金属基本常识(DOC 40).docx
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1、一、黑色金属、钢和有色金属在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢与有色金属的基本概念。1、黑色金属是指铁和铁的合金。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。钢和生铁都是以铁为基础,以碳为主要添加元素的合金,统称为铁碳合金。生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品,主要用来炼钢和制造铸件。把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼,即得到铸铁(液状),把液状铸铁浇铸成铸件,这种铸铁叫铸铁件。铁合金是由铁与硅、镒、铝、钛等元素组成的合金,铁合金是炼钢的原料之一,在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼,即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。通常所讲的钢,一般是
2、指轧制成各种钢材的钢。钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。3、有色金属又称非铁金属,指除黑色金属外的金属和合金,如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。另外在工业上还采用铭、银、钵、铝、钻、钢、鸨、钛等,这些金属主要用作合金附加物,以改善金属的性能,其中鸽、钛、钳等多用以生产刀具用的硬质合金。以上这些有色金属都称为工业用金属,此外还有贵重金属:钳、金、银等和稀有金属,包括放射性的铀、镭等。二、钢的分类钢是含碳量在004%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性,含碳量一般不超过L7%。钢的主要元素除铁、碳外,还有硅、镒、硫、磷等。钢的分类方法多种多样,其主要方法有如下七
3、种:1、按品质分类(1)普通钢(P0.045%,S0.050%)(2)优质钢(P、S均W0.035%)(3)高级优质钢(P0.035%,S0.030%)2.、按化学成份分类(1)碳素钢:a.低碳钢(C0.25%);b.中碳钢(C0.250.60%);c.高碳钢(CWO.60%)。(2)合金钢:a.低合金钢(合金元素总含量W5%);b.中合金钢(合金元素总含量510%);c.高合金钢(合金元素总含量10%)。3、按成形方法分类:(1)锻钢;(2)铸钢;(3)热轧钢;(4)冷拉钢。4、按金相组织分类(1)退火状态的:a.亚共析钢(铁素体+珠光体);b.共析钢(珠光体);c.过共析钢(珠光体+渗碳体
4、):d.莱氏体钢(珠光体+渗碳体)。(2)正火状态的:a.珠光体钢;b.贝氏体钢;c.马氏体钢;d.奥氏体钢。(3)无相变或部分发生相变的5、按用途分类(1)建筑及工程用钢:a.普通碳素结构钢;b.低合金结构钢;c.钢筋钢。(2)结构钢a.机械制造用钢:(a)调质结构钢;(b)表面硬化结构钢:包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢;(C)易切结构钢;(d)冷塑性成形用钢:包括冷冲压用钢、冷锁用钢。b.弹簧钢c.轴承钢(3)工具钢:a.碳素工具钢;b.合金工具钢;c.高速工具钢。(4)特殊性能钢:a.不锈耐酸钢;b.耐热钢:包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢;c.电热合金钢;d.耐磨钢;e.低温用钢;f.电
5、工用钢。(5)专业用钢一一如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。6、综合分类(1)普通钢a.碳素结构钢:(a)Q195:(b)Q215(A.B);(c)Q235(A.B、C);(d)Q255(B);(e)Q2753Cr2W8Vo钢中合金元素含量的表示方法,基本上与合金结构钢相同。但对倍含量较低的合金工具钢钢号,其铭含量以千分之几表示,并在表示含量的数字前加“0”,以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如CrO6。高速工具钢的钢号一般不标出碳含量,只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如铝系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”,钢号冠以字母“C”者,表示其碳
