產(chǎn)品詳情
厚鋼板的鋼種大體上和薄鋼板相同。在品各方面，除了橋梁鋼板、鍋爐鋼板、汽車制造鋼板、壓力容器鋼板和多層高壓容器鋼板等品種純屬厚板外，有些品種的鋼板如汽車大梁鋼板（厚2.5~10毫米）、花紋鋼板（厚2.5~8毫米）、不銹鋼板、耐熱鋼板等品種是同薄板交叉的。
另，鋼板還有材質(zhì)一說，并不是所有的鋼板都是一樣的，材質(zhì)不一樣，其鋼板所用到的地方，也不一樣。
隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，對材料提出了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學(xué)性能的要求，碳鋼已不能完全滿足要求。
碳鋼的不足：
(1)淬透性低。一般情況下，碳鋼水淬的最大淬透直徑只有10mm-20mm。
(2) 強度和屈強比較低。如普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa，而低合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn的σs則為360MPa以上。40鋼的 σs /σb僅為0.43, 遠(yuǎn)低于合金鋼。
(3) 回火穩(wěn)定性差。由于回火穩(wěn)定性差，碳鋼在進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時，為了保證較高的強度需采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時強度又偏低，所以碳鋼的綜合機(jī)械性能水平不高。
(4) 不能滿足特殊性能的要求。碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。
沸騰鋼板與鎮(zhèn)靜鋼板
1、沸騰鋼板是由普通碳素結(jié)構(gòu)鋼沸騰鋼熱軋成的鋼板。沸騰鋼是一種脫氧不完全的鋼，只用一定量的弱脫氧劑對鋼液脫氧，鋼液含氧量較高，當(dāng)鋼水注入鋼錠模后，碳氧反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體，造成鋼液沸騰，沸騰鋼由此而得名。沸騰鋼含碳量低，由于不用硅鐵脫氧，鋼中含硅量也低（Si<0.07%）。沸騰鋼的外層是在沸騰所造成的鋼液劇烈攪動的條件下結(jié)晶成的，故表層純凈、致密，表面質(zhì)量好，有很好的塑性和沖壓性能，沒有大的集中縮孔，切頭少，成材率高，而且沸騰鋼生產(chǎn)工藝簡單，鐵合金消耗少，鋼材成本低。沸騰鋼板大量用于制造各種沖壓件，建筑及工程結(jié)構(gòu)及一些不太重要的機(jī)器結(jié)構(gòu)零部件。但沸騰鋼心部雜質(zhì)較多，偏析較嚴(yán)重，組織不致密，力學(xué)性能不均勻。同時由于鋼中氣體含量較多，故韌性低，冷脆和時效敏感性較大，焊接性能也較差。故沸騰鋼板不適于制造承受沖擊載荷、在低溫條件下工作的焊接結(jié)構(gòu)及其他重要結(jié)構(gòu)。
2、鎮(zhèn)靜鋼板是由普通碳素結(jié)構(gòu)鋼鎮(zhèn)靜鋼熱軋制成的鋼板。鎮(zhèn)靜鋼是脫氧完全的鋼，鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鋁等進(jìn)行充分脫氧，鋼液含氧量低（一般為0.002-0.003%），鋼液在鋼錠模中較平靜，不產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，鎮(zhèn)靜鋼由此得名。在正常操作條件下，鎮(zhèn)靜鋼中沒有氣泡，組織均勻致密；由于含氧量低，鋼中氧化物夾雜較少，純凈度較高，冷脆和時效傾向小；同時，鎮(zhèn)靜鋼偏析較小，性能比較均勻，質(zhì)量較高。鎮(zhèn)靜鋼的缺點是有集中縮孔，成材率低，價格較高。因此，鎮(zhèn)靜鋼材主要用于低溫下承受沖擊的構(gòu)件、焊接結(jié)構(gòu)及其他要求強度較高的構(gòu)件。
低合金鋼板都是鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼鋼板。由于強度較高，性能優(yōu)越，能節(jié)約大量鋼材，減輕結(jié)構(gòu)重量，其應(yīng)用已越來越廣泛。
包括鞍山鋼鐵公司和本溪鋼鐵公司。位于遼寧中部工業(yè)區(qū)，東倚千山山脈，北臨遼河支流太子河，兩側(cè)千里平原，南望渤海灣。鞍山與本溪兩鋼鐵公司之間相距僅10O公里。周圍資源豐富，鐵礦的探明儲量近百億噸，其中工業(yè)儲量40多億噸，居各大基地之首位?，F(xiàn)有鐵礦開采能力約4000萬噸左右，是全國最大的鐵礦基地。1990年鐵礦（原礦）產(chǎn)量達(dá)3800多萬噸，占全國鐵礦石總產(chǎn)量的1/5以上。鞍鋼的主要鐵礦基地有：東鞍山、眼前山、齊大山、大孤山等鐵礦，與鞍鋼相距僅10～20公里，呈弧形分布。本鋼則有：南芬、歪頭山，分布在本鋼南、北，相距各25公里左右。遼寧中部煤炭資源也相當(dāng)豐富，擁有本溪湖（彩屯）、紅陽（沈南）等煤礦，與鋼鐵基地距離在100公里范圍內(nèi)。但因經(jīng)長期開采，區(qū)內(nèi)煤炭不敷鋼鐵工業(yè)的需要。
