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特鋼的分類
特殊用途鋼是指制成的另構件在特殊條件下工作,對鋼有特殊要求,如物理、化學、機械等性能。
特殊性能鋼也是特殊質量合金鋼,這些鋼是指有電磁、光、聲、熱及電化學等效應和功能的鋼。常用的有不銹鋼、耐熱鋼、電工硅鋼、電子純鐵及各種精密合金(軟磁合金、象磁合金、彈性合金、膨脹合金、熱雙合金、電阻合金、電偶材料等)。
不銹鋼以其良好的耐腐蝕性能而得名,它主要合金成分為鉻和鎳。鉻有很高的化學穩定性,在氧化介質中能生成致密堅韌的純化膜;另外,當鉻含量超過11.7%時,能使合金的電極電位明顯提高,從而有效地阻止了合金的進一步氧化。鎳也是易化元素,在鉻鋼中加入鎳,可提高合金在非氧化性介質中的耐腐蝕性能。當鉻、鎳含量一定時,鋼中碳含量愈低,其耐腐蝕性能就愈好。
不銹鋼的耐腐蝕性能,還與基體組織的均勻程度有關。當形成均勻一致的合金固溶體時,能有效地減少鋼在電解溶液中腐蝕速度。
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。
(1)普通碳素結構鋼又稱普通碳素鋼,對含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。在中國和某些根據交貨的保證條件又分為三類:甲類鋼(A類鋼)是保證力學性能的鋼。乙類鋼(B類鋼)是保證化學成分的鋼。特類鋼(C類鋼)是既保證力學性能又保證化學成分的鋼,常用于制造較重要的結構件。中國生產和使用多的是含碳量在0.20%左右的A3鋼(甲類3號鋼),主要用于工程結構。
有的碳素結構鋼還添加量的鋁或鈮(或其他碳化物形成元素)形成氮化物或碳化物粒,以限制晶粒長大,使鋼強化,節約鋼材。在中國和某些,為適應專業用鋼的特殊要求,對普通碳素結構鋼的化學成分和性能進行調整,從而發展了一系列普通碳素結構鋼的專業用鋼(如橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器用鋼等)。
(2)優質碳素結構鋼和普通碳素結構鋼相比,硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。根據含碳量和用途的不同,這類鋼大致又分為三類:①小于0.25%C為低碳鋼,其中尤以含碳低于0.10%的08F,08Al等,由于具有很好的深沖性和焊接性而被廣泛地用作深沖件如汽車、制罐……等。20G則是制造普通鍋爐的主要材料。此外,低碳鋼也廣泛地作為滲碳鋼,用于機械制造業。②0.25~0.60%C為中碳鋼,多在調質狀態下使用,制作機械制造工業的零件。③大于0.6%C為高碳鋼,多用于制造彈簧、齒輪、軋輥等。根據含錳量的不同,又可分為普通含錳量(0.25~0.8%)和較高含錳量(0.7~1.0%和0.9~1.2%)兩鋼組。錳能改善鋼的淬透性,強化鐵素體,提高鋼的屈服強度、抗拉強度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號后附加標記“Mn”,如15Mn、20Mn以區別于正常含錳量的碳素鋼。
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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