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钢材的特性、分类与生产

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钢材的特性、分类与生产_第1页
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广东贝克洛幕墙门窗系统有限公司贝克洛公司文件研发部 目录 钢的应用 钢的特点与分类￿￿￿￿钢的生产￿￿￿￿钢的相关标准1234 钢的应用“鸟巢”方案展现了一个新颖、独特、庞大的异型钢结构建筑物,该方案消耗4.2万吨各类钢材,最长的一条钢梁达300米,平均钢梁长度将在50至180米之间,巨型体育场的形象完美纯真,外观即结构,犹如树枝织成的鸟巢,其灰色矿质般的钢网以透明的膜材料覆盖,其中包含着一个土红色的碗状体育场看台国家体育场在奥运会比赛时容纳近10万名观众,“鸟巢”将不仅为2008年奥运会树立一座独特的历史性的标志性建筑,而且在世界建筑发展史上也将具有开创性意义,将为21世纪的中国和世界建筑发展提供历史见证￿ 钢的应用需要突出部分的文字内容国贸三期,位于中国北京,2007年建成,高330米,74层,2008年8月16日竣工,投资总额约8亿美元,占地6.27公顷,总建筑规模达54万平方米,并且与国贸一期、二期一起构成110万平方米的建筑群,成为全球最大的国际贸易中心￿￿ 钢的应用需要突出部分的文字内容占地￿197000平方米总建筑面积约55万平方米,最高建筑234米,2009年竣工,工程建安总投资约50亿元人民币。

央视大厦这座别具一格、标新立异的环形钢结构建筑,推动中国高层建筑结构体系和结构思想的创新和发展 钢的应用需要突出部分的文字内容建于1886年,埃菲尔铁塔是为了纪念1889年法国大革命100周年和随后的1900￿年万国博览会而建造的,由建筑设计师埃菲尔设计,铁塔高320￿米,共分3￿层除了四个脚是用钢筋水泥之外,全身都用钢铁构成,塔身总重量7000吨 钢的应用 钢的特点与分类￿￿￿￿钢的生产￿￿￿￿钢的相关标准1234 钢的特点与分类￿￿￿￿￿￿￿钢,是以铁为主要元素、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%钢的化学成分可以有很大变化,只含碳元素的钢称为碳素钢(碳钢)或普通钢;在实际生产中,钢往往根据用途的不同,含有不同的合金元素,比如:锰、镍、钒等等,所以钢的密度也随之浮动,一般情况,钢的密度取7.85x10³Kg/m³人类对钢的应用和研究历史相当悠久,但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前,钢的制取都是一项高成本低效率的工作如今,钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一,是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。

可以说钢是现代社会的物质基础￿￿￿￿￿￿1996年钢产量突破亿吨,之后钢产量一直居世界第一位,2011年国内粗钢产量达6.83亿吨 钢的种类繁多,主要用于混凝土结构、钢结构等 钢的特点与分类 ￿￿￿￿￿￿￿￿￿1、强度高:表现在抗拉、压、弯、剪强度高;钢材(Steel):是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成所需要的各种形状、尺寸和性能的材料钢材有以下几大特点: ￿￿￿￿￿￿￿￿￿2、塑性好:有较好的塑性变形能力; ￿￿￿￿￿￿￿￿￿3、韧性好:能承受较高的冲击载荷; ￿￿￿￿￿￿￿￿￿4、品质均匀,性能可靠; ￿￿￿￿￿￿￿￿￿6、可进行热处理,提高机械性能 ￿￿￿￿￿￿￿￿￿5、可焊接、铆接、切割,便于运输安装装配; 钢的特点与分类钢材是国家建设必不可少的重要物资,应用广泛、品种繁多,钢的分类方法也多种多样￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿1.￿按品质分类:￿￿￿￿a、普通钢￿￿钢中含杂质元素较多,含硫量ws一般≤O.05%,含磷量wP≤0.045%,如碳素结构钢、低合金结构钢等￿￿￿￿￿b、优质钢￿￿钢中含杂质元素较少,含硫及磷量ws、wp,一般均≤0.04%,如优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢和合金工具钢、弹簧钢、轴承钢等￿。

这类钢主要保证力学性能,故其牌号体现其力学性能,用Q+数字表示,其中“Q”为屈服点,例如Q235-A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢,Q235-c表示屈服点为235MPa的c级镇静钢一般情况下都不经热处理￿低合金钢是一种含有少量合金元素(多数情况下其总量w总不超过3%)的普通合金钢这种钢的强度比较高,综合性能比较好,并具有耐腐蚀、耐磨、耐低温以及较好的切削性能、焊接性能等通常lt普通低合金钢可顶1.2—1.3t碳素钢使用,其使用寿命和使用范围更是远远超过碳素钢￿￿￿￿￿c、高级优质钢￿￿钢中含杂质元素极少,含硫量ws一般≤O.03%,含磷量wP≤0.035%,如合金结构钢和工具钢等高级优质钢在钢号后面,通常加符号“A”或汉字“高”以便识别 钢的特点与分类2、按含碳量分类:￿￿￿￿a、低碳钢￿￿碳含量小于0.25%的非合金钢￿其强度低、硬度低而软,故又称软钢￿,易于接受各种加工如锻造,,焊接和切削,￿常用於制造链条,￿铆钉,￿螺栓,￿轴等,大多不经热处理用于工程结构件,它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢￿￿￿￿￿￿￿￿b、中碳钢￿￿碳含量在0.25%~0.6%范围内的非合金钢。

