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特殊鋼種類編輯
碳鋼
碳鋼也叫碳素鋼,是含碳量Wc小于2%的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷。
按用途可以把碳鋼分為碳素結構鋼、碳素工具鋼和易切削結構鋼三類。碳素結構鋼又可分為建筑結構鋼和機器制造結構鋼兩種。
按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼(Wc≤0.25%),中碳鋼(Wc 0.25%一0.6%)和高碳鋼(Wc>0.6%)按磷、硫含量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼(含磷、硫較高)、優質碳素鋼(含磷、硫較低)和高級優質鋼(含磷、硫更低)。
一般碳鋼中含碳量越高則硬度越高,強度也越高,但塑性降低。
(1)碳素結構鋼
這類鋼主要保證力學性能,故其牌號體現其力學性能,用Q+數字表示,其中“Q”為屈服點“屈”字的漢語拼音字首,數字表示屈服點數值,例如Q275表示屈服點為275MPa。若牌號后面標注字母A、B、C、D,則表示鋼材質量等級不同,含S、P的量依次降低,鋼材質量依次提高。若在牌號后面標注字母“F”則為沸騰鋼,標注“b”為半鎮靜鋼,不標注“F,’或“b”者為鎮靜鋼。例如Q235-A·F表示屈服點為235MPa的A級沸騰鋼,Q235-c表示屈服點為235MPa的c級鎮靜鋼。
碳素結構鋼一般情況下都不經熱處理,而在供應狀態下直接使用。通常Q195、Q215、Q235鋼碳的質量分數低,焊接性能好,塑性、韌性好,有一定強度,常軋制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等,用于橋梁、建筑等結構和制造普通鉚釘、螺釘、螺母等零件。Q255和Q275鋼碳的質量分數稍高,強度較高,塑性、韌性較好,可進行焊接,通常軋制成型鋼、條鋼和鋼板作結構件以及制造簡單機械的連桿、齒輪、聯軸節、銷等零件。
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(2)高均勻性。鋼的成分偏析導致鋼組織、性能的不均勻,這是鋼制零部件提前失效以及鋼性能潛力難以充分發揮的重要原因之一。現代生產工藝應使鋼的均勻性達到:轎車齒輪鋼淬透性帶波動為±3HRC;對合金元素控制水平為碳、鎳、鉬含量≤±0.01%,錳和鉻含量≤±0.02%;軸承鋼淬火后的晶粒度為球形且尺寸波動0.8±0. 2μm;抗層狀撕裂鋼(z向鋼)的縱向、橫向和厚度方向的力學性能,特別是塑、韌性要求大體上相當。
(3)超細組織。超細組織強化是惟一增加鋼強度而不降低韌性或使韌性略有增加的強化機制。例如高強度不銹鋼AFC77的晶粒從60μm細化到2. 3μm,則斷裂韌性KIC從100增加到220MPa·m。核反應堆壓力容器鋼板為粗晶時,其輻照脆化溫度范圍為150~250℃而細晶鋼降到50~70℃。軸承鋼中的碳化物尺寸細到≤0.5μm,則軸承壽命大幅度提高。
(4)高精度。特殊鋼材要有良好的表面質量和窄的尺寸公差。熱軋鋼棒的精度已達±0.1mm、熱軋板卷的厚度公差達±0.015~0.05mm,而冷軋板卷的厚度公差已達±0.003mm。
交通道路用鋼
(1)鋼軌鋼
鋼軌主要承受機車車輛的壓力及沖擊載荷,因此,要求有足夠的強度和硬度及一定的韌性。通常采用的鋼軌鋼是平爐和轉爐冶煉的碳素鎮靜鋼,這種鋼含碳Wc0.6%-0.8%,屬于中碳鋼和高碳鋼,但鋼中含錳量WMn較高,在0.6%一1.1%的范圍內。
已廣泛采用普通低合金鋼鋼軌,如高硅軌、中錳軌、含銅軌、含鈦軌等。普通低合金鋼軌比碳素鋼軌耐磨、耐腐蝕,使用壽命有很大提高。
(2)造船用鋼
造船用鋼是指用于制造海船和大型內河船體結構的鋼。由于船體結構一般采用焊接方法制造,所以要求造船鋼有較好的焊接性能。此外,還要求有一定的強度、韌性和一定的耐低溫及腐蝕性能。過去主要采用低碳鋼作為造船用鋼。已大量采用普通低合金鋼,已有的鋼種如12錳船、16錳船、15錳釩船等鋼種。這些鋼種有強度高、韌性好、容易加工和焊接、耐海水腐蝕等綜合特性,可成功地用來制造萬噸遠洋巨輪。
(3)橋梁鋼
鐵路或公路橋梁承受車輛的沖擊載荷,橋梁鋼要求有一定的強度、韌性和良好的抗疲勞性能,并且對鋼材的表面質量要求較高。橋梁鋼常采用堿性平爐鎮靜鋼,成功地采用了普通低合金鋼如16錳、15錳釩氮等。
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