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　　鋼的分類和用途

　　鋼中主要化學(xué)元素為鐵，另外還含有少量的碳、硅、錳、硫、磷、氧和氮等，這些少量元素對鋼的性質(zhì)影響很大。鋼和鑄鐵中的雜質(zhì)元素為硫、磷、氧、氮等。

　　硫、磷為鋼材中有害元素，含量較多就會嚴(yán)重影響鋼材的塑性和韌性，磷使鋼材顯著產(chǎn)生冷脆性，硫則使鋼材產(chǎn)生熱脆性。

　　硅、錳等為有益元素，它們能使鋼材強度、硬度提高，而塑性、韌性不顯著降低。

　　根據(jù)使用性能和工藝性能的需要，在其生產(chǎn)過程中適量添加的合金元素，常見有鉻、鎳、錳和鈦等，鐵碳合金中加入這些合金元素就成為合金鋼或合金鑄鐵。

　　含碳量小于2.11%的鐵合金稱為鋼，大于2.11%的稱為生鐵。鋼中碳的含量對鋼的性質(zhì)有決定性影響，含碳量低的鋼材強度較低，但塑性大，延伸率和沖擊韌性高，質(zhì)地較軟，易于冷加工、切削和焊接;含碳量高的鋼材強度高(當(dāng)含碳量超過1.00%時，鋼材強度開始下降)、塑性小、硬度大、脆性大和不易加工。

　　(1)鋼的分類：按化學(xué)成分分為非合金鋼、低合金鋼和合金鋼三類。

　　(2)鋼牌號的表示方法

　　1)碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼牌號通常由四部分組成：

　　第一部分：前綴符號+強度值(以N/mm2或MPa為單位)，其中通用結(jié)構(gòu)鋼前綴符號為代表屈服強度的拼音字母“Q”

　　第二部分(必要時)：鋼的質(zhì)量等級，用英文字母A、B、C、D、E、F……表示;

　　第三部分(必要時)：脫氧方式表示符號，即沸騰鋼(F)、鎮(zhèn)靜鋼(Z)、特殊鎮(zhèn)靜鋼(TZ)。

　　第四部分(必要時)：產(chǎn)品用途、特性和工藝方法表示符號。

　　2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號由五部分組成：

　　第一部分：兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示平均含碳量(以萬分之幾計);

　　第二部分(必要時)：較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，加錳元素符號Mn;

　　第三部分(必要時)：鋼材冶金質(zhì)量，即高級優(yōu)質(zhì)鋼、特級優(yōu)質(zhì)鋼分別以A、E表示，優(yōu)質(zhì)鋼不用字母表示;

　　第四部分(必要時)：脫氧方式表示符號;

　　第五部分(必要時)：產(chǎn)品用途、特性和工藝方法。

　　例：08F表示碳含量為0.085%～0.11%，錳含量為0.25%～0.50%的沸騰鋼;

　　50MnE表示碳含量為0.48%～0.56%，錳含量為0.70%～1.00%的特級優(yōu)質(zhì)鎮(zhèn)靜鋼。

　　3)合金結(jié)構(gòu)鋼牌號由四部分組成：

　　第一部分：兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示平均含碳量(以萬分之幾計);

　　第二部分：合金元素含量，以化學(xué)元素符號及阿拉伯?dāng)?shù)字表示。平均含量小于1.50%時，牌號中僅標(biāo)明元素，一般不標(biāo)明含量;平均含量為1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、4.50%～5.49%、……時，在合金元素后相應(yīng)寫成2、3、4、5……。

　　第三部分：鋼材冶金質(zhì)量，鋼材的冶金質(zhì)量分為優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼。優(yōu)質(zhì)鋼不另加表示符號;高級優(yōu)質(zhì)鋼分為A、B、C、D四個質(zhì)量等級：“E”表示特級優(yōu)質(zhì)鋼;

　　第四部分(必要時)：產(chǎn)品用途、特性或工藝方法表示符號。

　　(3)工程中常用鋼及其合金的性能和特點

　　1)碳素結(jié)構(gòu)鋼

　�、倨胀ㄌ妓亟Y(jié)構(gòu)鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的碳、磷、硫及其他殘余元素的含量控制較寬，某些性能如低溫韌性和時效敏感性較差。

　　普通碳素結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)工藝簡單，有良好工藝性能(如焊接性能、壓力加工性能等)、必要的韌性、良好的塑性以及價廉和易于大量供應(yīng)，通常在熱軋后使用。

　　Q195鋼強度不高，塑性、韌性、加工性能與焊接性能較好，主要用于軋制薄板和盤條等;