具有一定的塑性、韧性和强度,切削性良好,调质处理后有很好的综合力学性能￿中碳钢主要用于制造较高强度的运动零件,如空气压缩机、泵的活塞,蒸汽透平机的叶轮,重型机械的轴、蜗杆、齿轮等等,表面耐磨的零件,曲轴、机床主轴、滚筒、钳工工具等等￿￿￿￿c、高碳钢￿￿碳含量大于0.6%的非合金钢常称工具钢￿,具有高的强度和硬度、高的弹性极限和疲劳极限￿切削工具如钻头,￿丝攻,￿铰刀等￿ 钢的特点与分类不锈钢特点:不锈钢￿￿在大气和酸、碱、盐等腐蚀性介质中呈现钝态、耐蚀而不生锈的高铬(一般为12%~30%)合金钢￿￿￿￿￿￿￿￿不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低,因此,大多数不锈钢的含碳量均较低,最大不超过1.2%不锈钢中的主要合金元素是Cr(铬),只有当Cr含量达到一定值时,钢才有耐蚀性因此,不锈钢一般Cr(铬)含量至少为10.5%不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si等元素￿￿￿￿￿￿￿不锈钢是建筑用金属材料中强度最高的材料之一由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性,所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身,易于部件的加工制造,可满足建筑师和结构设计人员的需要。

￿ 钢的特点与分类不锈钢牌号:￿￿ ￿￿类类￿￿￿￿￿￿￿￿别别￿ ￿牌号系列牌号系列Cr-Mn-Ni系,奥氏体不锈钢,具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能￿200200Cr-Ni系￿,奥氏体不锈钢,具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能￿300300Cr系￿,铁素体和马氏体不锈钢,耐磨性好,抗腐蚀性较差￿,用于饰品、刀具等400400耐热铬合金钢,具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化性能,用于锅炉喷嘴￿、冶金炉门等500500马氏体沉淀硬化不锈钢￿,具有高强度、硬度和抗腐蚀等特性,用于海上平台、涡轮机叶片、核废物桶等600600 钢的特点与分类弹簧钢特点:￿￿￿￿￿￿￿弹簧钢主要是有好的弹性,由于它是在动载荷环境条件下工作的,所以对制造弹簧的材质最主要的应有高的屈服强度;在承受重载荷时不引起塑性变形;应有高的疲劳强度,在载荷反复作用下具有长的使用寿命;并有足够的韧性和塑性,以防在冲击力作用下突然脆断￿￿￿￿￿￿￿￿￿根据GB/T￿13304￿标准,弹簧钢按照其化学成分分为非合金弹簧钢(碳素弹簧钢)和合金弹簧钢￿￿￿￿￿￿￿￿a、碳素弹簧钢￿,碳含量(质量分数)一般在0.62%~0.90%按照其锰含量又分为一般锰含量(质量分数)￿(0.50%~0.80%)如65、70、85和较高锰含量(质量分数)￿(0.90~1.20%),如65Mn两类。

￿￿ 钢的特点与分类￿￿￿￿￿￿￿合金弹簧钢主要是硅锰系钢种,它们的含碳量稍低,主要靠增加硅含量Wsi提高性能;另外还有硌、钨、钒的合金弹簧钢￿￿￿￿￿￿￿￿b、合金弹簧钢￿,是在碳素钢的基础上,通过适当加入一种或几种合金元素来提高钢的力学性能、淬透性和其他性能,以满足制造各种弹簧所需性能的钢￿￿ 1)、硅 合金弹簧钢中,硅为主要合金元素,是对弹减抗力影响最大的合金元素,硅具有强烈的固溶强化作用￿￿￿￿￿￿￿￿2)、铬￿￿能够显著提高钢的淬透性,阻止si-cr钢球化退火时的石墨化倾向,减少脱碳层,因此是弹簧钢中的常用合金元素的固溶强化作用￿￿￿￿￿￿￿￿3)、锰￿￿是提高淬透性最有效的合金元素,它溶入铁素体中有固溶性化作用wmn必须大于0.5%,以使淬火时弹簧钢心部完全较变为马氏体脱碳层,因此是弹簧钢中的常用合金元素的固溶强化作用￿ 钢的应用 钢的特点与分类￿￿￿￿钢的生产￿￿￿￿钢的相关标准1234 钢的生产钢铁制造业一般可分为长流程和短流程 长流程包括原料供应、炼铁、炼钢、轧钢等生产工序,其特点是生产流程长,任何一个环节出现问题都有可能影响整个生产的正常进行。