鞍本鋼鐵基地經(jīng)過40多年的改建、擴(kuò)建，現(xiàn)仍是我國最大的鋼鐵基地。1990年生鐵產(chǎn)量為1016.26萬噸，占全國的16%多，鋼產(chǎn)量為1008.16 萬噸，占全國15%以上，成品鋼材633.77萬噸，占全國12%。其中，鞍鋼歷史悠久，規(guī)模龐大，擁有鐵礦山、選礦廠、燒結(jié)車間、焦?fàn)t以及煉鐵、煉鋼、軋材等冶煉設(shè)備，鑄管、焦化、耐火材料、機(jī)修、動力、運輸?shù)雀綄偕a(chǎn)單位，共有職工21.7萬，能冶煉800多鋼種，軋制600多個鋼材品種。本鋼的特點是：鐵礦石儲量大、易開采、品質(zhì)優(yōu)，用其冶煉鑄造生鐵，質(zhì)量全國最優(yōu)，低磷、低硫，被譽為“人參鐵”。
京、津、唐基地
包括首都鋼鐵公司、天津各鋼廠及唐山鋼鐵公司，是全國重要的鋼鐵基地之一，主要鋼鐵產(chǎn)品產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的10%左右。其中，成品鋼材產(chǎn)量占全國鋼鐵總產(chǎn)量的13%。京津唐鋼鐵基地的有利條件是：①基地周圍資源豐富，冀東鐵礦基地?fù)碛羞w安、灤縣等大鐵礦，儲量僅次于鞍本；有開灤、京西等大煤田，其中開灤煤礦年產(chǎn)2000萬噸以上，是我國最大的優(yōu)質(zhì)煉焦煤基地；②基地位置優(yōu)越，交通發(fā)達(dá)，扼關(guān)內(nèi)外聯(lián)系的必經(jīng)之路，鐵路、公路四通八達(dá)，有天津、秦皇島等重要海港；③基地靠近消費區(qū)，技術(shù)力量雄厚。北京是我國的政治、文化中心，天津是北方的最大港口城市、華北的經(jīng)濟(jì)中心，唐山是河北省重要的工業(yè)城市。三市互為依托，密切聯(lián)系，成為我國北方重要的經(jīng)濟(jì)區(qū)域之一，也是鋼鐵工業(yè)的消費大戶。從基地整體看，采選、冶煉和軋鋼能力大體平衡。
1、沸騰鋼板是由普通碳素結(jié)構(gòu)鋼沸騰鋼熱軋成的鋼板。沸騰鋼是一種脫氧不完全的鋼，只用一定量的弱脫氧劑對鋼液脫氧，鋼液含氧量較高，當(dāng)鋼水注入鋼錠模后，碳氧反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體，造成鋼液沸騰，沸騰鋼由此而得名。沸騰鋼含碳量低，由于不用硅鐵脫氧，鋼中含硅量也低（Si<0.07%）。沸騰鋼的外層是在沸騰所造成的鋼液劇烈攪動的條件下結(jié)晶成的，故表層純凈、致密，表面質(zhì)量好，有很好的塑性和沖壓性能，沒有大的集中縮孔，切頭少，成材率高，而且沸騰鋼生產(chǎn)工藝簡單，鐵合金消耗少，鋼材成本低。沸騰鋼板大量用于制造各種沖壓件，建筑及工程結(jié)構(gòu)及一些不太重要的機(jī)器結(jié)構(gòu)零部件。但沸騰鋼心部雜質(zhì)較多，偏析較嚴(yán)重，組織不致密，力學(xué)性能不均勻。同時由于鋼中氣體含量較多，故韌性低，冷脆和時效敏感性較大，焊接性能也較差。故沸騰鋼板不適于制造承受沖擊載荷、在低溫條件下工作的焊接結(jié)構(gòu)及其他重要結(jié)構(gòu)。
2、鎮(zhèn)靜鋼板是由普通碳素結(jié)構(gòu)鋼鎮(zhèn)靜鋼熱軋制成的鋼板。鎮(zhèn)靜鋼是脫氧完全的鋼，鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鋁等進(jìn)行充分脫氧，鋼液含氧量低（一般為0.002-0.003%），鋼液在鋼錠模中較平靜，不產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，鎮(zhèn)靜鋼由此得名。在正常操作條件下，鎮(zhèn)靜鋼中沒有氣泡，組織均勻致密；由于含氧量低，鋼中氧化物夾雜較少，純凈度較高，冷脆和時效傾向?。煌瑫r，鎮(zhèn)靜鋼偏析較小，性能比較均勻，質(zhì)量較高。鎮(zhèn)靜鋼的缺點是有集中縮孔，成材率低，價格較高。因此，鎮(zhèn)靜鋼材主要用于低溫下承受沖擊的構(gòu)件、焊接結(jié)構(gòu)及其他要求強度較高的構(gòu)件。
低合金鋼板都是鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼鋼板。由于強度較高，性能優(yōu)越，能節(jié)約大量鋼材，減輕結(jié)構(gòu)重量，其應(yīng)用已越來越廣泛。
