钢铁专业名词解释钢铁专业名词解释根据冶炼时脱氧程序的不同,钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢沸腾钢沸腾钢为脱氧不完全的钢钢在冶炼后期不加脱氧剂(如硅、铝等) ,浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象(气体逸出) ,钢锭凝固后,蜂窝气泡分布在钢锭中,在轧制过程中这种气泡空腔会被粘合起来这类钢的特点是钢中含硅量很低,标准规定为痕量或不大于 0.07%,通常注成不带保温帽的上小下大的钢锭通常注成不带保温帽的上小下大的钢锭优点是钢的收率高(约提高 15%) ,生产成本低,表面质量和深冲性能好缺点是钢的杂质多,成分偏析较大,所以性能不均匀镇静钢镇静钢为完全脱氧的钢通常注成上大下小带保温帽的锭型通常注成上大下小带保温帽的锭型,浇注时钢液镇静不沸腾由于锭模上部有保温帽(在钢液凝固时作补充钢液用在钢液凝固时作补充钢液用) ,这节帽头在轧制开坯后需切除,故钢的收得率低,但组织致密,偏析小,质量均匀优质钢和合金一般都是镇静钢半镇静钢半镇静钢为脱氧较完全的钢脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间,浇注时有沸腾现象,但较沸腾钢弱这类钢具有沸腾钢和镇静钢的某些优点,在冶炼操作上较难掌握,但是碳素钢中此类钢是值得提倡和发展的生铁生铁是铁与及其它一些因素和合金一般生铁含铁 94%左右。
碳 4%左右其余为硅、锰、硫等少量元素随着高炉冶炼水平的提高,炼钢生铁含 Si 可达 0.1%-0.3%,S 亦可达 0.02%-0.04%,已经达到普普通钢的要求唯独生铁含碳量高因为高炉内主要是还原气氛存在大量焦炭,其中的一部分碳素必然渗入铁中,所以铁矿石经过高炉还原后只能得到生铁而不能进一步炼成钢不锈耐酸钢:不锈耐酸钢:根据工业上主要用途,不锈耐酸钢分为不锈耐酸钢分为不锈钢和耐酸两种在空气中能抵搞腐蚀的叫不锈钢;在各种侵蚀性强烈的介质中能抵搞腐蚀作用的钢叫耐酸钢不锈钢并不一定耐酸,而耐酸钢一般却有良好的不锈性能这类钢主要含铬、镍等合金元素,有和还含有少量的钼、钒、铜、锰、氮或其他元素铬含量有的高达 25%左右(含铬量在 13%以下的钢,只有在腐蚀不强烈的情况下才是耐蚀的) ,镍含量高达 20%左右这类钢主要用于制造化工设备、医疗器械、食品工业设备以及其他要求不锈的器件等碳素钢碳素钢是指钢中除含有一定量为了脱氧而加入的硅(一般不超过 0.40%)和锰(一般不超过 0.80%,较高含量可到 1.20%)等合金元素外,不含其他合金元素(残作元素除外)的钢根据含量的高低又大致可分成低碳钢(含碳量一般小于0.25%) ;中碳钢(含碳量一般在 0.25%-0.60%之间) ;高碳钢(含碳量一秀大于0.60%) 。
但它们之间并没有很严格的界限以弹簧钢弹簧钢主要含硅、锰、铬合金元素,专门用于制造螺旋簧、扭簧及其他形状弹簧,广泛用于飞机、铁道车辆、汽车和拖拉机等运输工具和其他工业产品上弹簧主要是在冲击、振动或受长期均匀的周期性交变应力的条件下使用因此,要求钢具有高的弹性极限,高的疲劳强度以及高的冲击韧性和塑性用于制造电器仪表和精密 仪器中和弹簧,还要求它具有较高的导电性耐高温和耐腐蚀性等这类钢多制成扁形材、盘条及钢丝等供使用单位再制作成扁形、螺旋形等各式弹簧并经热处理后使用,故对钢的表面性能及脱碳性能的要求比一钢较为严格高温合金:高温合金:凡在应力及高温(一般指 600~650 摄氏度以上)同时作用下,具有长时间抗蠕变能力与高的持久强度和高的抗蚀性的金属材料,称为耐热合金或高温合金常用的有铁基合金、镍基合金、钴基合金,还有铬基合金、钼基合金及其他合金等高温合金是制造燃汽轮机、喷气式发动机等高温下工作零部件的重要材料一、共析钢、亚共析钢、过共析钢1.共析钢碳溶解在铁的晶格中形成固溶体,碳溶解到 α——铁中的固溶体叫铁素体,溶解到 γ——铁中的固溶体叫奥氏体铁素体与奥氏体都具有良好的塑性当铁碳合金中的碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时,剩余出来的碳将与铁形成化合物——碳化铁(Fe3C)这种化合物的晶体组织叫渗碳体,它的硬度极高,塑性几乎为零。
