钢铁材料基础知识

•建成最具核心竞争力的特钢企业HBXYGCO.湖北新冶钢有限公司钢铁材料基础知识•建成最具核心竞争力的特钢企业钢铁材料基础知识2.钢铁产品牌号的表示方法3.钢材的机械性能4.钢铁材料的热处理5.合金元素对钢的性能影响7.钢材有关术语1.钢铁材料的分类6.钢材理论重量的计算方法8.钢材的保管•建成最具核心竞争力的特钢企业1.钢铁材料的分类1.1生铁的分类钢铁材料通常是指铁碳合金，按含碳量的大小分类，含碳量(质量分数)大于2％的为生铁，小于2％的为钢。含碳量(质量分数)小于0．04％的为工业纯铁。按用途可将生铁分为：炼钢用生铁和铸造用生铁；按化学成分可将生铁分为：普通生铁和特种生铁（包括天然合金生铁和铁合金）。生铁的牌号生铁按含硅量不同划分牌号，以阿拉伯数字表示平均含硅量的千分数。每个牌号按含锰量不同划分为组，每个牌号按含磷量不同划分为级，每个牌号按含硫量不同划分为类，组、级、类序号越大，有关元素含量越多。例如：L04表示Si含量：≤0.45％L08表示Si含量：0.45～0.85％L10表示Si含量：0.85～1.25％•建成最具核心竞争力的特钢企业•碳的含量超过2%（一般是2.5～3.5％）的铁碳合金称为铸铁。铸铁一般用铸造生铁经冲天炉等设备重熔，用于浇注机械零件。•按断口颜色一般可以把铸铁分为：灰铸铁、白口铸铁和麻口铸铁。•按化学成分一般可以把铸铁分为：普通铸铁和合金铸铁。•按生产工艺和组织性能可以把铸铁分为：普通灰铸铁、孕育铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和特殊性能铸铁。1.2铸铁的分类•建成最具核心竞争力的特钢企业分类方法分类名称说明1．按断口颜色分(1)灰铸铁这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中。(2)白口铸铁白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称激冷铸铁或冷硬铸铁。(3)麻口铸铁麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极少应用。2．按化学成分分(1)普通铸铁是指不含任何合金元素的铸铁，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等。(2)合金铸铁是在普通铸铁内加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁。如各种耐蚀、耐热、耐磨的特殊性能铸铁。3．按生产方法和组织性能分(1)普通灰铸铁参见“灰铸铁”。(2)孕育铸铁这是在灰铸铁基础上，采用“变质处理”而成，又称变质铸铁。其强度、塑性和韧性均比一般灰铸铁好得多，组织也较均匀。主要用于制造力学性能要求较高，而截面尺寸变化较大的大型铸件。(3)可锻铸铁可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成，比灰铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁。它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件。(4)球墨铸铁简称球铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获得的。它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，在机械工程上应用广泛。(5)特殊性能铸铁这是一种有某些特性的铸铁，根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。大都属于合金铸铁，在机械制造上应用较广泛。•建成最具核心竞争力的特钢企业1.3钢分类1.按化学成分分类：碳素钢(碳钢)：含碳量约0.05%～1.35%合金钢：特意加入了合金元素1.1碳素钢分类高碳钢：含碳量0.6%中碳钢：含碳量0.25%～0．6%低碳钢：含碳量0.25%1.2合金钢分类低合金钢：合金元素总含量5%中合金钢：合金元素总含量5%～10%高合金钢：合金元素总含量10%1.3新国标GB/T13304－1991按化学成分分类为：非合金钢、低合金钢、合金钢2．按冶炼方法分类：转炉钢、平炉钢、电炉钢、电渣钢3．脱氧程度分类：镇静钢、沸腾钢、半镇静钢4．按钢的品质分类普通钢P≤0.045%S≤0.05%优质钢P≤0.035%S≤0.035%高级优质钢P≤0.025%S≤0.025%特级优质钢P≤0.025%S≤0.015%5．用途分类结构钢建筑用钢和机械用钢工具钢制造各种工具，如刀具、量具、模具等用钢特殊性能钢具有特殊的物理、化学性能的钢•建成最具核心竞争力的特钢企业非合金钢、低合金钢和合金钢合金元素规定含量界限值按化学成份合金元素合金元素规定含量(质量分数)界限值(％)非合金钢低合金钢合金钢A1O．10—≥O．10B0．0005—≥0．O005BiO．10—≥O．10CrO．30O．30～O．50≥O．50Co0.10—≥O．10CuO．10O．10～O．50≥0.50Mn1．001．00～1.40≥1.4MoO．050.05～0.10≥O．10NiO．300.30～0.50≥O．50Nb0.020.02～0.06≥O．06Pb(O．40—≥0.40SeO．10—≥0.10SiO．50O．50～0.90≥O．90TeO．10—≥O．10TjO．05O．05～O．15≥O．13WO．10—≥0.10V0.04O．04～O．12≥O．12Zr0.050.05～0.12≥0.12La系(每一种元素)0.020.02～0.05≥0.05其他规定元素(S、P、c、N除外)0.05—≥0.05•建成最具核心竞争力的特钢企业2.钢铁产品的牌号表示方法•1．碳素结构钢①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点（Rel）为235MPa的碳素结构钢。②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。③专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。•建成最具核心竞争力的特钢企业•2．优质碳素结构钢①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。•3．碳素工具钢①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。2.钢铁产品的牌号表示方法•建成最具核心竞争力的特钢企业•4．易切削钢①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。•5．合金结构钢①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。③钢中的钒V、钛Ti、铝Al、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如，铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。2.钢铁产品的牌号表示方法•建成最具核心竞争力的特钢企业•6．低合金高强度钢①钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。②对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。•7．弹簧钢弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结构钢相同。•8．滚动轴承钢①钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示。例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。2.钢铁产品的牌号表示方法•建成最具核心竞争力的特钢企业•9．合金工具钢和高速工具钢①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量＜1.0%时，以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。②钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬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Cr06。③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。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。•10．不锈钢和耐热钢①钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”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00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni9等。②对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮……等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。2.钢铁产品的牌号表示方法•建成最具核心竞争力的特钢企业•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“H2Cr13”，可以区别于不锈钢“2Cr13”。•12．电工用硅钢①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表示电工用冷轧取向硅钢。②字母之后的数字表示铁损值（W/kg）的100倍。③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4.7W/kg。•13．电工用纯铁①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。②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。2.钢铁产品的牌号表示方法•建成最具核心竞争力的特钢企业3.钢材的机械性能1.屈服点（Rel）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点Rel=Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（Rp0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度Rp0.2。3.抗拉强度（Rm）材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的