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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。
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。
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鋼材中除主要化學成分Fe鐵以外,還含有少量的碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、鈦(Ti)、釩(V)等元素,這些元素雖含量很少,但對鋼材性能的影響很大。
碳是決定鋼材性能的重要元素,它影響到鋼材的強度、塑性、韌性等機械力學性能。當鋼中含碳量在0.8%以下時,隨著含碳量的增加,鋼的強度和硬度提高,塑性和韌性下降;但當含碳量大于1.0%時,隨含碳量增加,鋼的強度反而下降。一般工程用碳素鋼均為低碳鋼,即含碳小于0.25%,工程用低合金鋼含碳小于0.52%。
鋼中有益元素有錳、硅、釩、鈦等,控制摻入量可冶煉成低合金鋼。鋼中主要的有害元素有硫、磷及氧,要特別注意控制其含量。磷是鋼中很有害的元素之一,主要溶于鐵素體起強化作用。磷含量增加,鋼材的強度、硬度提高,塑性和韌性顯著下降。特別是溫度愈低,對塑性和韌性的影響愈大,從而顯著加大鋼材的冷脆性。磷也使鋼材可焊性顯著降低,但磷可提高鋼的耐磨性和耐蝕性。硫也是很有害的元素,呈非金屬硫化物夾雜物存在于鋼中,降低鋼材的各種機械性能。
由于硫化物熔點低,使鋼材在熱加工過程中造成晶粒的分離,引起鋼材斷裂,形成熱脆現象稱為熱脆性。硫使鋼的可焊性、沖擊韌性、耐疲勞性和抗腐蝕性等均降低。氧是鋼中有害元素,主要存在于非金屬夾雜物中,少量熔于鐵素體內。非金屬夾雜物降低鋼的機械性能,特別是韌性。氧有促進時效傾向的作用。氧化物所造成的低熔點亦使鋼的可焊性變差。
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