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特殊钢种类编辑
碳钢
碳钢也叫碳素钢,是含碳量Wc小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。
按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种。
按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(Wc≤0.25%),中碳钢(Wc 0.25%一0.6%)和高碳钢(Wc>0.6%)按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢(含磷、硫较高)、优质碳素钢(含磷、硫较低)和高级优质钢(含磷、硫更低)。
一般碳钢中含碳量越高则硬度越高,强度也越高,但塑性降低。
(1)碳素结构钢
这类钢主要保证力学性能,故其牌号体现其力学性能,用Q+数字表示,其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首,数字表示屈服点数值,例如Q275表示屈服点为275MPa。若牌号后面标注字母A、B、C、D,则表示钢材质量等级不同,含S、P的量依次降低,钢材质量依次提高。若在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢,标注“b”为半镇静钢,不标注“F,’或“b”者为镇静钢。例如Q235-A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢,Q235-c表示屈服点为235MPa的c级镇静钢。
碳素结构钢一般情况下都不经热处理,而在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低,焊接性能好,塑性、韧性好,有一定强度,常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等,用于桥梁、建筑等结构和制造普通铆钉、螺钉、螺母等零件。Q255和Q275钢碳的质量分数稍高,强度较高,塑性、韧性较好,可进行焊接,通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件。
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奥氏体不锈钢属铬镍系不锈钢,是单一的奥氏体组织,它具有良好的耐蚀性、低温韧性、压力加工和焊接工艺性、无磁性、广泛用作腐蚀介质中工作的低温钢和无磁钢;铁素体型不锈钢主要含有铬,在加热和冷却过程中有相变发生,是硝酸、氮肥工业常用的耐磨材料;马氏体不锈钢由于含碳量较高,帮淬透性好,淬火后获马氏体组织,此类钢,低碳者韧性好,可制造在腐蚀介质中工作的耐冲击零体;高碳用于制造弹簧、轴承、手术刀片等;由奥氏体和铁素体两相混合组织为基体的不锈钢是双相不锈钢,它具有强度高、韧性好,耐晶间腐蚀等优点。其中00Cr18Ni5Mo3Si2钢主要用于制造炼油、化肥、造纸、石油、化工等工业的热交换器和冷凝器,0Cr26Ni5Mo2用于制造海水腐蚀设备;沉淀硬化型不锈钢,因含有大量的铬、镍及能析出沉淀硬化相的钼、铌、铅、铜等元素,使其经过淬火时效处理后具有较高的强度和韧性,主要用于制造弹簧、垫圈、波纹管等。
电工钢亦称硅钢是含碳量低于0.05%的铁硅二元合金。具有铁损小、矫顽力小、磁导率和磁感应强度高等特点,是常用软磁(作短暂或反复磁化的材料)材料之一,影响电工钢性能的主要因素是化学成分和组织结构。硅对电工钢磁性影响显著,当纯铁中加入3.0%Si时磁导率增加1.6-2倍,磁滞损耗降低40%电阻率增大4倍(可减少涡流损耗)、总铁损降低一倍,但硬度和强度也明显提高。通常硅含量不超过4.5%,否则太硬,不易加工。有害杂质(N、C、S、O等)的存在,将造成钢的晶格畸变,增大应力,阻碍磁化过程,因此杂质含量要严格控制。
硅钢主要用于电机、变压器、电器、电工仪表等电力工业用,大多轧成0.3、0.35、0.5薄板,有热轧和冷轧两种。冷轧硅钢薄板形关均匀、表面平整、无氧化膜、有利于提高组装质量和效率。
电工硅钢的牌号用汉语拼音字母和两组数字表示,“DR”表示热轧、“DQ”表示冷轧无取向(钢的各方向的磁性差别很小)、“DQ”表示冷轧取向; 组数字表示硅钢板的铁损(单位瓦特/千克)大值的百分数,第二组表示硅钢板轧制厚度的一百倍。
除电工硅钢外,电工纯铁也是应用广泛的软磁材料。
(2)高均匀性。钢的成分偏析导致钢组织、性能的不均匀,这是钢制零部件提前失效以及钢性能潜力难以充分发挥的重要原因之一。现代生产工艺应使钢的均匀性达到:轿车齿轮钢淬透性带波动为±3HRC;对合金元素控制水平为碳、镍、钼含量≤±0.01%,锰和铬含量≤±0.02%;轴承钢淬火后的晶粒度为球形且尺寸波动0.8±0. 2μm;抗层状撕裂钢(z向钢)的纵向、横向和厚度方向的力学性能,特别是塑、韧性要求大体上相当。
(3)超细组织。超细组织强化是惟一增加钢强度而不降低韧性或使韧性略有增加的强化机制。例如高强度不锈钢AFC77的晶粒从60μm细化到2. 3μm,则断裂韧性KIC从100增加到220MPa·m。核反应堆压力容器钢板为粗晶时,其辐照脆化温度范围为150~250℃而细晶钢降到50~70℃。轴承钢中的碳化物尺寸细到≤0.5μm,则轴承寿命大幅度提高。
(4)高精度。特殊钢材要有良好的表面质量和窄的尺寸公差。热轧钢棒的精度已达±0.1mm、热轧板卷的厚度公差达±0.015~0.05mm,而冷轧板卷的厚度公差已达±0.003mm。
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