對奧氏體和鐵素體存在范圍的影響
擴(kuò)大或縮小γ相區(qū)的元素均同樣擴(kuò)大或縮小Fe-Fe3C相圖中的γ相區(qū), 且同樣Ni或Mn的含量較多時, 可使鋼在室溫下得到單相奧氏體組織(如1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼和ZGMn13高錳鋼等)， 而Cr、Ti、Si等超過一定含量時, 可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織 (如1Cr17Ti高鉻鐵素體不銹鋼等)。
對Fe-Fe3C相圖臨界點(S和E點)的影響
擴(kuò)大γ相區(qū)的元素使Fe-Fe3C相圖中的共析轉(zhuǎn)變溫度下降, 縮小γ相區(qū)的元素則使其上升, 并都使共析反應(yīng)在一個溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。幾乎所有的合金元素都使共析點(S)和共晶點(E)的碳含量降低，即S點和E點左移, 強碳化物形成元素的作用尤為強烈。
合金元素對鋼熱處理的影響
合金元素的加入會影響鋼在熱處理過程中的組織轉(zhuǎn)變。
1. 合金元素對加熱時相轉(zhuǎn)變的影響
合金元素影響加熱時奧氏體形成的速度和奧氏體晶粒的大小。
(1)對奧氏體形成速度的影響： Cr、Mo、W、V等強碳化物形成元素與碳的親合力大, 形成難溶于奧氏體的合金碳化物, 顯著減慢奧氏體形成速度；Co、Ni等部分非碳化物形成元素, 因增大碳的擴(kuò)散速度, 使奧氏體的形成速度加快；Al、Si、Mn等合金元素對奧氏體形成速度影響不大。
(2)對奧氏體晶粒大小的影響：大多數(shù)合金元素都有阻止奧氏體晶粒長大的作用, 但影響程度不同。強烈阻礙晶粒長大的元素有：V、Ti、Nb、Zr等；中等阻礙晶粒長大的元素有：W、Mn、Cr等；對晶粒長大影響不大的元素有：Si、Ni、Cu等；促進(jìn)晶粒長大的元素：Mn、P等。
2. 合金元素對過冷奧氏體分解轉(zhuǎn)變的影響
除Co外, 幾乎所有合金元素都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性, 推遲珠光體類型組織的轉(zhuǎn)變, 使C曲線右移, 即提高鋼的淬透性。常用提高淬透性的元素有：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。必須指出, 加入的合金元素, 只有完全溶于奧氏體時, 才能提高淬透性。如果未完全溶解, 則碳化物會成為珠光體的核心, 反而降低鋼的淬透性。另外, 兩種或多種合金元素的同時加入(如, 鉻錳鋼、鉻鎳鋼等), 比單個元素對淬透性的影響要強得多。
除Co、Al外, 多數(shù)合金元素都使Ms和Mf點下降。其作用大小的次序是：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用最強, Si實際上無影響。Ms和Mf點的下降, 使淬火后鋼中殘余奧氏體量增多。殘余奧氏體量過多時,可進(jìn)行冷處理(冷至Mf點以下), 以使其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體; 或進(jìn)行多次回火, 這時殘余奧氏體因析出合金碳化物會使Ms、Mf點上升, 并在冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體(即發(fā)生所謂二次淬火)。
3. 合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響
(1)提高回火穩(wěn)定性 合金元素在回火過程中推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變(即在較高溫度才開始分解和轉(zhuǎn)變)， 提高鐵素體的再結(jié)晶溫度, 使碳化物難以聚集長大，因此提高了鋼對回火軟化的抗力, 即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。提高回火穩(wěn)定性作用較強的合金元素有：V、Si、Mo、W、Ni、Co等。
(2)產(chǎn)生二次硬化 一些Mo、W、V含量較高的高合金鋼回火時, 硬度不是隨回火溫度升高而單調(diào)降低, 而是到某一溫度(約400℃)后反而開始增大, 并在另一更高溫度(一般為550℃左右)達(dá)到峰值。這是回火過程的二次硬化現(xiàn)象, 它與回火析出物的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)回火溫度低于450℃時, 鋼中析出滲碳體; 在450℃以上滲碳體溶解, 鋼中開始沉淀出彌散穩(wěn)定的難熔碳化物Mo2C、W2C、VC等, 使硬度重新升高, 稱為沉淀硬化?；鼗饡r冷卻過程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的二次淬火所也可導(dǎo)致二次硬化。
