一、金属
金属是一种具有光泽(对可见光强烈反射)、富有延展性、容易导电、传热等性质的物质。
工业界金属的分类(表1)
性质 按颜色分类 有色金属 按密度分类 3(4.5g/cm) 轻金属 重金属 贵金属 按市场价值分类 卑金属 铁金属 按是否铁分类 非铁金属 稀有金属 按存量分类 普通金属 金、镭、铪、铀 铅、锂 镁、锂、钠、钾 铜、锌、镍、汞 铌、银、铂、锇 除黑色以外的 一般不认为铁是 种类 黑色金属 举例说明 铁、锰、铬 备注 包括其合金 一般说来,美、英、日等国家常分为铁与非铁金属,前苏联与东欧工业体系常按照黑色金属和有色金属分类,我国则沿用后者(即表中粗体部分)。
二、铁
在工业铸造工艺中,通常按照碳含量的不同,将铁做以下分类:
铁的分类
(图1)
工业纯铁或称熟铁(含碳量≤0.0218%) 生铁或称铸铁 (含碳量≥2.11%)
钢 (0.0218%<含碳量<2.11%)
三、钢
钢或称钢铁、钢材,是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.04%之间的铁合金的统称。为了保证其韧性和塑性,含碳量一般不超过1.7%。
在中华人民共和国国家标准GB/T 13304-91《钢分类》中这样描述:“以铁为主要成份、含碳量一般在2%以下,并含有其他元素的材料。”其中的一般是指除铬钢外的其他钢种,部分铬钢的含碳量允许大于2%。含碳量大于2%的铁合金是铸铁。其他国际标准如ISO4948或EN10020中对钢的定义也与此类似。
1.按化学成分分类: 碳素钢(碳钢):约含碳量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% 2.按冶炼方法分类: 转炉钢、平炉钢、电炉钢 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≤0.35% S≤0.35% 高级优质钢 P≤0.25% S≤0.25% 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 1.3 新国标GB/T13304-91按化学成工具钢 制造各种工具,如刀具、分分类为: 量具、模具等用钢 非合金钢 低合金钢 合金钢(不含不锈钢) 不锈钢 特殊性能钢 具有特殊的物理、化学性能的钢,例如不锈钢、耐热钢等
四、不锈钢
在冶金学中,不锈钢指的是以重量计,铬 (Cr)含量超过11.5%的铁合金。这个名称源于这种钢不像普通钢那样容易腐蚀生锈。钢中加入铬、镍使其表面会产生防锈的氧化膜,从而保护钢材本身受到外界环境中的空气(尤指氧气)、水、某些酸、碱的氧化腐蚀。
实际应用中,常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢,而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异,前者不一定耐化学介质腐蚀,而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。不锈钢基本合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等,以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。
不锈钢常按金相组织状态分为:马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢等。
1.铁素体不锈钢:含铬12%~30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高,耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25、Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好,但机械性能与工艺性能较差,多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀,并具有高温抗氧化性能好、
热膨胀系数小等特点,用于硝酸及食品工厂设备,也可制作在高温下工作的零件,如燃气轮机零件等。 2.奥氏体不锈钢:含铬大于18%,还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好,可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的wC<0.08%,钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr,使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能,在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好,用来制作耐酸设备,如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理,即将钢加热至1050~1150℃,然后水冷,以获得单相奥氏体组织。 3.奥氏体-铁素体双相不锈钢: 奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点,并具有超塑性。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀
性能,也是一种节镍不锈钢。
4、马氏体不锈钢:强度高,但塑性和可焊性较差。 马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等,因含碳较高,故具有较高的强度、硬度和耐磨性,但耐蚀性稍差,用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上,如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。
不锈钢按照金相组织状态分类表(表2)
种类名称 铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢 性能特点 耐腐蚀、抗氧化 塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能 兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点,并具有超塑性 强度高、耐磨 牌号举例 用途举例 硝酸及食品工厂设备、燃气轮机零件 耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件 备注 Crl7、Cr17Mo2Ti、 18Cr-8Ni、1Cr18Ni9、0Cr19Ni9 奥氏体-铁素体双相不锈钢 马氏体不锈钢 1Cr13、3Cr13 弹簧、汽轮机叶片、水压机阀 另外,也可以按化学成分分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等;也可以以性能特点分成耐酸不锈钢和耐热不锈钢等。
五、炼钢工艺概述(图2)
周村区不锈钢加工生产线工艺
开卷——平整——退火——切割——分卷 六、钢材种类概述
根据国家标准,工艺钢材种类分为丝、型、板、管四大类。各品种举例如下。
线 材:普线、高线、螺纹钢
型 材:工字钢、槽钢、角钢、方钢、H型钢、圆钢、不等边角钢、扁钢、轻轨、轴承钢、碳结圆钢、不锈圆钢、轴承圆钢、矩型管、弹簧钢
板 材:中厚板、容器板、中板、碳结板、锅炉板、低合金板、花纹板、冷板、热板、不锈钢板、硅钢片、彩涂板、
镀锌卷板、热轧带钢
管 材:焊管、不锈钢管、热镀锌管、冷镀锌管、无缝管、螺旋管、热轧无缝
附录:参考资料(网站) 1.大不列颠百科全书2011光盘版 条目——steel,stainless steel
2. 小木虫学术科研论坛(www.emuch.net) 3. 中国机械CAD论坛(www.jxcad.com.cn) 4. 维基百科中文站(http://zh.wikipedia.org) 条目——金属,主族金属,钢,不锈钢 5. 百度百科(http://baike.baidu.com/) 条目——钢,铁,不锈耐酸钢,不锈钢 6.中国轧钢网(www.zgzhagang.com)
7.冷轧技术论坛(www.lengzhajishu.5d6d.com)
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