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鋼材基礎知識

鋼材基礎知（zhī）識碳素鋼的定義及鋼中五元素　　含碳2%以（yǐ）下的鐵碳合金稱為鋼（gāng）。 <BR>碳素鋼中的五元素是指化（huà）學成份（fèn）中的主（zhǔ）要組成（chéng）物，即 C、Si、Mn、S、P（碳、矽、錳、硫、磷）。其次是在煉鋼過程（chéng）中不可避免地會混入氣體，含O、H、N（氧、氫、氮）。此外，用鋁—矽脫氧鎮靜工藝中，必然在鋼水中含有 Al，當Als（酸溶鋁）≥0。020%時，還有細（xì）化晶粒的…

鋼材（cái）基（jī）礎知識

碳素鋼的定義及鋼中五元素
	含碳2%以下（xià）的鐵碳合金稱為鋼。碳素鋼中的五元素是指化學成份中的主（zhǔ）要組成物（wù），即 C、Si、Mn、S、P（碳、矽、錳、硫（liú）、磷）。其次是在煉鋼（gāng）過程（chéng）中（zhōng）不可避免地會混入氣體，含O、H、N（氧（yǎng）、氫、氮）。此外（wài），用（yòng）鋁—矽脫氧鎮靜工藝（yì）中，必然在鋼水中含有 Al，當Als（酸溶鋁（lǚ））≥0。020%時，還有細化晶（jīng）粒的作用
	2、鋼鐵（tiě）是怎樣煉成的（de）？
	煉鋼的主要任務是按所煉鋼種的質量要求，調整鋼中碳（tàn）和合金元素含量（liàng）到規定範圍之內，並使P、S、H、O、N等雜質的含量降至允許限量之下。煉鋼過（guò）程（chéng）實質上（shàng）是一個氧化過程，爐料中過（guò）剩（shèng）的碳被氧化，燃燒成CO氣體逸（yì）出，其它Si、P、Mn 等氧化（huà）後進入爐渣中。S部份進入煉（liàn）渣中，部份（fèn）則生成SO2排出。當鋼水成份和溫度達到工藝要求後，即可出（chū）鋼。為了除去鋼中過剩（shèng）的氧及調整（zhěng）化學成（chéng）份，可以添加脫氧劑和鐵合金或合金元素。
	3、轉爐煉鋼簡介
	從魚雷車運來的鐵水經過脫硫、擋（dǎng）渣等處理後即可倒入轉爐中作為主要爐料，另加10% 以下的廢鋼。然後，向轉（zhuǎn）爐內吹氧（yǎng）燃燒，鐵水中的過量碳被氧化並放出大量熱量，當探頭（tóu）測得達到預定的低碳含量時，即停止吹氧並（bìng）出鋼。一（yī）般在鋼包中需進行脫氧及調（diào）整成份操作；然後在鋼液表麵拋上碳（tàn）化稻殼防止鋼水（shuǐ）被氧化，即可送往連鑄（zhù）或模鑄工區。對要求高的鋼種（zhǒng）可增加底吹氬、RH真（zhēn）空處（chù）理、噴粉處理（噴SI—CA粉及（jí）變性石灰（huī））可以有效降低鋼中的氣體與夾雜，並有進一步降碳及降硫的作用。在（zài）這些爐外精煉措施後還可以最終微調成份，滿足優質鋼材的需求。
	4、初軋
	模鑄鋼錠采取熱裝、熱送新工藝，進入均熱爐加熱，然（rán）後通過初軋機及鋼坯連軋機軋成板坯、管坯、小（xiǎo）方坯等初軋產品，經過切頭、切尾（wěi）、表麵清理，（火焰清理、打磨（mó））高品質產品（pǐn）則還需對初軋坯（pī）進行扒（bā）皮和探傷，檢驗合格後入庫。目前初軋（zhá）廠的產品有初軋板坯、軋製方（fāng）坯、氧氣瓶用鋼坯、齒輪用圓管坯、鐵路車輛用（yòng）車軸坯及塑模（mó）用鋼等。初（chū）軋板坯主要供（gòng）應熱軋廠作為原料；軋製方（fāng）坯除（chú）部份（fèn）外供，主要送往高速線材軋機作原料。由於連鑄板坯的（de）先進性，初軋（zhá）板坯的需求量大（dà）為削減，因此轉向上述其它（tā）產品了。
	5、熱連軋