6、含量高于未冠“C”的通用钢号。10 .不锈钢和耐热钢钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Crl3”钢的平均碳含量为0.2%;若钢中含碳量0.03%或0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之,例如OoCrI7Nil4Mo2、OCr18Ni9等。对钢中主要合金元素以百分之几表示,而钛、锯、错、氮等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。11 .焊条钢它的钢号前冠以字母“H”,以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Crl3”,可以区别于不锈钢“2CrI3”。12 .电工用硅钢钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢,DW表示电工用冷轧无取向硅钢,DQ表示电工用冷轧取
7、向硅钢。字母之后的数字表示铁损值(Wkg)的100倍。钢号尾部加字母“G”者,表示在高频率下检验的;未加“G”者,表示在频率为50周波下检验的。例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7Wkgo13.电工用纯铁它的牌号由字母DT和数字组成,“DT”表示电工用纯铁,数字表示不同牌号的顺序号,例如DT3.在数字后面所加的字母表示电磁性能:A高级、E特级、C超级,例如DT8A。三、部分新老钢号对照1、碳结钢新、老标准钢号对照。GB700-88新标准系参照采用国际标准IS0630结构钢,而GB700-79旧标准主要参照前苏联I0CT380,因此两者的钢号表
8、示方法以及对各钢号所规定的技术要求都不相同,现将新旧标准钢号对照如下。GB700-88标准GB700-79标准j钢号技术条件钢号技术条件Q195不分等级,其化学成分和力学性能(os,Gb,3和冷弯)均须保证。AlAl钢保证的力学性能(s,b,和冷弯),Bl钢保证的化学成分与Q195相同对轧制薄板和盘条等产品,其力学性能的保证条件,可根据产品特点和使用要求,在有关标准中另行规定。BlAl钢的冷弯试验是附加保证条件1号钢没有特类钢Q215分A、B等级,规定的化学成分和力学性能均须保证A2A2钢保证的力学性能,C2钢保证的化学成分及力学性能,与Q215钢基本相同Q215A不作冲击试验C2Q215B须
9、作室温冲击试验,用V型缺口试样Q235分A、B、C、D等级,规定的化学成分和力学性能均须保证A3A3钢保证的力学性能,C3钢保证的化学成分及力学性能,与Q235钢基本相同Q235A不作冲击试验C3A3钢附加保证常温冲击试验,用U型缺口试样Q235B须作室温冲击试验,用V型缺口试样C3钢附加保证常温或-20。C冲击试验,试样同上Q235C、Q235D用于重要焊接结构,前者于0作冲击试验,后者于20。C作冲击试验,试样,试样同上Q255分A、B等级,规定的化学成分和力学性能均须保证A4A4钢保证的力学性能,C4钢保证的化学成分及力学性能,与Q255钢基本相同Q255A不作冲击试验C4C4钢附加保证
10、冲击试验,用U型缺口试样Q255B须作室温冲击试验,用V型缺口试样Q275不分等级,规定的化学成分和力学性能均须保证C5C5钢保证的化学成分及力学性能,与Q275钢基本相同2、低合金钢目前采用GB/T1591-94代替1591-88,现将部分新老钢号对照如下:GB/T1591-94GB1591-88Q29509MnV09MnNb12MnQ34512MnV16Mn16MnREQ39015MnV15MnTi16MnNbQ42015MnVNHMnVTiRE钢的来源钢的源头是铁矿砂,即铁元素(Fe)在自然界中的存在形式,纯粹的铁在自然界中是不存在的,铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种,这些都是铁
11、的氧化物,不同之处在于它们的氧化方式。铁矿砂中的含铁量越高越好,理论上铁矿砂中的最高含铁量在72%左右,含铁量在60%以上称为富铁矿。铁矿砂先在熔炉内还原成铁(铳铁),再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢,废钢也可在炼钢炉熔炼再生。一般钢铁依使用用途制成性质、形状各异的商品,既所谓的钢铁制品。通常钢铁制品是将铁矿石还原,熔解成铳铁(炼铳),铳铁精炼成钢(炼钢),钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品,广义的钢铁制品包含铸铁、铸钢、锻造钢品及钢材加工的制品炼铳铁矿砂在熔炉(高炉)中提炼成铁的过程称为炼铳。熔炉外部由钢板铸造而成,内部衬耐火砖。高度2030m,炉径68m形状的炉称为高炉(铳铁日产超过一万吨的大型高
