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常用钢材种类和用途?

分类: 材料加工 浏览量: 留言数: 214

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一、钢材定义

1. 定义:

国家标准GB/T 13304-91《钢分类》描述:“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。”

2.相关性能参数

屈服点

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。

抗拉强度

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。

二、常用钢材分类和用途

第一种分类方法,按常用用途类别分类

1.碳钢

碳钢也叫碳素钢,是含碳量c小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。

按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种。按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(c≤0.25%),中碳钢(c=0.25%-0.6%)和高碳钢(c>0.6%)

按磷、硫合量可以把碳素钢分为普通碳素(结构)钢(含磷、硫较高)、优质碳素钢(含磷、硫较低)和高级优质钢(含磷、硫更低)。一般碳钢中,含碳量越高则硬度越高,强度也就高,但塑性延展性降低。

2、普通碳素结构钢

简称碳素钢,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“屈”字的汉语拼音字首。数字表示屈服点数值,例如Q275表示屈服点为275Mpa,若牌号后面标注字母A、B、C、D,则表示钢材质量等级不同,含S、P的量依次降低,钢材质量依次提高。若在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢,标注“b”为半镇静钢,不标注“F”或“b”者为镇静钢。例如Q235—AF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。

碳素钢价格便宜,是工程和建筑上使用最广泛的钢材。如低温低压锅炉省煤器和空气预热器用管材。Q235a钢碳常用于各种水管道,最高使用温度350℃。

GB/700是碳素结构钢的执行标准。此类钢一般由转炉或平炉冶炼,其主要原料为铁水加废钢,钢中硫、磷含量高于优质碳素结构钢,一般硫≤0.050%,磷≤0.045%。由原料带入钢中的其他合金元素含量,如铬、镍、铜一般不超过0.30%。

碳素结构钢一般情况下都不经热处理,而在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低,焊接性能好,塑性、韧性好,有一定强度,常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等。用于桥梁、建筑等结构和制造普通铆钉、螺钉、螺母等零件。Q255和Q275钢碳的质量分数稍高,强度较高,塑性、韧性较好,可进行焊接,通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件。

3、优质碳素结构钢

这类钢必须同时保证化学成分和力学性能。其牌号是采用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数(с*10000)。例如45钢表示钢中平均碳的质量分数为0.45%;08钢表示钢中平均碳的质量分数为0.08%。20钢表示钢中平均碳的质量分数为0.17%-0.22%。

20钢是管材中用途最广泛的钢材,用于锅炉省煤器和空气预热器,其他各种蒸汽压缩空气和水等各种用途的管道。承压强度较高、寿命长、加工焊接性能好,广泛用于工业、农村、采矿等各行各业。

关于20钢,各种国标规定较多。影响较大的标准有:GB3087,又叫低中压锅炉用无缝管(GB3087-2008)是用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拔(轧)无缝管。 也可以用于其他用途。20G是锅炉用管材如水冷壁上升管,过热蒸汽低温段管道;20g是锅炉用板材,如汽包锅筒筒体卷筒用板材。g/G表示锅炉用的。

GBT699—2015优质碳素结构钢。GB∕T 711-2017 优质碳素结构钢热轧钢板和钢带。

优质碳素结构钢主要用于制造机器零件。一般都要经过热处理以提高力学性能。根据碳质量分数不同,有不同的用途。08、08F、10、10F钢,塑性、韧性高,具有优良的冷成形性能和焊接性能,常冷轧成薄板,用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件,如汽车身、拖拉机驾驶室等;15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件,如活塞销,样板等;30、35、40、45、50钢经热处理(淬火+高温回火)后具有良好的综合力学性能,即具有较高的强度和较高的塑性、韧性,用于制作轴类零件,例如40、45钢常用于制造汽车、拖拉机的曲轴、连杆、一般机床主轴、机床齿轮和其他受力不大的轴类零件;55、60、65钢热处理(淬火+中温回火)后具有高的弹性极限,常用于制作负荷不大、尺寸较小(截面尺寸小于 12~15mm)的弹簧,如调压和调速弹簧、柱塞弹簧、冷卷弹簧等。

4、碳素工具钢

碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢,含碳量在0.65%-1.35%范围内,其生产成本低,原料来源易取得,切削加工性良好,热处理后可以得到高硬度和高耐磨性,所以是被广泛采用的钢种,用来制造各种刃具、模具、量具。但这类钢的红硬性差,即当工作温度大于250℃时,钢的硬度和耐磨性就会急剧下降而失去工作能力。另外,碳素工具钢如制成较大的零件则不易淬硬,而且容易产生变形和裂纹。