產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)的合金元素
產(chǎn)生二次硬化的原因 合 金 元 素
殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變 沉淀硬化 Mn、Mo、W、Cr、Ni、Co①、V V、Mo、W、Cr、Ni①、Co①
①僅在高含量并有其他合金元素存在時, 由于能生成彌散分布的金屬間化合物才有效。
(3)增大回火脆性 和碳鋼一樣, 合金鋼也產(chǎn)生回火脆性, 而且更明顯。這是合金元素的不利影響。在450℃-600℃間發(fā)生的第二類回火脆性(高溫回火脆性) 主要與某些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴(yán)重偏聚有關(guān), 多發(fā)生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中。 這是一種可逆回火脆性, 回火后快冷(通常用油冷)可防止其發(fā)生。鋼中加入適當(dāng)Mo或W(0.5%Mo, 1%W)也可基本上消除這類脆性。
合金元素對鋼的機(jī)械性能的影響
提高鋼的強度是加入合金元素的主要目的之一。欲提高強度, 就要設(shè)法增大位錯運動的阻力。金屬中的強化機(jī)制主要有固溶強化、位錯強化、細(xì)晶強化、第二相(沉淀和彌散)強化。合金元素的強化作用, 正是利用了這些強化機(jī)制。
1. 對退火狀態(tài)下鋼的機(jī)械性能的影響
結(jié)構(gòu)鋼在退火狀態(tài)下的基本相是鐵素體和碳化物。合金元素溶于鐵素體中, 形成合金鐵素體, 依靠固溶強化作用, 提高強度和硬度, 但同時降低塑性和韌性。
2.對退火狀態(tài)下鋼的機(jī)械性能的影響
由于合金元素的加入降低了共析點的碳含量、使C曲線右移, 從而使組織中的珠光體的比例增大, 使珠光體層片距離減小, 這也使鋼的強度增加, 塑性下降。但是在退火狀態(tài)下, 合金鋼沒有很大的優(yōu)越性。
由于過冷奧氏體穩(wěn)定性增大, 合金鋼在正火狀態(tài)下可得到層片距離更小的珠光體, 或貝氏體甚至馬氏體組織, 從而強度大為增加。Mn、Cr、Cu的強化作用較大, 而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一般結(jié)構(gòu)鋼的實際含量)下影響很小。
3. 對淬火、回火狀態(tài)下鋼的機(jī)械性能的影響
合金元素對淬火、回火狀態(tài)下鋼的強化作用最顯著, 因為它充分利用了全部的四種強化機(jī)制。淬火時形成馬氏體, 回火時析出碳化物, 造成強烈的第二相強化，同時使韌性大大改善, 故獲得馬氏體并對其回火是鋼的最經(jīng)濟(jì)和最有效的綜合強化方法。
合金元素加入鋼中, 首要的目的是提高鋼的淬透性, 保證在淬火時容易獲得馬氏體。其次是提高鋼的回火穩(wěn)定性, 使馬氏體的保持到較高溫度，使淬火鋼在回火時析出的碳化物更細(xì)小、均勻和穩(wěn)定。這樣, 在同樣條件下, 合金鋼比碳鋼具有更高的強度。
合金元素對鋼的工藝性能的影響
1. 合金元素對鋼鑄造性能的影響
固、液相線的溫度愈低和結(jié)晶溫區(qū)愈窄, 其鑄造性能愈好。合金元素對鑄造性能的影響, 主要取決于它們對Fe-Fe3C相圖的影響。另外, 許多元素, 如Cr、Mo、V、Ti、Al等在鋼中形成高熔點碳化物或氧化物質(zhì)點, 增大鋼的粘度, 降低流動性, 使鑄造性能惡化。
2.合金元素對鋼塑性加工性能的影響
塑性加工分熱加工和冷加工。合金元素溶入固溶體中, 或形成碳化物(如Cr、Mo、W等), 都使鋼的熱變形抗力提高和熱塑性明顯下降而容易鍛裂。一般合金鋼的熱加工工藝性能比碳鋼要差得多。
3. 合金元素對鋼焊接性能的影響
合金元素都提高鋼的淬透性, 促進(jìn)脆性組織(馬氏體)的形成, 使焊接性能變壞。但鋼中含有少量Ti和V, 可改善鋼的焊接性能。
4. 合金元素對鋼切削性能的影響 切削性能與鋼的硬度密切相關(guān), 鋼是適合于切削加工的硬度范圍為170HB～230HB。一般合金鋼的切削性能比碳鋼差。但適當(dāng)加入S、P、Pb等元素可以大大改善鋼的切削性能。
5. 合金元素對鋼熱處理工藝性能的影響
熱處理工藝性能反映鋼熱處理的難易程度和熱處理產(chǎn)生缺陷的傾向。主要包括淬透性、過熱敏感性、回火脆化傾向和氧化脫碳傾向等。合金鋼的淬透性高, 淬火時可以采用比較緩慢的冷卻方法,可減少工件的變形和開裂傾向。加入錳、硅會增大鋼的過熱敏感性。
§7-2 合金結(jié)構(gòu)鋼
