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钢材的基本知识.doc

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    • 第一章 钢材的基本知识第一节 钢的分类钢是以铁为主要元素,含C量一般在2%以下,并含有其它元素的材料钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等通常所讲的钢,一般是指轧制成各种钢材的钢见下表钢的分类分类方法分类名称说明按化学成分 分(1)碳素钢碳素钢是指钢中除铁、碳外,还有少量的锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金按含碳量的不同,碳素钢可分为:①低碳钢—含碳量≤0.25%②中碳钢—含碳量0.25—0.60③高碳钢—含碳量〉0.60%(2)合金钢为了改善钢的性能,在冶炼碳素钢的基础上,加入一些合金元素(如铬、镍、钨、钼、钒等)而炼成的钢按其合金元素的不同,可分为:①低合金钢—合金元素总含量≤5%②中合金钢—合金元素总含量5%-10%③高合金钢—合金元素总含量〉10%按钢的品质 分(1)普通钢钢中含杂质元素较多,,如炭素结构钢、低合金钢(2)优质钢钢中含杂质元素较少,含硫及含磷量一般均≤004%,如优质炭素结构钢、合金结构钢、炭素工具钢和合金工具钢、弹簧钢、轴承钢等(3)高级优质钢钢中含杂质元素极少,含硫量一般≤0.03%,含磷量≤0.035%,如合金结构钢和工具钢等高级优质钢在钢的后面,通常家符号A或汉字“高”,以便标识。

      按钢的用途 分(1)结构钢①建筑及工程用结构钢-简称建筑用钢,它是指用于建筑、桥梁、船舶、锅炉或其他工程上制作金属结构建的钢如碳素结构钢、低合金钢、钢筋钢等②机械制造用结构钢—是指用于制造机械设备上结构零件的钢这类钢基本上都是优质钢或高级优质钢主要有优质碳素结构钢、合金结构钢、易切结构钢、弹簧钢、滚动轴承钢等(2)工具钢一般用于制造各种工具,如碳素工具、合金工具、高速工具钢等按用途又可分为刃具钢、模具钢、量具钢(3)特殊钢具有特殊性能的钢,如不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、高电阻合金钢、耐磨钢、磁钢等(4)专业用钢这是指各个工业部门专业用途的钢,如汽车用钢、农机用钢、航空用钢、化工机械用钢、锅炉用钢、电工用钢、焊条用钢按浇铸前脱氧程度分(1)沸腾钢属脱氧不完全的钢,浇铸时在钢锭模里产生沸腾现象其优点是冶炼损耗少、成本低、表面质量及神冲性能好;缺点是成分和质量不均匀、抗腐蚀性和力学强度较差,一般用于轧制碳素结构钢的型钢和钢板(2)镇静钢属脱氧完全的钢,浇铸时在钢锭模里钢液镇静,没有沸腾现象其优点是成分和质量均匀;缺点是金属的收得率低,成本高一般合金钢和优质碳素结构钢都为镇静钢(3)半镇静钢脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间的钢,因生产较难控制。

      目前产量较少按制造加工形式分(1)铸钢铸钢是指采用铸造方法而生产出来的一种钢铸件铸钢主要用于制造一些形状复杂、难于进行锻造或切削加工成形而又要求较高的强度和塑性的零件(2)锻钢锻钢是指采用锻造方法而生产出来的各种锻材和锻件锻钢件的质量比铸钢件高,能承受大的冲击力作用,塑性、韧性和其他方面的力学性能也都比铸钢件高,所以凡是一些重要的机器零件都应采用锻钢件(3)热轧钢热轧钢是指用热轧方法而生产出来的各种热轧钢材大部分钢材都是采用热轧轧成的,热轧常用来生产型钢、钢管、钢板等大型钢材,也用于轧制线材(4)冷轧钢冷轧钢是指用冷轧方法而生产出来的各种冷轧钢材与热轧钢相比,冷轧钢的特点是表面光洁、尺寸精确、力学性能好冷轧常用来轧制薄板、钢带和钢管(5)冷拔钢冷拔钢是指用冷拔方法而生产出来的各种冷拔钢材冷拔钢材的特点是:精度高、表面质量好冷拔主要用于生产钢丝,也用于生产直径在50mm以下的圆钢和六角钢,以及直径在76mm以下的钢管按冶炼方法 分(1)转炉钢用转炉吹炼的钢,可分为底吹、侧吹、顶吹和空气吹炼、纯氧吹炼等转炉钢;根据炉衬的不同,又分酸性和碱性两种(2)平炉钢用平炉炼制的钢,按炉衬材料不同分为酸性和碱性两种,一般平炉钢多为碱性(3)电炉钢用电炉炼制的钢,有电弧炉钢、感应炉钢及真空感应炉钢。

      工业上大量生产的是碱性电弧炉钢第二节 钢材的分类钢材按外形可分为板带材、型线材、管材、金属制品四大类,一般具体分为十六大类钢材的分类类别品种说 明型线材重轨每米质量>24kg的钢轨(包括起重机轨)轻轨每米质量≤24kg的钢轨大型型钢工字钢、槽钢、角钢、H型钢,高度≥80mm中小型型钢工字钢、槽钢、角钢、H型钢 高度 <80mm棒材圆、方、扁、六角、八角钢等简单断面型钢线材盘条、优质盘条、电焊盘条等钢筋螺纹优质型钢碳结、碳工、弹簧、合结、滚珠、高工、不锈钢等分圆钢、方钢、扁钢、六角钢、异型材;冷拉优质钢、高温合金、精密合金、工业纯铁其他钢材冷弯型钢:将钢材或钢带冷弯成型制成的型钢:鱼尾板、垫板、车轮坯、锻件坯、车轮、轮箍、法蓝、盘件、坯件等板带材中厚钢板厚度≥3mm,包括普通和优质中板、厚板和特厚板薄钢板厚度<3mm,包括普通、优质、热轧、冷轧薄板和镀层薄板、涂层薄板等硅钢片电动机硅钢片,变压器硅钢片,分冷、热轧钢带普通、优质钢带,中厚宽钢带,热轧、冷轧薄宽钢带和窄钢带,镀、涂层钢带管材无缝钢管热轧、冷轧、冷拔的无缝管及镀锌无缝管,包括一般锅炉、合金、不锈钢、渗铝无缝管、石油用无缝管、地质用无缝管、异型断面管及其他用管焊接钢管一般焊管、镀锌焊管、电线套管、薄壁管、异型管、螺旋焊管、波纹管、吹氧管等金属制品金属制品包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等第三节 钢铁产品牌号的表示方法1、常用钢铁产品的命名符号(GB/T221-2000)钢的牌号简称钢号,是对每一种具体钢产品所取的名称。