碳素工具钢主要分以下T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13、T8Mn等型号。

5、合金钢

在钢中除含有铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外,还含有一定量的合金元素。钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、铬、钒、钛、铌、硼、铅、稀土等其中和一种或几种,这种钢叫合金钢。各国的合金钢系统随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同,国外以往曾发展镍、铬钢系统,我国则发展以硅、锰、钒、钛、铌、硼、稀土为主的合金钢系统。

合金钢在钢的总产量中约占百分之十几,一般是在电炉中冶炼的。按用途可以把合金钢分为8大类,它们是:

合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢,电工用硅钢。

6、普通低合金钢

普通低合金钢是一种含有少量合金元素(多数情况下其总量不超过3%)的普通合金钢。这种钢的强度比较高,综合性能比较好,并具有耐腐蚀性、耐磨、耐低温以及较好的切削性能、焊接性能等在大量节约稀缺合金元素(如镍、铬)条件下,通常1t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超过碳素钢。普通低合金钢可以用一般冶炼方法在平炉、转炉中冶炼,成本也和碳素钢接近。

如15CrMo,含Cr和Mo各约0.6-1.2%,可用于锅炉过热蒸汽管道,使用温度可达510℃。12 Cr1MoV-g,使用温度可达560℃,可用于发电厂用锅炉过热蒸汽管道。

合金结构钢主要分以下20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl等型号。

7、弹簧钢

弹簧钢在冲击、振动或长期交变应力下使用,所以要求弹簧钢有高的抗拉强度、弹性极限、高的疲劳强度。在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性、不易脱碳、表面质量好等。

碳素弹簧钢即含碳量c在0.6%-0.9%范围内的优质碳素结构钢(包括正常和较高含锰量的)。

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si(1.3%-2.8%)提高性能;另外还有铬、钨、钒的合金弹簧钢。近年来,结合我国资源,并根据汽车、拖拉机设计新技术的要求,研制出在硅锰钢基础上加入硼、铌、钼、等元素的新钢种,延长了弹簧的使用寿命,提高了弹簧钢质量。

弹簧钢分65Mn、55Si2Mn、60Si2Mn(A)、30W4Cr2VA等型号。

8、轴承钢

轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力,所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性,以及高的弹性极限.对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格。

轴承钢又称高碳铬钢,含碳c为1%左右,含铬量cr为0.5%-1.65%。轴承钢又分为高碳铬轴承钢、无铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、中高温轴承钢及防磁轴承钢六大类。

9、不锈钢

   不锈耐酸钢简称不锈钢,它是由不锈钢和耐酸钢两大部分组成的。简言之,能抵抗大气腐蚀的钢叫不锈钢,而能抵抗化学介质(如酸类)腐蚀的钢叫耐酸钢。一般说来,含铬量cr大于12%的钢就具有了不锈钢的特点; 在不锈钢按热处理后的显微组织又可分为五大类:即铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢及沉淀硬化不锈钢。

  不锈钢主要分0(1)Cr18Ni9、00Cr18Ni10、0(1)18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni10Ti、00Cr17Ni14Mo2等型号。

三、按标准分类

(一)型材

  1. 起重机钢轨(GB3426-82) 2.铁路钢轨(GB2585-81) 3.轻轨(GB11264-89) 4.热轧钢筋(GB1499-84) 5.预应力混凝土用热处理钢筋(GB4463-84) 以下略

(二)板材

  1. 优质碳素厚钢板(GB711-88) 2.造船用结构钢(GB712-88) 3.压力容器和多层压力容器用厚钢板(GB6654-86) 4.低温压力容器用低合金厚钢板(GB3531-83) 5. 耐候结构钢标准 GB/T 4171-2008以下略

(三)管材

  1. 结构用无缝钢管(GB8162-87) 2.冷拔或冷轧精密无缝钢管(GB3639-83) 3.化肥设备用高压无缝钢管(GB6479-86) 4.锅炉用高压无缝钢管(GB5310-85) 5.锅炉用低中压无缝钢管(GB3087-82)(YB(T)33-86) 以下略

(四)丝材

  1. 焊接用钢丝(GB1300-77)(GB4242-84) 2.碳素弹簧钢丝(GB4357-89) 3.铬钒弹簧钢丝(GB5219-85) 4.重要用途的弹簧钢丝(GB4359-89) 5.轴承保持器用碳素结构钢丝(GB5955-86)。以下略

(五)高温、耐蚀及精密合金牌号和用途

  1. 高温合金(GBn175-82) 2.耐蚀合金(GBn271-88) 3.精密合金GBn291-89

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