另，鋼板還有材質(zhì)一說，并不是所有的鋼板都是一樣的，材質(zhì)不一樣，其鋼板所用到的地方，也不一樣。
隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，對材料提出了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學(xué)性能的要求，碳鋼已不能完全滿足要求。
碳鋼的不足：
(1)淬透性低。一般情況下，碳鋼水淬的最大淬透直徑只有10mm-20mm。
(2) 強度和屈強比較低。如普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa，而低合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn的σs則為360MPa以上。40鋼的 σs /σb僅為0.43, 遠(yuǎn)低于合金鋼。
(3) 回火穩(wěn)定性差。由于回火穩(wěn)定性差，碳鋼在進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時，為了保證較高的強度需采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時強度又偏低，所以碳鋼的綜合機(jī)械性能水平不高。
(4) 不能滿足特殊性能的要求。碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。
沸騰鋼板與鎮(zhèn)靜鋼板
1、沸騰鋼板是由普通碳素結(jié)構(gòu)鋼沸騰鋼熱軋成的鋼板。沸騰鋼是一種脫氧不完全的鋼，只用一定量的弱脫氧劑對鋼液脫氧，鋼液含氧量較高，當(dāng)鋼水注入鋼錠模后，碳氧反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體，造成鋼液沸騰，沸騰鋼由此而得名。沸騰鋼含碳量低，由于不用硅鐵脫氧，鋼中含硅量也低（Si<0.07%）。沸騰鋼的外層是在沸騰所造成的鋼液劇烈攪動的條件下結(jié)晶成的，故表層純凈、致密，表面質(zhì)量好，有很好的塑性和沖壓性能，沒有大的集中縮孔，切頭少，成材率高，而且沸騰鋼生產(chǎn)工藝簡單，鐵合金消耗少，鋼材成本低。沸騰鋼板大量用于制造各種沖壓件，建筑及工程結(jié)構(gòu)及一些不太重要的機(jī)器結(jié)構(gòu)零部件。但沸騰鋼心部雜質(zhì)較多，偏析較嚴(yán)重，組織不致密，力學(xué)性能不均勻。同時由于鋼中氣體含量較多，故韌性低，冷脆和時效敏感性較大，焊接性能也較差。故沸騰鋼板不適于制造承受沖擊載荷、在低溫條件下工作的焊接結(jié)構(gòu)及其他重要結(jié)構(gòu)。
2、鎮(zhèn)靜鋼板是由普通碳素結(jié)構(gòu)鋼鎮(zhèn)靜鋼熱軋制成的鋼板。鎮(zhèn)靜鋼是脫氧完全的鋼，鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鋁等進(jìn)行充分脫氧，鋼液含氧量低（一般為0.002-0.003%），鋼液在鋼錠模中較平靜，不產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，鎮(zhèn)靜鋼由此得名。在正常操作條件下，鎮(zhèn)靜鋼中沒有氣泡，組織均勻致密；由于含氧量低，鋼中氧化物夾雜較少，純凈度較高，冷脆和時效傾向小；同時，鎮(zhèn)靜鋼偏析較小，性能比較均勻，質(zhì)量較高。鎮(zhèn)靜鋼的缺點是有集中縮孔，成材率低，價格較高。因此，鎮(zhèn)靜鋼材主要用于低溫下承受沖擊的構(gòu)件、焊接結(jié)構(gòu)及其他要求強度較高的構(gòu)件。
低合金鋼板都是鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼鋼板。由于強度較高，性能優(yōu)越，能節(jié)約大量鋼材，減輕結(jié)構(gòu)重量，其應(yīng)用已越來越廣泛。
包括鞍山鋼鐵公司和本溪鋼鐵公司。位于遼寧中部工業(yè)區(qū)，東倚千山山脈，北臨遼河支流太子河，兩側(cè)千里平原，南望渤海灣。鞍山與本溪兩鋼鐵公司之間相距僅10O公里。周圍資源豐富，鐵礦的探明儲量近百億噸，其中工業(yè)儲量40多億噸，居各大基地之首位?，F(xiàn)有鐵礦開采能力約4000萬噸左右，是全國最大的鐵礦基地。1990年鐵礦（原礦）產(chǎn)量達(dá)3800多萬噸，占全國鐵礦石總產(chǎn)量的1/5以上。鞍鋼的主要鐵礦基地有：東鞍山、眼前山、齊大山、大孤山等鐵礦，與鞍鋼相距僅10～20公里，呈弧形分布。本鋼則有：南芬、歪頭山，分布在本鋼南、北，相距各25公里左右。遼寧中部煤炭資源也相當(dāng)豐富，擁有本溪湖（彩屯）、紅陽（沈南）等煤礦，與鋼鐵基地距離在100公里范圍內(nèi)。但因經(jīng)長期開采，區(qū)內(nèi)煤炭不敷鋼鐵工業(yè)的需要。