	用連（lián）鑄板坯或初軋板坯作原（yuán）料，經步進式加熱爐加熱，高壓水（shuǐ）除鱗（lín）後進入（rù）粗軋機，粗軋料經切頭、尾、再進入精軋機，實施計算機控製軋製（zhì），終（zhōng）軋後即經過層流冷卻（計算機控製冷卻速率）和卷取機卷取、成（chéng）為直發卷。直發卷的頭、尾往（wǎng）往呈舌狀及魚尾狀，厚（hòu）度、寬度精度較差，邊（biān）部常存在浪（làng）形、折邊（biān）、塔形（xíng）等缺（quē）陷。其卷重較重、鋼卷（juàn）內徑為（wéi）760mm。(一般製管行業喜歡使用。) 將（jiāng）直發卷經切頭、切尾、切（qiē）邊及多道次的矯直、平（píng）整等精整線處理後（hòu），再切板或重卷，即成為：熱軋鋼（gāng）板、平（píng）整熱軋鋼卷（juàn）、縱切帶等產品。熱軋精整卷若經酸洗去除氧化皮並塗油後即（jí）成熱軋酸洗板卷。該產品有局部替代冷（lěng）軋板的趨向，價格適中，深受廣大用戶喜愛。寶鋼新投資的一條熱軋酸洗線正在緊張建設中。
	6、冷連軋
	用（yòng）熱軋鋼卷為原料，經酸洗去（qù）除（chú）氧化皮後進行冷連軋，其成品為軋硬卷，由於連續冷變形引起的冷作（zuò）硬化使（shǐ）軋硬卷的強度、硬度上升、韌塑指標下降，因此衝壓性能將惡化，隻能用於簡單變形的零件。軋硬卷可作為熱鍍鋅廠的原（yuán）料，因為（wéi）熱鍍鋅機組均設置有（yǒu）退火線。軋硬卷（juàn）重一般在6~13.5噸（dūn），鋼卷內徑為610mm。一般（bān）冷連軋（zhá）板、卷均應經過連續退火（CAPL機組）或罩式爐退火消除冷作硬化及軋製應力，達到相應標準規定的力學性能（néng）指標（biāo）。冷（lěng）軋鋼板的表麵（miàn）質量、外觀、尺寸精度均優於熱軋板，且其產品厚度右軋薄至0.18mm左右，因此深（shēn）受（shòu）廣大用戶青睞。以冷軋鋼卷為基板（bǎn）進行產品（pǐn）的深加工，成為高附加值產品。如電鍍（dù）鋅、熱鍍鋅（xīn）、耐指紋電鍍鋅、彩塗鋼板卷及減振複合鋼板、PVC 複膜鋼板等，使這（zhè）些產品具（jù）有美觀、高抗腐蝕等優良品質，得到了廣泛應用（yòng）。冷軋鋼卷經退（tuì）火後必須進行（háng）精整，包括切頭、尾、切邊、矯平、平整（zhěng）、重卷、或縱剪切板等。冷軋產品廣泛（fàn）應用（yòng）於汽車製造、家電產品、儀表開關、建築、辦公家具等行業。鋼板捆包（bāo）後的每包重量為3~5噸。平整分卷重一般為3~10噸/卷。鋼卷內徑610mm。
	7、鋼（gāng）的力學性能
	7．1拉力試驗按標準製備的拉（lā）力試樣，安裝在拉力（lì）試驗機的夾頭內，對（duì）試樣緩慢施加單（dān）軸向拉伸應力（lì），直至試樣被拉斷為止的試驗稱作拉力試驗。 7．1．1強度金（jīn）屬材（cái）料在外力（lì）作用下，抵抗（kàng）變形和斷裂（liè）的能力叫強度。強度指標包括：比例極限、彈性極限、屈服（fú）強度、抗拉強度等。 7．1．2比例極限對金屬施加拉力，金屬存在著力（lì）與變形（xíng）成直線比例的階段，而這個階段的最大極限（xiàn）負荷Pp除以試樣的原（yuán）橫（héng）截麵積即為比（bǐ）例極限，用 σ P表示。 7．1．3彈性極限金屬受外力作用發生了變形，外力（lì）去掉後，能完全恢複原來的形狀，這種變（biàn）形稱為彈性變形。金屬能（néng）保持彈（dàn）性變形的最大應（yīng）力稱為彈性極限，用σe表示。 7．1．4抗拉強度試樣拉伸（shēn）時，在（zài）拉斷前所承受的最大負荷除以原橫截麵積所得的應力，稱作抗拉強度，用σb表示。當材料所受的外（wài）應力大於其抗拉強度時，將會發生斷（duàn）裂。因此σb越高（gāo），則表示（shì）它能承受愈大的外應力而不致於斷裂。國（guó）外標準的結構（gòu）鋼常按抗拉（lā）強度（dù）來（lái）分類，如SS400，其中400即表示σb的最小值為400MPa超高強度鋼（gāng）是指（zhǐ）σb≥1373 Mpa的（de）鋼。 7．1．5屈強比屈（qū）強比即屈服強度與抗拉強度之（zhī）比值（σS/σb）。