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无缺陷的连铸坯生产技术和控轧控冷手段,来达到尽可能的少加或者不加诸如Cr、N、M 之类的贵重合金元素条件下,使钢在热轧的状态下便可获得高强韧性、高可焊性以及良好的成型性能。铌(Nb)、钒(V)、钛(T) 是常见的微合金元素,有时也向钢中加入钼(Mo)、硼(B)及稀土(RE)等作为微合金元素,我国铌储量比较缺乏,但钒、钛和稀土储量极为丰富。
沉淀强化作用和品粒细化是钢筋中微合金化元素的两大主要作用。钢中的微合金化元素能够形成细小而弥散的碳化物、氮化物以及碳氮化物从而抑制了奥氏体晶粒的长大:在相变之后,细小的铁素体能够提高钢筋的强韧性,由此可见氮元素对钢筋微合金化过程中碳氮化物的析出行为有着重要的作用。
C在传统的钢铁制备中是决定钢材力学性能的主要元素,螺纹钢筋规定的含碳量 W(C)<0.25%,HRB400 的螺纹钢筋碳当量ceq≤0.54。HRB500的螺纹钢筋碳当量ceq≤0.5%,C 元素的添加通常被视为是主要的强化措施,碳含量每增加0.1%,屈服强度和抗拉强度可分别提高 28N/mm2和 70Nmm。碳的存在对奥氏体具有稳定作用,同时对贝氏体的转变具有延缓作用,另一方面能够降低上贝氏体的下限温度。含碳量很大程度的决定着残留奥氏体的的稳定性。液态凝固时的膨胀会被碳所形成的球状石墨大大增加,于是降低了凝固收缩导致的缩松倾向、缩孔和残余应力,提高了了材料的内在质量4。钢材在轧制过程中发生相变形成了铁素体(F)、渗碳体(Fe3O)和奥氏体(A),其他的对钢材起到强化作用的组织,如魏氏体(W)、马氏体(M)、贝氏体(B)等合金相则是在不同的冷却条件下形成的。碳含量的增加能够渗碳体的含量,但由于渗碳体硬而脆,在提高钢材的强度和硬度的同时使得韧性与塑性下降。因此,在对钢的化学成分进行设计时,必须对各元素对钢的作用进行综合的考虑,满足钢筋刚度要求的同时,必须要保证其良好的塑性。要严格控制钢中C的含量,不能为追求强度而大幅度提高C 含量,避免出现过高的碳当量。
锰元素
普通碳素结构钢又称普通碳素钢,对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。在中国和某些根据交货的保证条件又分为三类:甲类钢(A类钢)是保证力学性能的钢。乙类钢(B类钢)是保证化学成分的钢。特类钢(C类钢)是既保证力学性能又保证化学成分的钢,常用于制造较重要的结构件。中国生产和使用多的是含碳量在0.20%左右的A3钢(甲类3号钢),主要用于工程结构。
热轧优质型材通常很据使用时的加工方法分为压力加工用钢和切削加工用钢两个类别。同一钢号、品种规格的优质型材,由于使用时加工方法的类别不同。对型材的成分、交货状态以及表面质量等都有不同的要求,价格也不相同,在订货合同等有关单据上必须注明使用时加工方法的类别,在保管、运输过程中也要防止发生混淆。
有的碳素结构钢还添加微量的铝或铌(或其他碳化物形成元素)形成氮化物或碳化物微粒,以限制晶粒长大,使钢强化,节约钢材。在中国和某些,为适应专业用钢的特殊要求,对普通碳素结构钢的化学成分和性能进行调整,从而发展了一系列普通碳素结构钢的专业用钢(如桥梁、建筑、钢筋、压力容器用钢等)。
圆钢的材质:Q195、Q235、10#、20#、35#、45#、Q215、Q345、12Cr1Mov、15CrMo、304、316、20Cr、40Cr、20CrMo、35CrMo、42CrMo、40CrNiMo、GCr15、65Mn、50Mn、50Cr、3Cr2W8V、20CrMnTi、5CrMnMo等。
大多数优质型材要经过使用单位进一步加工并且经过热处理后使用,很少直接使用。因而优质型材既要保证化学成分,同时也要保证热处理后的力学性能符合有关标准规定。为了保证质量,大多数优质型材还要检验其内部组织,如检验低倍组织,高、中碳钢检验脱碳层深度等。
弹簧钢(GB1222-84):弹簧钢是用以制造弹性元件的钢种。弹簧和弹性元件主要利用其弹性变性吸收与储存能量,达到缓和震动、冲击或使机件完成某些动作的目的。其主要类型有板簧,螺旋掸簧,扭力弹簧,广泛在飞机、汽车、拖拉机、铁路车辆等起重运输机械以及仪器仪表、家用电器等方面。弹簧主要是在冲击、震动或长期均匀的周期交变应力条件下工作,因此要求弹簧钢具有高的屈服强度。尤其要求有较高的屈强比(屈服强度与抗拉强度之比),与弹性高的疲劳强度、一定的韧性和塑性。对特殊用途的弹簧,如电器仪表中的弹簧要求有较高的导电性,在高温和腐蚀性介质中工作的弹簧,还要求有较高的耐高温耐腐蚀性能。此外弹簧钢还应有良好的表面质量。
弹簧钢按成分分为碳素弹簧钢、合金弹簧钢。碳素弹簧钢含碳量为0.62-0.90%,,其它成分与优质碳素结构钢基本相同,合金弹簧钢含碳量一般为0.46-0.74%,此外还含有硅、锰、铭、钒、钨、钼、硼等元素,不锈弹簧钢主要用于在腐蚀介质中工作的弹簧(参见不锈耐酸钢)。
滚动轴承钢简称轴承钢,是用来制造各类滚动轴承的套圈和滚动体的钢种。滚动轴承用来作为各种机器旋转轴的支座,承受轴上径向或轴向载荷,支持轴的旋转及保持轴工作时的度和灵敏度。轴承在工作时承受着高压而且集中的周期性交变载荷、滚珠与轴承套圈之间的接触面积小。受力集中,有很高的接触应力,还有一定的摩擦。因此,要求轴承钢具有高而均匀的硬度和耐磨性、高的弹性和疲劳强度,足够的韧性和淬透性,同时在大气或润滑剂中具有一定的耐蚀能力。
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