鞍本鋼鐵基地經(jīng)過40多年的改建、擴(kuò)建，現(xiàn)仍是我國最大的鋼鐵基地。1990年生鐵產(chǎn)量為1016.26萬噸，占全國的16%多，鋼產(chǎn)量為1008.16 萬噸，占全國15%以上，成品鋼材633.77萬噸，占全國12%。其中，鞍鋼歷史悠久，規(guī)模龐大，擁有鐵礦山、選礦廠、燒結(jié)車間、焦?fàn)t以及煉鐵、煉鋼、軋材等冶煉設(shè)備，鑄管、焦化、耐火材料、機(jī)修、動力、運輸?shù)雀綄偕a(chǎn)單位，共有職工21.7萬，能冶煉800多鋼種，軋制600多個鋼材品種。本鋼的特點是：鐵礦石儲量大、易開采、品質(zhì)優(yōu)，用其冶煉鑄造生鐵，質(zhì)量全國最優(yōu)，低磷、低硫，被譽為“人參鐵”。
京、津、唐基地
包括首都鋼鐵公司、天津各鋼廠及唐山鋼鐵公司，是全國重要的鋼鐵基地之一，主要鋼鐵產(chǎn)品產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的10%左右。其中，成品鋼材產(chǎn)量占全國鋼鐵總產(chǎn)量的13%。京津唐鋼鐵基地的有利條件是：①基地周圍資源豐富，冀東鐵礦基地?fù)碛羞w安、灤縣等大鐵礦，儲量僅次于鞍本；有開灤、京西等大煤田，其中開灤煤礦年產(chǎn)2000萬噸以上，是我國最大的優(yōu)質(zhì)煉焦煤基地；②基地位置優(yōu)越，交通發(fā)達(dá)，扼關(guān)內(nèi)外聯(lián)系的必經(jīng)之路，鐵路、公路四通八達(dá)，有天津、秦皇島等重要海港；③基地靠近消費區(qū)，技術(shù)力量雄厚。北京是我國的政治、文化中心，天津是北方的最大港口城市、華北的經(jīng)濟(jì)中心，唐山是河北省重要的工業(yè)城市。三市互為依托，密切聯(lián)系，成為我國北方重要的經(jīng)濟(jì)區(qū)域之一，也是鋼鐵工業(yè)的消費大戶。從基地整體看，采選、冶煉和軋鋼能力大體平衡。
1、沸騰鋼板是由普通碳素結(jié)構(gòu)鋼沸騰鋼熱軋成的鋼板。沸騰鋼是一種脫氧不完全的鋼，只用一定量的弱脫氧劑對鋼液脫氧，鋼液含氧量較高，當(dāng)鋼水注入鋼錠模后，碳氧反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體，造成鋼液沸騰，沸騰鋼由此而得名。沸騰鋼含碳量低，由于不用硅鐵脫氧，鋼中含硅量也低（Si<0.07%）。沸騰鋼的外層是在沸騰所造成的鋼液劇烈攪動的條件下結(jié)晶成的，故表層純凈、致密，表面質(zhì)量好，有很好的塑性和沖壓性能，沒有大的集中縮孔，切頭少，成材率高，而且沸騰鋼生產(chǎn)工藝簡單，鐵合金消耗少，鋼材成本低。沸騰鋼板大量用于制造各種沖壓件，建筑及工程結(jié)構(gòu)及一些不太重要的機(jī)器結(jié)構(gòu)零部件。但沸騰鋼心部雜質(zhì)較多，偏析較嚴(yán)重，組織不致密，力學(xué)性能不均勻。同時由于鋼中氣體含量較多，故韌性低，冷脆和時效敏感性較大，焊接性能也較差。故沸騰鋼板不適于制造承受沖擊載荷、在低溫條件下工作的焊接結(jié)構(gòu)及其他重要結(jié)構(gòu)。
2、鎮(zhèn)靜鋼板是由普通碳素結(jié)構(gòu)鋼鎮(zhèn)靜鋼熱軋制成的鋼板。鎮(zhèn)靜鋼是脫氧完全的鋼，鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鋁等進(jìn)行充分脫氧，鋼液含氧量低（一般為0.002-0.003%），鋼液在鋼錠模中較平靜，不產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，鎮(zhèn)靜鋼由此得名。在正常操作條件下，鎮(zhèn)靜鋼中沒有氣泡，組織均勻致密；由于含氧量低，鋼中氧化物夾雜較少，純凈度較高，冷脆和時效傾向?。煌瑫r，鎮(zhèn)靜鋼偏析較小，性能比較均勻，質(zhì)量較高。鎮(zhèn)靜鋼的缺點是有集中縮孔，成材率低，價格較高。因此，鎮(zhèn)靜鋼材主要用于低溫下承受沖擊的構(gòu)件、焊接結(jié)構(gòu)及其他要求強度較高的構(gòu)件。
低合金鋼板都是鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼鋼板。由于強度較高，性能優(yōu)越，能節(jié)約大量鋼材，減輕結(jié)構(gòu)重量，其應(yīng)用已越來越廣泛。
對奧氏體和鐵素體存在范圍的影響
