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特鋼雖然隸屬于鋼鐵行業,但成分復雜多變、制備工藝技術要求高,決定了特鋼產品的多樣性,不同的品種因成分和工藝要求的不同而導致了性能上的巨大差異,進而在產品應用領域上有所區別;與此同時,生產工藝又帶來了資金、技術等方面進入門檻的高低之分。
按用途分,特鋼可以分為優質碳素結構鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼、合金工(模)具鋼、高速工具鋼、軸承鋼、彈簧鋼(碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼)、不銹鋼(耐熱、耐酸)八大類。除優質碳素結構鋼、碳素工具鋼和碳素彈簧鋼外,其余均為合金鋼,合金鋼約占特殊鋼的70%。
按技術含量和產品檔次分,大致分為高、中、低三個層次:一是以優質碳素結構鋼(碳素鋼)為主的低端特鋼產品;二是以合金鋼(不銹鋼、工具鋼、模具鋼、高速鋼除外)為代表的中端特鋼產品;后是以不銹鋼、工具鋼、模具鋼和高速鋼為代表的高端特鋼產品。
世界上約有特鋼近2000個牌號、約50000個品種規格,世界主要特鋼生產國主要有瑞典、日本、美國、德國、法國、意大利、西班牙、韓國等,它們占據全球90%以上特鋼貿易份額。瑞典是世界上特鋼占比高的,以高度專業化生產著稱,日本特鋼則代表世界高水平,產品高端比例大,綜合競爭力強。
我國的特鋼產業初是為國防軍工、航空航天配套而建的。近十幾年來隨著汽車工業的壯大、機械行業向高精尖設備發展轉型,特鋼產量快速發展,品種也日漸齊全和多樣化。目前我國特鋼產量占世界比例大約為15-20%,特鋼的產品研發、自主創新及高端自給方面得到了較好的發展。
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圓鋼分為熱軋、鍛制和冷拉三種。熱軋圓鋼的規格為5.5-250毫米。其中:5.5-25毫米的小圓鋼大多以直條成捆的供應,常用作鋼筋、螺栓及各種機械零件;大于25毫米的圓鋼,主要用于制造機械零件、無縫鋼管的管坯等。
按化學成分分類
碳素鋼按化學成分(即以含碳量)可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。
(1) 低碳鋼
又稱軟鋼,含碳量從0.10%至0.30%低碳鋼易于接受各種加工如鍛造,焊接和切削,常用于制造鏈條,鉚釘,螺栓,軸等。
(2) 中碳鋼
碳量0.25%~0.60%的碳素鋼。有鎮靜鋼、半鎮靜鋼、沸騰鋼等多種產品。除碳外還可含有少量錳(0.70%~1.20%)。按產品質量分為普通碳素結構鋼和優質碳素結構鋼。熱加工及切削性能良好,焊接性能較差。強度、硬度比低碳鋼高,而塑性和韌性低于低碳鋼。可不經熱處理,直接使用熱軋材、冷拉材,亦可經熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學性能。能夠達到的高硬度約為HRC55(HB538),σb為600~1100MPa。所以在中等強度水平的各種用途中,中碳鋼得到廣泛的應用,除作為建筑材料外,還大量用于制造各種機械零件。
奧氏體不銹鋼屬鉻鎳系不銹鋼,是單一的奧氏體組織,它具有良好的耐蝕性、低溫韌性、壓力加工和焊接工藝性、無磁性、廣泛用作腐蝕介質中工作的低溫鋼和無磁鋼;鐵素體型不銹鋼主要含有鉻,在加熱和冷卻過程中有相變發生,是硝酸、氮肥工業常用的耐磨材料;馬氏體不銹鋼由于含碳量較高,幫淬透性好,淬火后獲馬氏體組織,此類鋼,低碳者韌性好,可制造在腐蝕介質中工作的耐沖擊零體;高碳用于制造彈簧、軸承、手術刀片等;由奧氏體和鐵素體兩相混合組織為基體的不銹鋼是雙相不銹鋼,它具有強度高、韌性好,耐晶間腐蝕等優點。其中00Cr18Ni5Mo3Si2鋼主要用于制造煉油、化肥、造紙、石油、化工等工業的熱交換器和冷凝器,0Cr26Ni5Mo2用于制造海水腐蝕設備;沉淀硬化型不銹鋼,因含有大量的鉻、鎳及能析出沉淀硬化相的鉬、鈮、鉛、銅等元素,使其經過淬火時效處理后具有較高的強度和韌性,主要用于制造彈簧、墊圈、波紋管等。
電工鋼亦稱硅鋼是含碳量低于0.05%的鐵硅二元合金。具有鐵損小、矯頑力小、磁導率和磁感應強度高等特點,是常用軟磁(作短暫或反復磁化的材料)材料之一,影響電工鋼性能的主要因素是化學成分和組織結構。硅對電工鋼磁性影響顯著,當純鐵中加入3.0%Si時磁導率增加1.6-2倍,磁滯損耗降低40%電阻率增大4倍(可減少渦流損耗)、總鐵損降低一倍,但硬度和強度也明顯提高。通常硅含量不超過4.5%,否則太硬,不易加工。有害雜質(N、C、S、O等)的存在,將造成鋼的晶格畸變,增大應力,阻礙磁化過程,因此雜質含量要嚴格控制。
硅鋼主要用于電機、變壓器、電器、電工儀表等電力工業用,大多軋成0.3、0.35、0.5薄板,有熱軋和冷軋兩種。冷軋硅鋼薄板形關均勻、表面平整、無氧化膜、有利于提高組裝質量和效率。
電工硅鋼的牌號用漢語拼音字母和兩組數字表示,“DR”表示熱軋、“DQ”表示冷軋無取向(鋼的各方向的磁性差別很小)、“DQ”表示冷軋取向;組數字表示硅鋼板的鐵損(單位瓦特/千克)大值的百分數,第二組表示硅鋼板軋制厚度的一百倍。
除電工硅鋼外,電工純鐵也是應用廣泛的軟磁材料。
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