12、炉炉床直径1314m,炉高100m以上)。炼铳时,自高炉上方将铁矿砂、焦炭、石灰石等交互投入,热风炉加热过的空气由高炉下部风口吹入,炉内焦炭燃烧生成1500。C高温,产生一氧化碳(CO)炉气自炉中上升,一氧化碳把铁矿砂还原;炼成的铳铁自炉下方出铳口流出,由混铳炉暂贮并运到炼钢工场,或用盛桶装熔铳注入形状似猪槽的铸模内。炼钢高炉熔出的铳铁碳含量高(C含量3%以上),硅(Si)、磷(P)、硫(三)等不纯物多,产品既硬且脆。把杂质减低炼成强韧性质的钢制品,此过程称为炼钢。炼钢原料除铳铁、废钢外,还有去除不纯物用的熔剂,生石灰、萤石,脱氧剂合金铁等,使钢的品质提高。炼钢方法主要有转炉、电炉、平炉三种,
13、随炼钢炉种类不同使用的原料各异,转炉用以熔铳,电炉以废钢为主原料,平炉使用铳铁和废钢。炼钢法电炉炼钢法电气炉如锅子形状,由炉盖、炉壁、炉床三部分构成,外侧是厚铁板制成,内侧有冷却水管,炉床筑耐火砖与耐火材料,炉体可以前后倾动,炉盖中央有电极垂直插入,可自动调整升降,电极的弧光高热溶解废钢,进行氧化、还原精炼成优质钢品,电气炉又有直流(DC)与交流(AC)两种,直流电炉使用电极一支,交流电炉三支,所以直流电炉电极单位耗用量较低,溶解热效率较好,噪音低。转炉炼钢法:转炉以熔铳为主原料,精炼时间短,几乎不需燃料,可降低成本,高炉溶解的熔铳置入转炉后吹入高压氧气,将铳铁中的碳素与其它不纯物氧化燃烧去除
14、,可提炼出纯度高的钢,吹氧方式有顶吹、底吹、顶底吹三种。平炉炼钢法:平炉是平船底形状的反射炉,加入铳铁、废钢、石灰石用燃料加热溶解,以氧气或氧化铁把铳铁中的碳(C)和硅(Si)磷(P)等氧化去除,精炼完成加入硅铁、镉铁、铝去除钢液中的氧气、氮气,炼钢时间较长。近年此法逐渐消失被转炉取代。连续铸造:熔钢不能直接作轧延,必须造块(现已几乎消失)或由连续铸造方式作成扁钢胚、大纲胚、小钢胚等半成品,连铸设备有垂直形、弯曲形、水平形式,设备有分钢槽、铜模、冷却装置、矫直机、引拔机、切断装置等,钢液由盛钢桶流出熔钢到分钢槽,依模型铸成制品,可以冷却后再加热轧延,连铸后不等冷却直接轧延的方法已被采用,能节省
15、能源降低成本。316和316L不锈钢316和317不锈钢(317不锈钢的性能见后)是含钳不锈钢种。317不锈钢中的铝含量略高明于316不锈钢.由于钢中铝,该钢种总的性能优于310和304不锈钢,高温条件下,当硫酸的浓度低于15%和高于85%时,316不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能,所以通常用于海洋环境。316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中耐腐蚀性耐腐蚀性能优于304不锈钢,在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。耐热性在1600度以下的间断使用和在1700度
16、以下的连续使用中,316不锈钢具有好的耐氧化性能。在800T575度的范围内,最好不要连续作用316不锈钢,但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时,该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好,可用上述温度范围。热处理在1850-2050度的温度范围内进行退火,然后迅速退火,然后迅速冷却。316不锈钢不能过热处理进行硬化。焊接316不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途,分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能,316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316
17、L不锈钢,不需要进行焊后退火处理。典型用途纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料。不锈钢、特殊合金牌号与美国、口本、欧洲对照表类别中国美国日本欧洲马氏体不锈钢M3型410SUS410SAF2301!Crl7Ni2431SUS431SAF23219Crl8440CSUS440c0Crl7Ni4Cu4Nb17-4PHSUH630lCrl2Ni3MoWVXM32DINl.43132Crl2MoVNbNSUII6002Crl2NiMoWVSUH616双相钢00Crl8Ni5Mo3Si2S315003RE6000Cr22Ni5Mo3NS31803329J3LSA
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