擴(kuò)大或縮小γ相區(qū)的元素均同樣擴(kuò)大或縮小Fe-Fe3C相圖中的γ相區(qū), 且同樣Ni或Mn的含量較多時, 可使鋼在室溫下得到單相奧氏體組織(如1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼和ZGMn13高錳鋼等)， 而Cr、Ti、Si等超過一定含量時, 可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織 (如1Cr17Ti高鉻鐵素體不銹鋼等)。
對Fe-Fe3C相圖臨界點(S和E點)的影響
擴(kuò)大γ相區(qū)的元素使Fe-Fe3C相圖中的共析轉(zhuǎn)變溫度下降, 縮小γ相區(qū)的元素則使其上升, 并都使共析反應(yīng)在一個溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。幾乎所有的合金元素都使共析點(S)和共晶點(E)的碳含量降低，即S點和E點左移, 強碳化物形成元素的作用尤為強烈。
合金元素對鋼熱處理的影響
合金元素的加入會影響鋼在熱處理過程中的組織轉(zhuǎn)變。
1. 合金元素對加熱時相轉(zhuǎn)變的影響
合金元素影響加熱時奧氏體形成的速度和奧氏體晶粒的大小。
(1)對奧氏體形成速度的影響： Cr、Mo、W、V等強碳化物形成元素與碳的親合力大, 形成難溶于奧氏體的合金碳化物, 顯著減慢奧氏體形成速度；Co、Ni等部分非碳化物形成元素, 因增大碳的擴(kuò)散速度, 使奧氏體的形成速度加快；Al、Si、Mn等合金元素對奧氏體形成速度影響不大。
(2)對奧氏體晶粒大小的影響：大多數(shù)合金元素都有阻止奧氏體晶粒長大的作用, 但影響程度不同。強烈阻礙晶粒長大的元素有：V、Ti、Nb、Zr等；中等阻礙晶粒長大的元素有：W、Mn、Cr等；對晶粒長大影響不大的元素有：Si、Ni、Cu等；促進(jìn)晶粒長大的元素：Mn、P等。
2. 合金元素對過冷奧氏體分解轉(zhuǎn)變的影響
除Co外, 幾乎所有合金元素都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性, 推遲珠光體類型組織的轉(zhuǎn)變, 使C曲線右移, 即提高鋼的淬透性。常用提高淬透性的元素有：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。必須指出, 加入的合金元素, 只有完全溶于奧氏體時, 才能提高淬透性。如果未完全溶解, 則碳化物會成為珠光體的核心, 反而降低鋼的淬透性。另外, 兩種或多種合金元素的同時加入(如, 鉻錳鋼、鉻鎳鋼等), 比單個元素對淬透性的影響要強得多。
除Co、Al外, 多數(shù)合金元素都使Ms和Mf點下降。其作用大小的次序是：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用最強, Si實際上無影響。Ms和Mf點的下降, 使淬火后鋼中殘余奧氏體量增多。殘余奧氏體量過多時,可進(jìn)行冷處理(冷至Mf點以下), 以使其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體; 或進(jìn)行多次回火, 這時殘余奧氏體因析出合金碳化物會使Ms、Mf點上升, 并在冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體(即發(fā)生所謂二次淬火)。
3. 合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響
(1)提高回火穩(wěn)定性 合金元素在回火過程中推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變(即在較高溫度才開始分解和轉(zhuǎn)變)， 提高鐵素體的再結(jié)晶溫度, 使碳化物難以聚集長大，因此提高了鋼對回火軟化的抗力, 即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。提高回火穩(wěn)定性作用較強的合金元素有：V、Si、Mo、W、Ni、Co等。
(2)產(chǎn)生二次硬化 一些Mo、W、V含量較高的高合金鋼回火時, 硬度不是隨回火溫度升高而單調(diào)降低, 而是到某一溫度(約400℃)后反而開始增大, 并在另一更高溫度(一般為550℃左右)達(dá)到峰值。這是回火過程的二次硬化現(xiàn)象, 它與回火析出物的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)回火溫度低于450℃時, 鋼中析出滲碳體; 在450℃以上滲碳體溶解, 鋼中開始沉淀出彌散穩(wěn)定的難熔碳化物Mo2C、W2C、VC等, 使硬度重新升高, 稱為沉淀硬化?；鼗饡r冷卻過程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的二次淬火所也可導(dǎo)致二次硬化。
產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)的合金元素