短流程是炼钢、轧钢等生产工序,没有了炼铁的过程￿￿￿￿￿￿￿无论长流程还是短流程,炼钢到轧钢都是提高钢铁企业产品质量的关键钢铁制造业的加工对象是高温液体或高温固体,时间和温度条件以及整个生产过程的工序衔接非常重要这样一个连续而离散混合的生产过程,包括许多的物理、化学变化,每个环节都要受到生产与管理的控制 钢的生产碳钢生产流程:铁水预处理合金元素发生反应容量小、成本高 钢的生产 不同的钢材,有不同是用法,根据市场需求,钢材有一下几种供货状态:钢的供货状态:￿￿￿￿￿￿￿a、热轧状态￿￿钢材在热轧或锻造后不再对其进行专门热处理,冷却后直接交货,称为热轧或热锻状态,热轧(锻)的终止温度一般为800~900℃,之后一般在空气中自然冷却,因而热轧(锻)状态相当于正火处理所不同的是因为热轧(锻)终止温度有高有低,不像正火加热温度控制严格,因而钢材组织与性能的波动比正火大目前不少钢铁企业采用控制轧制,由于终轧温度控制很严格,并在终轧后采取强制冷却措施,因而钢的晶粒细化,交货钢材有较高的综合力学性能无扭控冷热轧盘条比普通热轧盘条性能优越就是这个道理,热轧(锻)状态交货的钢材,由于表面覆盖有一层氧化铁皮,因而具有一定的耐蚀性,储运保管的要求不像冷拉(轧)状态交货的钢材那样严格,大中型型钢、中厚钢板可以在露天货场或经苫盖后存放￿ 钢的生产￿￿￿￿￿￿￿b、冷轧状态￿￿经冷拉、冷轧等冷加工成型的钢材,不经任何热处理而直接交货的状态,称为冷拉或冷轧状态。

与热轧(锻)状态相比,冷拉(轧)状态的钢材尺寸精度高、表面质量好、表面粗糙度低,并有较高的力学性能,由于冷拉(轧)状态交货的钢材表面没有氧化皮覆盖,并且存在很大的内应力,极易遭受腐蚀或生锈,因而冷拉(轧)状态的钢材,其包装、储运均有较严格的要求,一般均需在库房内保管,并应注意库房内的温湿度控制￿￿￿￿￿￿￿￿c、正火状态￿￿钢材出厂前经正火热处理,这种交货状态称正火状态由于正火加热温度(亚共析钢为Ac3+30~50°C,过共析钢为Accm+30~50°C)比热轧终止温度控制严格,因而钢材的组织、性能均匀与退火状态的钢材相比,由于正火冷却速度较快,钢的组织中珠光体数量增多,珠光体层片及钢的晶粒细化,因而有较高的综合力学性能,并有利于改善低碳钢的魏氏组织和过共析钢的渗碳体网状,可为成品的进一步热处理做好组织准备碳结钢、合结钢钢材常采用正火状态交货某些低合金高强度钢如14CrMnMoVB钢为了获得贝氏体组织,也要求正火状态交货￿￿ 钢的生产￿￿￿￿￿￿￿d、退火状态￿￿钢材出厂前经退火热处理,这种交货状态称为退火状态退火的目的主要是为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力,并为后道工序作好组织和性能上的准备,合金结构钢、保证淬透性结构钢、冷镦钢、轴承钢、工具钢、汽轮机叶片用钢、铁索体型不锈耐热钢的钢材常用退火状态交货￿。

￿￿￿￿￿￿￿￿e、高温回火状态￿￿钢材出厂前经高温回火热处理,这种交货状态称为高温回火状态高温回火的回火温度高,有利于彻底消除内应力,提高塑性和韧性,碳结构、合金钢、保证淬透性结构钢钢材均可采用高温回火状态交货某些马氏体型高强度不锈钢、高速工具钢和高强度合金钢,由于有很高的淬透性以及合金元素的强化作用,常在淬火(或回火)后进行一次高温回火,使钢中碳化物适当聚集,得到碳化物颗粒较粗大的回火索氏体组织(与球化退火组织相似),因而,这种交货状态的钢材有很好的切削加工性能￿ 钢的生产￿￿￿￿￿￿￿f、固溶处理状态￿￿钢材出厂前经固溶处理,这种交货状态称为固溶处理状态这种状态主要适用于奥氏体型不锈钢材出厂前的处理通过固溶处理,得到单相奥氏体组织,以提高钢的韧性和塑性,为进一步冷加工(冷轧或冷拉)创造条件,也可为进一步沉淀硬化做好组织准备 钢的应用 钢的特点与分类￿￿￿￿钢的生产￿￿￿￿钢的相关标准1234 钢的相关标准￿￿￿￿￿￿￿钢的分类标准:￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿GB/T￿13304-1991￿￿￿￿￿￿￿碳素结构钢标准:￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿GB/T￿700-2006￿￿￿￿￿￿￿低合金高强度结构钢标准:GB/T￿1591-1994￿￿￿￿￿￿￿不锈钢棒标准:￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿GB￿1220-2007￿￿￿￿￿￿￿弹簧钢标准:￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿GB/T1222-2007 。

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