从反映钢的组织结构与钢的含碳量和钢的温度之间关系的铁碳平衡状态图上可见,当碳的含量正好等于 0.77%时,即相当于合金中渗碳体(碳化铁)约占 12%,铁素体约占 88%时,该合金的相变是在恒温下实现的即在这种特定比例下的渗碳体和铁素体,在发生相变时,如果消失两者同时消失(加热时) ,如果出现则两者又同时出现,在这一点上这种组织与纯金属的相变类似基于这个原因,人们就把这种由特定比例构成的两相组织当作一种组织来看待,并且命名为珠光体,这种钢就叫做共析钢即含碳量正好是 0.77%的钢就叫做共析钢,它的组织是珠光体2.亚共析钢常用的结构钢含碳量大都在 0.5%以下,由于含碳量低于 0.77%,所以组织中的渗碳体量也少于 12%,于是铁素体除去一部分要与渗碳体形成珠光体外,还会有多余的出现,所以这种钢的组织是铁素体+珠光体碳含量越少,钢组织中珠光体比例也越小,钢的强度也越低,但塑性越好,这类钢统称为亚共析钢3.过共析钢工具用钢的含碳量往往超过 0.77%,这种钢组织中渗碳体的比例超过 12%,所以除与铁素体形成珠光体外,还有多余的渗碳体,于是这类钢的组织是珠光体+渗碳体这类钢统称为过共析钢二、有关钢材机械性能的名词1.屈服点(σs)钢材或试样在拉伸时,当应力超过弹性极限,即使应力不再增加,而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形,称此现象为屈服,而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设 Ps 为屈服点 s 处的外力,Fo 为试样断面积,则屈服点 σs =Ps/Fo(MPa),MPa称为兆帕等于 N(牛顿)/mm2, (MPa=106Pa,Pa:帕斯卡=N/m2)2.屈服强度(σ0.2)有的金属材料的屈服点极不明显,在测量上有困难,因此为了衡量材料的屈服特性,规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的 0.2%)时的应力,称为条件屈服强度或简称屈服强度 σ0.2 3.抗拉强度(σb)材料在拉伸过程中,从开始到发生断裂时所达到的最大应力值它表示钢材抵抗断裂的能力大小与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等设 Pb 为材料被拉断前达到的最大拉力,Fo 为试样截面面积,则抗拉强度 σb= Pb/Fo (MPa) 4.伸长率(δs)材料在拉断后,其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率5.屈强比(σs/σb)钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值,称为屈强比屈强比越大,结构零件的可靠性越高,一般碳素钢屈强比为 0.6-0.65,低合金结构钢为 0.65-0.75合金结构钢为 0.84-0.866.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高,耐磨性越好常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度⑴布氏硬度(HB)以一定的载荷(一般 3000kg)把一定大小(直径一般为 10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB) ,单位为公斤力/mm2(N/mm2)⑵洛氏硬度(HR)当 HB>450 或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量它是用一个顶角 120°的金刚石圆锥体或直径为 1.59、3.18mm 的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示:HRA:是采用 60kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等) HRB:是采用 100kg 载荷和直径 1.58mm 淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等) HRC:是采用 150kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等) ⑶维氏硬度(HV)以 120kg 以内的载荷和顶角为 136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度值(HV)三、有关钢的热处理的名词1.钢的退火将钢加热到一定温度并保温一段时间,然后使它慢慢冷却,称为退火。
钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度,经过保温后缓慢冷却的热处理方法退火的目的,是为了消除组织缺陷,改善组织使成分均匀化以及细化晶粒,提高钢的力学性能,减少残余应力;同时可降低硬度,提高塑性和韧性,改善切削加工性能所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力,又为后续工序作好准备,故退火是属于半成品热处理,又称预先热处理2.钢的正火正火是将钢加热到临界温度以上,使钢全部转变为均匀的奥氏体,然后在空气中自然冷却的热处理方法它能消除过共析钢的网状渗碳体,对于亚共析钢正火可细化晶格,提高综合力学性能,对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的3.钢的淬火淬火是将钢加热到临界温度以上,保温一段时间,然后很快放入淬火剂中,使其温度骤然降低,以大于临界冷却速度的速度急速冷,而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法淬火能增加钢的强度和硬度,但要减少其塑性淬火中常用的淬火剂有:水、油、碱水和盐类溶液等4.钢的回火将已经淬火的钢重新加热到一定温度,再用一定方法冷却称为回火其目的是消除淬火产生的内应力,降低硬度和脆性,以取得预期的力学性能回火分高温回火、中温回火和低温回火三类回火多与淬火、正火配合使用。
⑴调质处理:淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理高温回火是指在 500-650℃之间进行回火调质可以使钢的性能,材质得到很大程度的调整,其强度、塑性和韧性都较好,具有良好的综合机械性能⑵时效处理:为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化,常在低温回火后(低温回火温度 150-250℃)精加工前,把工件重新加热到 100-150℃,保持 5-20 小时,这种为稳定精密制件质量的处理,称为时效对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理,以消除残余应力,稳定钢材组织和尺寸,尤为重要5.钢的表面热处理⑴表面淬火:是将钢件的表面通过快速加热到临界温度以上,但热量还未来得及传到心部之前迅速冷却,这样就可以把表面层被淬在马氏体组织,而心部没有发生相变,这就实现了表面淬硬而心部不变的目的适用于中碳钢⑵化学热处理:是指将化学元素的原子,借助高温时原子扩散的能力,把它渗入到工件的表面层去,来改变工件表面层的化学成分和结构,从而达到使钢的表面层具有特定要求的组织和性能的一种热处理工艺按照渗入元素的种类不同,化学热处理可分为渗碳、渗氮、氰化和渗金属法等四种渗碳:渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。
也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层,再经过淬火和低温回火,使工件的表面层具有高硬度和耐磨性,而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性 渗氮:又称氮化,是指向钢的表面层渗入氮原子的过程其目的是提高表面层的硬度与耐磨性以及提高疲劳强度、抗腐蚀性等目前生产中多采用气体渗氮法氰化:又称碳氮共渗,是指在钢中同时渗入碳原子与氮原子的过程它使钢表面具有渗碳与渗氮的特性渗金属:是指以金属原子渗入钢的表面层的过程它是使钢的表面层合金化,以使工件表面具有某些合金钢、特殊钢的特性,如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等生产中常用的有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等型钢和线材型钢和线材一、型钢是一种有一定截面形状和尺寸的条型钢材 1.型钢分类 按照钢的冶炼质量不同,型钢分为普通型钢和优质型钢普通型钢按现行金属产品目录又分为大型型钢、中型型钢、小型型钢普通型钢按其断面形状又可分为工字钢、槽钢、角钢、圆钢等型钢的规格以反应其断面形状的主要轮廓尺寸来表示例如,圆钢的规格以直径的毫米数表示;下径 30 毫米的圆钢记作 Φ30;方钢的规格用边长毫米数表示;扁钢的规格以厚度*宽度毫米数表示;工字钢、槽钢的规格以高*腿宽*腰厚表示,有进也用号数表示,号数表示高度的厘米数,例如 10#工字钢就是高为 100 毫米的工字钢;角钢以边宽*边宽*边厚的毫米数表示,也可用号数表示。