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碳鋼的基礎知識大全
日期:2017-07-16 瀏覽:2197

碳鋼:把含碳量小于2.11%而不含有特意加入合金元素的鋼稱為碳素鋼,簡稱碳鋼。


常存元素對鋼性能的影響

碳鋼中除鐵和碳兩個主要元素外,煉鋼原料總是存在一定的雜質,而且在冶煉過程還會帶入一些雜質,如Si、Mn、P、S、非金屬夾雜物及氧、氮、氫等氣體。它們對鋼的性能和質量有一定的影響。


(1)錳(Mn)。錳主要來自煉鋼脫氧劑。脫氧后殘留在鋼中的錳可溶于鐵素體和滲碳體中,使鋼的強度和硬度提高。此外,錳還與硫形成MnS,從而減輕硫對鋼的有害作用。所以錳是鋼中的有益元素,其含量一般為0.25%~0.80%。


(2)硅(Si)。硅是煉鋼后期,以硅鐵脫氧劑進行脫氧反應后殘留在鋼中的元素。硅能溶于鐵素體,對鋼有一定的強化作用,所以硅是鋼中的有益元素。但由于含量少,故其強化作用不大,一般應控制在0.17%~0.37%之內。


(3)硫(S)。硫是由生鐵及燃料帶入鋼中的有害元素。它在鋼中與鐵生成化合物FeS,FeS與鐵形成共晶體(Fe+FeS),熔點低(985℃)。當鋼材加熱到1000~1200℃進行軋制或鍛造時,沿晶界分布的共晶體已經熔化,各晶粒間連接被破壞,導致鋼材開裂,這種現象稱為熱脆性。因此,硫是鋼中的有害元素,其含量不得超過0.05%。


(4)磷(P)。磷是由生鐵帶入鋼中的有害元素。磷部分溶解在鐵素體中形成固溶體,部分在結晶時形成脆性很大的化合物Fe3P,使鋼在低溫下(一般為100℃以下)的塑性和韌性急劇下降,這種現象稱為冷脆性。鋼中含磷量達到0.10%時,冷脆性就很嚴重了。因此,磷是鋼中的有害元素,一般鋼中含磷量控制在0.04%以下。


(5)非金屬夾雜物。鋼中的非金屬夾雜物有氧化物、硫化物和硅酸鹽等。這些夾雜物是煉鋼反應產生而未能完全排除,或是從爐渣、爐體、鑄錠設備等耐火材料中帶入的。非金屬夾雜物降低鋼的強度、塑性,因而夾雜物越少,鋼的質量越好。


碳鋼的分類

(1)按冶煉方法及設備分:a.平爐鋼 b.轉爐鋼 c.電爐鋼


(2)按冶煉澆注時脫氧劑與脫氧程度分


a.沸騰鋼:在冶煉末期和澆注前用錳鐵和少量鋁作脫氧劑進行輕微脫氧,使大量的氧留在鋼液中;在澆入錠模后,鋼中的氧與碳反應,產生大量CO氣泡而引起鋼液表面劇烈沸騰,故稱為沸騰鋼。


b.鎮靜鋼:鋼液澆注前相繼用錳鐵、硅鐵和鋁等脫氧劑進行充分脫氧,使鋼液澆入錠模后凝固時沒有CO氣泡產生,錠模內鋼液平靜,故稱為鎮靜鋼。


c.連鑄坯:鋼液經過連鑄機直接生產的鋼坯叫做連鑄坯。


d.半鎮靜鋼:鋼液脫氧程度不夠充分,介于沸騰鋼和鎮靜鋼之間,澆注時產生輕微沸騰,鋼的組織和性能也介于鎮靜鋼和沸騰鋼之間。


(3)按含碳量分類


a.低碳鋼:鋼的碳含量wc<0.25% 。


b.中碳鋼:鋼的碳含量介于0.25%~0.60%之間(wc=0.25%~0.60%)。


c.高碳鋼:鋼的碳含量wc>0.60% 。


(4)按碳鋼的質量分類,這種分類方法主要根據碳鋼中所含有害雜質S、P的質量分數分類。


a.普通碳素鋼:ws≤0.050%、wp≤0.045%。


b.優質碳素鋼:ws≤0.035%、wp≤0.035%。


c.高 級優質碳素鋼:ws≤0.025%、wp≤0.025%。


d.特技優質碳素鋼:ws≤0.015%、wp≤0.025%。

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