屈（qū）服比值越高，則該材料的強度愈（yù）高，屈強比值愈低則塑性愈佳，衝壓（yā）成（chéng）形性愈好。如深衝鋼板的屈強比值為≤0.65。彈簧鋼一般均在（zài）彈性極限範圍內（nèi）服役，受載荷時不允許產生塑性變形，因此要求彈簧（huáng）鋼（gāng）經淬火、回火後具有盡可能高的彈性（xìng）極（jí）限和屈強比值（σS/σb≥0.90）此（cǐ）外疲勞壽命與抗拉（lā）強（qiáng）度及（jí）表麵質量往往有很大關連。 7．1．6塑性金屬材料在受力破壞前可以經（jīng）受永久變形的性能（néng）稱為塑性。塑性指標通常伸長率和斷麵收縮率表示。伸長率與斷麵收縮率越高，則塑性越好。
	8、衝擊韌性（xìng）
	用一定尺寸（cùn）和（hé）形狀的金（jīn）屬試樣（yàng），在規定類型（xíng）的衝擊試驗（yàn）上受衝擊負荷折斷時，試樣刻槽處單位橫截麵上（shàng）所消耗的衝（chōng）擊（jī）功，稱為衝（chōng）擊韌性以αk表示。目前常用的10×10×55mm，帶2 mm深的V形缺口夏氏衝擊試樣，標準上直接采用衝擊功（J焦耳值）AK，而（ér）不是采用αK值。因為單位麵積上的衝擊功並無實際意（yì）義。衝（chōng）擊功對於檢查金屬材料在不（bú）同溫度下的脆性轉化最為敏感，而實（shí）際（jì）服役（yì）條件下的災難性破斷事故，往往與材料的衝擊功及服役溫度有關。因（yīn）此在有關標準中常常規定某一溫度時的衝擊功值為多少、還規定FATT（斷口麵積轉化（huà）溫度）要低於某一溫度的技術條件。所謂FATT，即（jí）一組（zǔ）在不同溫（wēn）度下的衝擊試（shì）樣衝斷後，對（duì）衝擊斷（duàn）口進行（háng）評定（dìng），當脆性斷裂占總麵積的50%時所對應的溫度。由於鋼板厚度的影響，對厚（hòu）度≤10mm的鋼板，可取得3/4小尺寸衝（chōng）擊試樣（7.5×10×55mm）或1/2小尺（chǐ）寸衝擊試樣（5×10×55mm）。但是一定要注意，同規格及同（tóng）一溫（wēn）度下的衝擊功值才可相互比較。隻有在標準規定的條件下，才可按標準的（de）換算方法，折算成標準衝擊試樣的衝擊功，再相互比較（jiào）。
	9、硬度（dù）試驗
	金屬材（cái）料抵抗壓（yā）頭（淬硬的（de）鋼球（qiú）或（huò）具有1200圓錐或（huò）角錐的金剛石壓頭）壓陷表麵的能力稱為硬度。根據試驗方法和適用範（fàn）圍的不同，硬度可分為布氏（shì）硬度、洛氏硬（yìng）度、維氏硬度、肖氏硬度以及顯微硬度、高溫硬度等。冶金產品常用的是布氏硬度和洛氏硬度。
	10、寶鋼企業標（biāo）準（Q/BQB）
	寶鋼企標中的鋼號大致可分為（wéi）三個來源即從日本JIS標準、德國DIN標準移植及自行開（kāi）發研製的鋼號（hào）。從日本JIS標準（zhǔn）中移植來的鋼號，一般首位（wèi）常為S（Steel）；從DIN標準移植來的（de）鋼號，一般常（cháng）以ST開頭（Stahl德文中（zhōng）的“鋼”）；寶鋼自行開發研（yán）製的鋼號，一般首位常以寶鋼的拚音首位B開頭。
	11、結構用熱連軋、冷（lěng）連（lián）軋鋼板及鋼帶
	結構鋼（gāng）一般按強度分類，在鋼號中的數字往往代表抗（kàng）拉強度的最低值。由於該類鋼常用於製作結構件，因此稱作為結構（gòu）鋼。結（jié）構鋼的強化機（jī）製傾向於（yú）降碳增（zēng）錳固溶強化鐵素體、細化珠光體和添加微合金的析出（chū）強化、沉澱強化（huà）和細晶強（qiáng）化（huà），以確保在提高（gāo）強度的（de）同時仍保持（chí）較好的（de）韌、塑（sù）指標並兼（jiān）具良好的焊接（jiē）性能（néng）。

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