產(chǎn)生二次硬化的原因 合 金 元 素
殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變 沉淀硬化 Mn、Mo、W、Cr、Ni、Co①、V V、Mo、W、Cr、Ni①、Co①
①僅在高含量并有其他合金元素存在時, 由于能生成彌散分布的金屬間化合物才有效。
(3)增大回火脆性 和碳鋼一樣, 合金鋼也產(chǎn)生回火脆性, 而且更明顯。這是合金元素的不利影響。在450℃-600℃間發(fā)生的第二類回火脆性(高溫回火脆性) 主要與某些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴(yán)重偏聚有關(guān), 多發(fā)生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中。 這是一種可逆回火脆性, 回火后快冷(通常用油冷)可防止其發(fā)生。鋼中加入適當(dāng)Mo或W(0.5%Mo, 1%W)也可基本上消除這類脆性。
合金元素對鋼的機(jī)械性能的影響
提高鋼的強度是加入合金元素的主要目的之一。欲提高強度, 就要設(shè)法增大位錯運動的阻力。金屬中的強化機(jī)制主要有固溶強化、位錯強化、細(xì)晶強化、第二相(沉淀和彌散)強化。合金元素的強化作用, 正是利用了這些強化機(jī)制。
1. 對退火狀態(tài)下鋼的機(jī)械性能的影響
結(jié)構(gòu)鋼在退火狀態(tài)下的基本相是鐵素體和碳化物。合金元素溶于鐵素體中, 形成合金鐵素體, 依靠固溶強化作用, 提高強度和硬度, 但同時降低塑性和韌性。
2.對退火狀態(tài)下鋼的機(jī)械性能的影響
由于合金元素的加入降低了共析點的碳含量、使C曲線右移, 從而使組織中的珠光體的比例增大, 使珠光體層片距離減小, 這也使鋼的強度增加, 塑性下降。但是在退火狀態(tài)下, 合金鋼沒有很大的優(yōu)越性。
由于過冷奧氏體穩(wěn)定性增大, 合金鋼在正火狀態(tài)下可得到層片距離更小的珠光體, 或貝氏體甚至馬氏體組織, 從而強度大為增加。Mn、Cr、Cu的強化作用較大, 而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一般結(jié)構(gòu)鋼的實際含量)下影響很小。
3. 對淬火、回火狀態(tài)下鋼的機(jī)械性能的影響
合金元素對淬火、回火狀態(tài)下鋼的強化作用最顯著, 因為它充分利用了全部的四種強化機(jī)制。淬火時形成馬氏體, 回火時析出碳化物, 造成強烈的第二相強化，同時使韌性大大改善, 故獲得馬氏體并對其回火是鋼的最經(jīng)濟(jì)和最有效的綜合強化方法。
合金元素加入鋼中, 首要的目的是提高鋼的淬透性, 保證在淬火時容易獲得馬氏體。其次是提高鋼的回火穩(wěn)定性, 使馬氏體的保持到較高溫度，使淬火鋼在回火時析出的碳化物更細(xì)小、均勻和穩(wěn)定。這樣, 在同樣條件下, 合金鋼比碳鋼具有更高的強度。
合金元素對鋼的工藝性能的影響
1. 合金元素對鋼鑄造性能的影響
固、液相線的溫度愈低和結(jié)晶溫區(qū)愈窄, 其鑄造性能愈好。合金元素對鑄造性能的影響, 主要取決于它們對Fe-Fe3C相圖的影響。另外, 許多元素, 如Cr、Mo、V、Ti、Al等在鋼中形成高熔點碳化物或氧化物質(zhì)點, 增大鋼的粘度, 降低流動性, 使鑄造性能惡化。
2.合金元素對鋼塑性加工性能的影響
塑性加工分熱加工和冷加工。合金元素溶入固溶體中, 或形成碳化物(如Cr、Mo、W等), 都使鋼的熱變形抗力提高和熱塑性明顯下降而容易鍛裂。一般合金鋼的熱加工工藝性能比碳鋼要差得多。
3. 合金元素對鋼焊接性能的影響
合金元素都提高鋼的淬透性, 促進(jìn)脆性組織(馬氏體)的形成, 使焊接性能變壞。但鋼中含有少量Ti和V, 可改善鋼的焊接性能。
4. 合金元素對鋼切削性能的影響 切削性能與鋼的硬度密切相關(guān), 鋼是適合于切削加工的硬度范圍為170HB～230HB。一般合金鋼的切削性能比碳鋼差。但適當(dāng)加入S、P、Pb等元素可以大大改善鋼的切削性能。
5. 合金元素對鋼熱處理工藝性能的影響
熱處理工藝性能反映鋼熱處理的難易程度和熱處理產(chǎn)生缺陷的傾向。主要包括淬透性、過熱敏感性、回火脆化傾向和氧化脫碳傾向等。合金鋼的淬透性高, 淬火時可以采用比較緩慢的冷卻方法,可減少工件的變形和開裂傾向。加入錳、硅會增大鋼的過熱敏感性。
§7-2 合金結(jié)構(gòu)鋼
用于制造重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的鋼種稱為合金結(jié)構(gòu)鋼。主要有低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾珠軸承鋼。
