示,例如Si,Mn,Crhh等.混合稀土元素用"RE"(或"Xt")表示.

②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等,一般采用汉语拼音的缩写字母表示.

③钢中主要化学元素含量(%)采用阿拉伯数字表示.

二、我国钢号表示方法的分类说明

1.碳素结构钢

①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成.它的钢号冠以"Q",代表钢材的屈服点,后面的数字表示屈服点数值,单位是MPa例如Q235表示屈服点(ss)为235 MPa的碳素结构钢.

②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号.质量等级符号分别为A、B、C、D.脱氧方法符号:F表示沸腾钢;b表示半镇静钢:Z表示镇静钢;TZ表示特殊镇静钢,镇静钢可不标符号,即Z和TZ都可不标.例如Q235-AF表示A级沸腾钢.

③专门用途的碳素钢,例如桥梁钢、船用钢等,基本上采用碳素结构钢的表示方法,但在钢号最后附加表示用途的字母.

2.优质碳素结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.45%的钢,钢号为"45",它不是顺序号,所以不能读成45号钢.

②锰含量较高的优质碳素结构钢,应将锰元素标出,例如50Mn.

③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出,例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢,其钢号为10b.

3.碳素工具钢

①钢号冠以"T",以免与其他钢类相混.

②钢号中的数字表示碳含量,以平均碳含量的千分之几表示.例如"T8"表示平均碳含量为0.8%.

③锰含量较高者,在钢号最后标出"Mn",例如"T8Mn".

④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量,比一般优质碳素工具钢低,在钢号最后加注字母"A",以示区别,海安船用阀门厂 首台近百万千瓦给水泵机试制成功及墨,例如"T8MnA".

4.易切削钢

①钢号冠以"Y",以区别于优质碳素结构钢.

②字母"Y"后的数字表示碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.3%的易切削钢,其钢号为"Y30".

③锰含量较高者,亦在钢号后标出"Mn",例如"Y40Mn".

5.合金结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,如40Cr.

②钢中主要合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示.当平均合金含量<1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字"1",例如钢号"12CrMoV"和"12Cr1MoV",前者铬含量为0.4-0.6%,后者为0.9-1.2%,其余成分全部相同.当合金元素平均含量g1.5%、g2.5%、g3.5%hh时,在元素符号后面应标明含量,可相应表示为2、3、4hh等.例如18Cr2Ni4WA.

③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素,均属微合金元素,虽然含量很低,仍应在钢号中标出.例如20MnVB钢中.钒为0.07-0.12%,硼为0.001-0.005%.

④高级优质钢应在钢号最后加"A",以区别于一般优质钢.

⑤专门用途的合金结构钢,钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号.例如铆螺专用的30CrMnSi钢,钢号表示为ML30CrMnSi.

6.低合金高强度钢

①钢号的表示方法,基本上和合金结构钢相同.

②对专业用低合金高强度钢,应在钢号最后标明.例如16Mn钢,用于桥梁的专用钢种为"16Mnq",汽车大梁的专用钢种为"16MnL",压力容器的专用钢种为"16MnR".

7.弹簧钢

弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类,其钢号表示方法,前者基本上与优质碳素结构钢相同,后者基本上与合金结钢相同.

8.滚动轴承钢

①钢号冠以字母"G",表示滚动轴承钢类.

②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出,铬含量以千分之几表示例如GCr15.渗碳轴承钢的钢号表示方法,基本上和合金结构钢相同.

9.合金工具钢和高速工具钢

①合金工具钢钢号的平均碳含量g1.0%时,不标出碳含量;当平均碳含量<1.0%时,以千分之几表示.例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V.

②钢中合金元素含量的表示方法,基本上与合金结构钢相同.但对铬含量较低的合金工具钢钢号,其铬含量以千分之几表示,并在表示含量的数字前加"0",以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来.例如Cr06.

③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量,只标出各种合金元素平均含量的百分之几.例如钨系高速钢的钢号表示为"W18Cr4V".钢号冠以字母"C"者,表示其碳含量高于未冠"C"的通用钢号.

10.不锈钢和耐热钢

①钢号中碳含量以千分之几表示.例如"2Cr13"钢的平均碳含量为0.2%;若钢中含碳量l0.03%或l0.08%者,钢号前分别冠以"00"及"0"表示之,例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等.

②对钢中主要合金元素以百分之几表示,而钛、铌、锆、氮hh等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出.

11.焊条钢

它的钢号前冠以字母"H",以区别于其他钢类.例如不锈钢焊丝为"H2Cr13",可以区别于不锈钢"2Cr13".

12.电工用硅钢

①钢号由字母和数字组成.钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢,DW表示电工用冷轧无取向硅钢,DQ表示电工用冷轧取向硅钢.

②字母之后的数字表示铁损值(W/kg)的100倍.

③钢号尾部加字母"G"者,表示在高频率下检验的;未加"G"者,表示在频率为50周波下检验的.

例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg.

13.电工用纯铁

①它的牌号由字母"DT"和数字组成,"DT"表示电工用纯铁,数字表示不同牌号的顺序号,例如DT3.

②在数字后面所加的字母表示电磁性能:Amm高级、Emm特级、Cmm超级,例如DT8A.

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