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钢板系列产品之 —— 佛山冷板
佛山冷板
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产品介绍
钢板 , 厚钢板 的钢种大体上和薄钢板相同。在品各方面,除了桥梁钢板、锅炉钢板、汽车制造钢板、压力容 器钢板和多层高压容器钢板等品种纯属厚板外,有些品 种的钢板如汽车大梁钢板(厚2.5~10毫米)、花纹钢板(厚2.5~8毫米)、不锈钢板、耐热钢 板等品种是同薄板交叉的。
另,钢板还有材质一说,并不是 所有的钢板都是一样的,材质不一样,其钢板所用到的地方,也不一样。是用钢水浇注,冷却后 压制而成的平板状钢材。
钢板是平板状,矩形的,可直接 轧制或由宽钢带剪切而成。
钢板按厚度分,薄钢板<4毫米(最薄0.2毫米),厚钢板4~60毫米,特厚钢板60~115毫米。
钢板按轧制分,分热轧和冷轧。
薄板的宽度为500~1500毫米;厚的宽度为600~3000毫米。薄板按钢种分,有普通钢、优质钢、合金钢、弹簧钢、不锈钢、工具钢、耐热钢、轴承钢、硅钢和 工业纯铁薄板等;按专业用途分,有油桶用板、搪瓷用板、防弹用板等;按表面涂镀层分,有镀锌薄板、镀锡薄板、镀铅薄板、塑料复合钢板等。
合金钢
随着科 学技术和工业的发展,对材料 提出了更高的要求,如更高的强度,抗高温、高压、低温,耐腐蚀、磨损以 及其它特殊物理、化学性能的要求,碳钢已 不能完全满足要求。
碳钢的 在性能上主要有以下几方面的不足:
(1)淬透性低。一般情况下,碳钢水 淬的最大淬透直径只有10mm-20mm。
(2) 强度和屈强比较低。如普通碳钢Q235钢的σs为235MPa,而低合金结构钢16Mn的σs则为360MPa以上。40钢的 σs /σb仅为0.43, 远低于合金钢。
(3) 回火稳定性差。由于回火稳定性差,碳钢在 进行调质处理时,为了保 证较高的强度需采用较低的回火温度,这样钢的韧性就偏低;为了保证较好的韧性,采用高 的回火温度时强度又偏低,所以碳 钢的综合机械性能水平不高。
(4) 不能满 足特殊性能的要求。碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损 以及特殊电磁性等方面往往较差,不能满 足特殊使用性能的需求。牌号的 首部用数字标明碳含量。规定结 构钢以万分之一为单位的数字(两位数)、工具钢 和特殊性能钢以千分之一为单位的数字(一位数)来表示碳含量,而工具 钢的碳含量超过1%时,碳含量不标出。
在表明 碳含量数字之后,用元素 的化学符号表明钢中主要合金元素,含量由 其后面的数字标明,平均含量少于1.5%时不标数, 平均含量为1.5%~2.49%、2.5%~3.49%……时,相应地标以2、3……。
合金结构钢40Cr,平均碳含量为0.40%,主要合金元素Cr的含量在1.5%以下。
合金元素与铁、碳的相互作用
合金元素加入钢中后,主要以 三种形式存在钢中。即:与铁形成固溶体;与碳形成碳化物;在高合 金钢中还可能形成金属间化合物。
1. 溶于铁中
几乎所有的合金元素(除Pb外)都可溶入铁中, 形成合 金铁素体或合金奥氏体, 按其对α-Fe或γ-Fe的作用, 可将合 金元素分为扩大奥氏体相区和缩小奥氏体相区两大类。
扩大γ相区的元素—亦称奥 氏体稳定化元素, 主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等, 它们使A3点(γ-Fe α-Fe的转变点)下降, A4点( γ-Fe的转变点)上升, 从而扩大γ-相的存在范围。其中Ni、Mn等加入到一定量后, 可使γ相区扩大到室温以下, 使α相区消失, 称为完全扩大γ相区元素。另外一些元素(如C、N、Cu等), 虽然扩大γ相区, 但不能扩大到室温, 故称之为部分扩大γ相区的元素。
缩小γ相区元素——亦称铁 素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它们使A3点上升, A4点下降(铬除外, 铬含量小于7%时, A3点下降; 大于7%后,A3点迅速上升), 从而缩小γ相区存在的范围, 使铁素 体稳定区域扩大。按其作 用不同可分为完全封闭γ相区的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分缩小γ相区的元素(如B、Nb、Zr等)。
2. 形成碳化物
其与钢 中碳的亲和力的大小, 可分为 碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。