      根据GB/T221-2000的规定,我国钢铁产品牌号采用汉语拼音、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法来表示即:(1)钢铁产品牌号中化学元素采用国际常用的化学元素符号表示,混合稀土元素用“ RE”表示2)钢铁产品的名称、用途、特性和工艺方法等,一般采用汉语拼音的缩写字母表示;质量等级符号采用A、B、C、D、E字母表示如炭素结构钢、低合金高强度钢Q (3)钢铁牌号中主要化学元素含量(质量分数)采用阿拉伯数字表示非合金钢、低合金钢和合金钢中化学元素含量的基本界限值 GB/T13304-1991非合金钢、低合金钢和合金钢的合金元素规定质量分数界限值2、常用钢铁产品的牌号表示方法常用钢铁产品的牌号表示方法产品名称牌号举例牌号表示方法说明(1)碳素结构钢(GB/T700-2006)Q195FQ215AFQ235BQ255AQ2751)钢号冠以“Q”,后面的数字表示屈服点值(MPa)例如:Q235,其σs为235MPa2)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为:A、B、C、D脱氧方法符号:F——沸腾钢; Z镇静钢;TZ——特殊镇静钢例如:Q235-B·F,表示B级沸腾钢3)专门用途的碳素钢,例如桥梁钢等,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。

      如桥梁钢,采用符号q(2)优质碳素结构钢普通含锰量较高含锰量锅炉用钢(GB/T699-1999)08Al、45、20A、40Mn、70Mn、20g1)钢号开头的两位数表示钢的碳含量,以平均碳含量×100表示,例如平均碳含量为0.45%的钢,钢号为“45”2)锰含量较高的优质碳素结构钢,应标出“Mn”,例如5 0Mn用脱氧的镇静钢应标出“Al”例如08Al3)镇静钢不加“Z”,沸腾钢及专门用途的优质炭素结构钢应在钢号最后特别标出4)高级优质碳素结构钢在钢号后加“A”,特级优质碳素结构钢在钢号后加“E”(3)低合金高强度结构钢(GB/T1591-1994)Q295Q345AQ390BQ420CQ460E1)钢号冠以“Q”,和碳素结构钢的现行钢号相统一后面的数字表示σs值,分为五个强度等级2)在强度等级系列中又有A、B、C、D、E五个质量等级例如:Q345-D表示D级低合金高强度结构钢3)对专业用低合金高强度钢,应在钢号最后附加表示用途的字母如Q345q(GB/T714-2000)表示用于桥梁的专用钢种(4)合金结构钢(4)合金结构钢25Cr2MoVA30CrMnSi25Cr2MoVA30CrMnSi1)钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量×100表示2)钢中主要合金元素(质量分数),除个别微量元素外,一般以百分之几表示。

      当平均含量<1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,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%~1.6%,后者为0.9%~1.2%,其余成分全部相同,当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%…时,在元素符号后面应标明含量,可相应表示为2、3、4…等例如36Mn2Si3)钢中的钒、钛、铝、硼、稀土等合金元素,均属微量合金元素,虽然含量很低,仍在钢号中标出例如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例如:18Cr2Ni4WA5)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有如,保证淬透性钢,在钢号后缀标出“H”(5)弹簧钢50CrVA55Si2Mn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,后者基本上与很近结构钢相同第四节 钢铁材料的主要性能指标及涵义1、物理性能名称量的符号单位符号含义1、密度ρg/cm3密度就是某种物质单位体积的质量2、热性能(1)熔点℃金属材料由固态转变为液态时的熔化温度(2)比热容CJ/(kg·K)单位质量的某种物质,在温度升高1℃时吸收的热量或温度降低1℃时所放出的热量(3)热导率λW/(m·K)在单位时间内,当沿着热流方向的单位长度上温度降低1℃时,单位面积容许导过的热量(4)线胀系数aL10-6/K金属温度每升高1℃所增加的长度与原来的长度的比值3、电性能(1)电阻率ρΩ·m是表示物体导电性能的一个参数。

      它等于1m长,横截面积为1mm2的导线两端间的电阻也可用一个单位立方体的两平行端面间的电阻表示(2)电阻温度系数ap1/℃温度每升降1℃,材料电阻率的改变量与原电阻率之比,称为电阻温度系数(3)电导率kS/m或%IACS电阻率的倒数叫电导率在数值上它等于导体维持单位电位梯度时,流过单位面积的电流4、磁性能(1)磁导率μH/m是衡量磁性材料磁化难易程度的性能指标,它是磁性材料中的磁感应强度(B)和磁场强度(H)的比值磁性材料通常分为:软磁材料(μ值甚高,可达数万)和硬磁材料(μ值在1左右)两大类(2)磁感应强度BT在磁介质中的磁化过程,可以看作在原先的磁场强。

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