　　Q215鋼主要用于制作管坯、螺栓等;

　　Q235鋼強度適中，有良好的承載性，又具有較好的塑性和韌性，可焊性和可加工性也好，是鋼結(jié)構(gòu)常用的牌號，Q235鋼大量制作成鋼筋、型鋼和鋼板用于建造房屋和橋梁等;

　　Q275鋼強度和硬度較高，耐磨性較好，但塑性、沖擊韌性和可焊性差，主要用于制造軸類、農(nóng)具、耐磨零件和墊板等。

　�、趦�(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。含碳小于0.8%的碳素鋼，鋼中所含硫、磷及非金屬夾雜物比碳素結(jié)構(gòu)鋼少。與普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼塑性和韌性較高，并可通過熱處理強化，多用于較重要的零件，是廣泛應(yīng)用的機械制造用鋼。

　　2)低合金結(jié)構(gòu)鋼：Q345，Q390，Q420，Q460，Q500，Q550，Q620，Q690八個強度等級。

　�、倨胀ǖ秃辖痄摚罕忍妓亟Y(jié)構(gòu)鋼具有較高韌性，同時有良好焊接性、冷熱壓力加工性能和耐蝕性，部分鋼種具有較低脆性轉(zhuǎn)變溫度。用于制造各種容器、螺旋焊管、建筑結(jié)構(gòu)、車輛用沖壓件和船體等。

　　Q345(18Nb)具有綜合力學(xué)性能、耐低溫沖擊韌性、焊接性能和冷熱壓加工性能良好的特性，可用于建筑結(jié)構(gòu)、化工容器和管道、起重機械和鼓風(fēng)機等。

　　②優(yōu)質(zhì)低合金鋼：廣泛用于制造各種要求韌性高的重要機械零件和構(gòu)件。當(dāng)零件的形狀復(fù)雜，截面尺寸較大，要求韌性高時，采用優(yōu)質(zhì)低合金鋼可使復(fù)雜形狀零件的淬火變形和開裂傾向降到最小。因此，形狀復(fù)雜或截面尺寸較大或要求韌性高的淬火零件，一般為優(yōu)質(zhì)低合金鋼。

　　用15MnVg制造鍋爐和壓力容器;

　　用70Mn制造起重機鋼軌;

　　用20MnSiV制造承受較高荷載或高速沖擊的齒輪軸、齒圈、齒輪、主軸、蝸桿和離合器(機床用)等。

　　3)不銹耐酸鋼

　�、勹F素體型不銹鋼。鉻是主加元素，通常含鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥13.00%.某些鋼種還添加有鋁和鈦等。高鉻鋼(17.0%～30.0%Cr)有良好的抗高溫氧化能力，在氧化性酸溶液，如硝酸溶液中，有良好的耐蝕性，故其在硝酸和氮肥工業(yè)中廣泛使用，另外0Cr13不銹鋼在弱腐蝕介質(zhì)中，如淡水中，也有良好的耐蝕性。高鉻鐵素體不銹鋼的缺點是鋼的缺口敏感性和脆性轉(zhuǎn)變溫度較高，鋼在加熱后對晶間腐蝕也較為敏感。

　�、隈R氏體型不銹鋼。此鋼具有較高的強度、硬度和耐磨性。通常用于弱腐蝕性介質(zhì)環(huán)境中，如海水、淡水和水蒸氣中;以及使用溫度≤580℃的環(huán)境中，通常也可作為受力較大的零件和工具的制作材料。但由于此鋼焊接性能不好，故一般不用作焊接件。

　　③奧氏體型不銹鋼。鋼中主要合金元素為鉻、鎳、鈦、鈮、鉬、氮和錳等。此鋼具有較高的韌性、良好的耐蝕性、高溫強度和較好的抗氧化性，以及良好的壓力加工和焊接性能。但是這類鋼的屈服強度低，且不能采用熱處理方法強化，而只能進(jìn)行冷變形強化。

　�、荑F素體-奧氏體型不銹鋼。這類鋼其屈服強度約為奧氏體型不銹鋼的兩倍，可焊性良好，韌性較高，應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕及焊接時的熱裂傾向均小于奧氏體型不銹鋼。

　�、莩恋碛不筒讳P鋼。這類鋼的突出優(yōu)點是經(jīng)沉淀硬化熱處理以后具有高的強度，耐蝕性優(yōu)于鐵素體型不銹鋼。它主要用于制造高強度和耐蝕的容器、結(jié)構(gòu)和零件，也可用作高溫零件。

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