常见非 碳化物形成元素有:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们基 本上都溶于铁素体和奥氏体中。常见碳 化物形成元素有:Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成 的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排列),它们在 钢中一部分固溶于基体相中,一部分 形成合金渗碳体, 含量高 时可形成新的合金碳化合物。 
合金工具钢5CrMnMo, 平均碳含量为0.5%, 主要合金元素Cr、Mn、Mo的含量均在1.5%以下。
专用钢 用其用途的汉语拼音字首来标明。对奥氏 体和铁素体存在范围的影响
扩大或缩小γ相区的 元素均同样扩大或缩小Fe-Fe3C相图中的γ相区, 且同样Ni或Mn的含量较多时, 可使钢 在室温下得到单相奥氏体组织(如1Cr18Ni9奥氏体不锈钢和ZGMn13高锰钢等), 而Cr、Ti、Si等超过一定含量时, 可使钢 在室温获得单相铁素体组织 (如1Cr17Ti高铬铁素体不锈钢等)。
对Fe-Fe3C相图临界点(S和E点)的影响
扩大γ相区的元素使Fe-Fe3C相图中 的共析转变温度下降, 缩小γ相区的 元素则使其上升, 并都使 共析反应在一个温度范围内进行。几乎所 有的合金元素都使共析点(S)和共晶点(E)的碳含量降低,即S点和E点左移, 强碳化 物形成元素的作用尤为强烈。
合金元 素对钢热处理的影响
合金元 素的加入会影响钢在热处理过程中的组织转变。
1. 合金元 素对加热时相转变的影响
合金元 素影响加热时奥氏体形成的速度和奥氏体晶粒的大小。
(1)对奥氏 体形成速度的影响: Cr、Mo、W、V等强碳 化物形成元素与碳的亲合力大, 形成难 溶于奥氏体的合金碳化物, 显著减 慢奥氏体形成速度;Co、Ni等部分 非碳化物形成元素, 因增大碳的扩散速度, 使奥氏 体的形成速度加快;Al、Si、Mn等合金 元素对奥氏体形成速度影响不大。
(2)对奥氏 体晶粒大小的影响:大多数 合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用, 但影响程度不同。强烈阻 碍晶粒长大的元素有:V、Ti、Nb、Zr等;中等阻 碍晶粒长大的元素有:W、Mn、Cr等;对晶粒 长大影响不大的元素有:Si、Ni、Cu等;促进晶粒长大的元素:Mn、P等。
2. 合金元 素对过冷奥氏体分解转变的影响
除Co外, 几乎所 有合金元素都增大过冷奥氏体的稳定性, 推迟珠 光体类型组织的转变, 使C曲线右移, 即提高钢的淬透性。常用提 高淬透性的元素有:Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。必须指出, 加入的合金元素, 只有完 全溶于奥氏体时, 才能提高淬透性。如果未完全溶解, 则碳化 物会成为珠光体的核心, 反而降低钢的淬透性。另外, 两种或 多种合金元素的同时加入(如, 铬锰钢、铬镍钢等), 比单个 元素对淬透性的影响要强得多。
除Co、Al外, 多数合金元素都使Ms和Mf点下降。其作用大小的次序是:Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用最强, Si实际上无影响。Ms和Mf点的下降, 使淬火 后钢中残余奥氏体量增多。残余奥氏体量过多时,可进行冷处理(冷至Mf点以下), 以使其转变为马氏体; 或进行多次回火, 这时残 余奥氏体因析出合金碳化物会使Ms、Mf点上升, 并在冷 却过程中转变为马氏体或贝氏体(即发生所谓二次淬火)。
3. 合金元 素对回火转变的影响
(1)提高回火稳定性 合金元 素在回火过程中推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变(即在较 高温度才开始分解和转变), 提高铁 素体的再结晶温度, 使碳化 物难以聚集长大,因此提 高了钢对回火软化的抗力, 即提高 了钢的回火稳定性。提高回 火稳定性作用较强的合金元素有:V、Si、Mo、W、Ni、Co等。
(2)产生二次硬化 一些Mo、W、V含量较 高的高合金钢回火时, 硬度不 是随回火温度升高而单调降低, 而是到某一温度(约400℃)后反而开始增大, 并在另一更高温度(一般为550℃左右)达到峰值。这是回 火过程的二次硬化现象, 它与回 火析出物的性质有关。当回火温度低于450℃时, 钢中析出渗碳体; 在450℃以上渗碳体溶解, 钢中开 始沉淀出弥散稳定的难熔碳化物Mo2C、W2C、VC等, 使硬度重新升高, 称为沉淀硬化。回火时 冷却过程中残余奥氏体转变为马氏体的二次淬火所也可导致二次硬化。
产生二 次硬化效应的合金元素
产生二次硬化的原因 合 金 元 素
残余奥氏体的转变 沉淀硬化 Mn、Mo、W、Cr、Ni、Co①、V V、Mo、W、Cr、Ni①、Co①
①仅在高 含量并有其他合金元素存在时, 由于能 生成弥散分布的金属间化合物才有效。
(3)增大回火脆性 和碳钢一样, 合金钢 也产生回火脆性, 而且更明显。这是合 金元素的不利影响。在450℃-600℃间发生 的第二类回火脆性(高温回火脆性) 主要与 某些杂质元素以及合金元素本身在原奥氏体晶界上的严重偏聚有关, 多发生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金钢中。 这是一 种可逆回火脆性, 回火后快冷(通常用油冷)可防止其发生。钢中加入适当Mo或W(0.5%Mo, 1%W)也可基 本上消除这类脆性。
合金元 素对钢的机械性能的影响
提高钢 的强度是加入合金元素的主要目的之一。欲提高强度, 就要设 法增大位错运动的阻力。金属中 的强化机制主要有固溶强化、位错强化、细晶强化、第二相(沉淀和弥散)强化。合金元素的强化作用, 正是利 用了这些强化机制。
1. 对退火 状态下钢的机械性能的影响
结构钢 在退火状态下的基本相是铁素体和碳化物。合金元 素溶于铁素体中, 形成合金铁素体, 依靠固溶强化作用, 提高强度和硬度, 但同时 降低塑性和韧性。
2.对退火 状态下钢的机械性能的影响
由于合 金元素的加入降低了共析点的碳含量、使C曲线右移, 从而使 组织中的珠光体的比例增大, 使珠光 体层片距离减小, 这也使钢的强度增加, 塑性下降。但是在退火状态下, 合金钢 没有很大的优越性。
由于过 冷奥氏体稳定性增大, 合金钢 在正火状态下可得到层片距离更小的珠光体, 或贝氏 体甚至马氏体组织, 从而强度大为增加。Mn、Cr、Cu的强化作用较大, 而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一 般结构钢的实际含量)下影响很小。
3. 对淬火、回火状 态下钢的机械性能的影响
合金元素对淬火、回火状 态下钢的强化作用最显著, 因为它 充分利用了全部的四种强化机制。淬火时形成马氏体, 回火时析出碳化物, 造成强 烈的第二相强化,同时使韧性大大改善, 故获得 马氏体并对其回火是钢的最经济和最有效的综合强化方法。
合金元素加入钢中, 首要的 目的是提高钢的淬透性, 保证在 淬火时容易获得马氏体。其次是 提高钢的回火稳定性, 使马氏 体的保持到较高温度,使淬火 钢在回火时析出的碳化物更细小、均匀和稳定。这样, 在同样条件下, 合金钢 比碳钢具有更高的强度。
合金元 素对钢的工艺性能的影响
1. 合金元 素对钢铸造性能的影响
固、液相线 的温度愈低和结晶温区愈窄, 其铸造性能愈好。合金元 素对铸造性能的影响, 主要取决于它们对Fe-Fe3C相图的影响。另外, 许多元素, 如Cr、Mo、V、Ti、Al等在钢 中形成高熔点碳化物或氧化物质点, 增大钢的粘度, 降低流动性, 使铸造性能恶化。
2.合金元 素对钢塑性加工性能的影响
塑性加 工分热加工和冷加工。合金元 素溶入固溶体中, 或形成碳化物(如Cr、Mo、W等), 都使钢 的热变形抗力提高和热塑性明显下降而容易锻裂。一般合 金钢的热加工工艺性能比碳钢要差得多。
3. 合金元 素对钢焊接性能的影响
合金元 素都提高钢的淬透性, 促进脆性组织(马氏体)的形成, 使焊接性能变坏。但钢中含有少量Ti和V, 可改善钢的焊接性能。
4. 合金元 素对钢切削性能的影响 切削性 能与钢的硬度密切相关, 钢是适 合于切削加工的硬度范围为170HB~230HB。一般合 金钢的切削性能比碳钢差。但适当加入S、P、Pb等元素 可以大大改善钢的切削性能。
5. 合金元 素对钢热处理工艺性能的影响
热处理 工艺性能反映钢热处理的难易程度和热处理产生缺陷的倾向。主要包括淬透性、过热敏感性、回火脆 化倾向和氧化脱碳倾向等。合金钢的淬透性高, 淬火时 可以采用比较缓慢的冷却方法,可减少 工件的变形和开裂倾向。加入锰、硅会增 大钢的过热敏感性。
§7-2 合金结构钢
用于制 造重要工程结构和机器零件的钢种称为合金结构钢。主要有低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚珠轴承钢。
如:滚珠轴承钢,在钢号前标以“G”。GCr15表示含碳量约1.0%、铬含量约1.5%(这是一个特例, 铬含量 以千分之一为单位的数字表示)的滚珠轴承钢。
Y40Mn,表示碳含量为0.4%、锰含量少于1.5%的易切削钢等等。
对于高级优质钢,则在钢的末尾加“A”字表明,例如20Cr2Ni4A
§7-1 钢的合金化
在钢中 加入合金元素后,钢的基 本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用。钢的合 金化目的是希望利用合金元素与铁、碳的相 互作用和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改善钢的组织和性能。
 
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