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碳钢也叫碳素钢,是含碳量(wc)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(wc≤0.25%),中碳钢(wc 0.25%~0.6%)和高碳钢(wc >0.6%)。按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢(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,强度也越高,但塑性降低。
T10A碳素结构钢
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-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。
T10A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。
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(wс×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%,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。根据碳的质量分数不同,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 。
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、稀土等其中的一种或几种,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 。



60Si2CrA弹簧钢板60Si2CrA圆钢属于高强度弹簧钢

60Si2CrVA高强度弹簧钢。淬透性高,热处理工艺性能好。因强度高,卷制弹簧后应及时处理内应力 制造载荷大的重要大型弹簧。60Si2CrA可制汽轮机汽封弹簧、调节弹簧、冷凝器支承弹簧、高压水泵碟形弹簧等。60Si2CrVA钢还制作极重要的弹簧,如常规武器取弹钩弹簧、破碎机弹簧。
60Si2CrA弹簧钢GB/T 1222-2007本标准规定了热轧、锻制、冷拉弹簧钢的订货内容、尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书等。本标准适用于直径或边长不大于100mm的弹簧钢圆钢和方钢(以下简称棒材)、厚度不大于40mm的弹簧钢扁钢、直径不大于25mm的弹簧钢盘条(不包括油淬-回火弹簧钢丝盘条(YB/T 5365))。经供需双方协商,也可供应直径或边长大于100mm的棒材、厚度大于40mm的扁钢和直径大于25mm的盘条。本标准规定的牌号及化学成分也适用于钢锭、钢坯及其制品。

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弹簧钢要求较高的强度和疲劳极限,一般在淬火+中温回火的状态下使用,以获得较高的弹性极限。热处理工艺技术对弹簧内在质量有着至关重要的影响。因此,如何进一步提高弹簧疲劳寿命,需进一步研究,尤其是化学表面改性热处理、喷丸强化等都对弹簧疲劳寿命产生重要影响。为进一步强化气门弹簧的表面强度、增加压应力、提高疲劳寿命,气门弹簧成形后,要进一步经过渗氮、低温液体碳氮共渗或硫氮共渗处理,然后经喷丸强化。例如,日本将f4mm的si-cr油淬钢丝经450℃×4.5h低温体碳氮共渗与经400℃×15min中温回火进行对比,其疲劳极限可提高240mpa。氮的渗入,不仅了脱碳的不良影响,而且还提高了残余压应力,同时经渗氮和低温液体碳氮共渗的气门弹簧高温强度提高,150℃时的变形量为0.2%(规定值为0.5%),250℃的变形量为0.56%,提高了气门弹簧的热稳定性和抗松弛稳定性,但渗氮和液体碳氮共渗时间应严格控制,否则会形成网状硫化物和网状氮化物,反而会降低其疲劳强度。

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气门弹簧提高强度的方法还可以选择喷丸,经生产实践表面气门弹簧喷丸可用两种丸粒,一种直径为0.8mm,其显微硬度为720hv0.2,另一种直径0.25mm,其显微硬度为800hv0.2,三次喷丸可达到较好的强化效果,又可使表面质量得到改善。
合金化
碳是钢中的主要强化元素,对弹簧钢的影响往往超过其他合金元素。根据使用要求,弹簧钢材料应是中高碳的合金钢。当今世界各国普遍采用的弹簧钢,含碳量绝大部分在0.45%~0.65%。

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为了克服弹簧钢强度提高后韧性和塑性降低的难题,也有降低碳含量的趋势。中国对低碳马氏体弹簧钢进行了深入的研究,如28mnsib、35mnsib等,其碳含量在0.30%左右。实践表明,这些弹簧钢可以在低温回火的板条状马氏体组织下使用,有足够强度和优良的综合力学性能,尤其是塑性、韧性极好。日本研究开发的几种高强度弹簧钢,如uhs1900、vhs2000、nd120s、nd250s等,碳含量均在0.40%左右。
合金元素在弹簧钢中的主要作用是提高力学性能、改善工艺性能及赋予某些特殊性能(如耐高温、耐蚀)等。
很多弹簧钢以硅为主要合金元素,它是对弹减抗力影响 的合金元素,这主要是由于硅具有强烈的固溶强化作用;同时,硅能抑制渗碳体在回火过程中的晶核形成和长大,改变回火时析出碳化物的数量、尺寸和形态,提高钢的回火稳定性。目前,国内钢材牌号中wsi为1.8%~2.2%,是现有标准中含硅 的弹簧钢。但硅含量如果过高,将促进钢在轧制和热处理过程中的脱碳和石墨化倾向,并且使冶炼困难和易形成夹杂物,因此,过高硅含量弹簧钢的使用仍需慎重。

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由于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,以铬为主要强化元素的弹簧钢50crv使用较广泛。
60Si2CrA圆钢化学成分锰是提高淬透性有效的合金元素,它溶入铁素体中有固溶性化作用。研究表明,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,但当wmn超过1.5%时,韧性明显下降,这在选择弹簧钢时应优先考虑的。
钼可以提高钢的淬透性,防止回火脆性,改善疲劳性能,现有标准中加钼的弹簧钢不多,加入量一般在0.4%以下。
钒是强碳化物形成元素,固态下所析出的细小弥散的mc型碳化物具有很强的沉淀强化效果。在35crmnb钢中加入0.11%v,可显著提高钢的淬透性,还发现钒能有效降低35simnb钢的脱碳敏感性,认为这与钒降低钢中有效固溶碳、防止晶粒长大和阻止晶界扩散并提高抗氧化性有关。

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查信息20Mn2圆钢、20Mn5钢板百科知识

热轧钢板、带产品,是以板坯(主要为连铸坯)为原料,经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。从精轧 一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度,由卷取机卷成钢带卷,冷却后的钢带卷,根据用户的不同需求,经过不同的精整作业线(平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装及标志等)加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。由于热连轧钢板产品具有强度高,韧性好,易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能,因而北广泛应用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。随着热轧尺寸精度、板形、表面质量等控制新技术的日益成熟以及新产品的不断问世,热连轧钢板、带产品得到了越来越广泛的应用并在市场上具有越来越强的竞争力。一般说明热连轧钢板产品,钢种规格品种繁多,用途广泛,从一般的工程结构至汽车、桥梁、船舶、锅炉压力容器等制造,都得到大量使用。各种不同用途,对钢板的材质性能、表面质量及尺寸、外形精度等要求也各不相同,因此,必须对热轧钢板产品的品种、材质、特性及其用途有所了解,才能做到经济、合理利用。

查信息20Mn2圆钢、20Mn5钢板百科知识力学性能名词术语
( 1 )力学性能: 钢板的力学性能式指钢板在受力作用下所显示与弹性或非弹性反应相关或涉及应力——应变关系的性能。抗拉强度、屈服点、伸长率及冲击吸收功是表示热轧钢板力学性能的主要指标。其大小表示钢材抵抗各种作用的能力的大小,是评定钢板材料质量的主要判据,也是钢板制件设计时选材和进行强度计算的主要依据。
( 2 )力学性能实验: 测定热轧钢板力学性能的实验主要有拉伸试验及冲击试验等。
( 3 )屈服强度: 试样在拉伸过程中,负荷不增加或开始有所降低而试样仍能继续伸长(变形)时的应力。钢材的屈服强度愈低,产生 变形所需的力愈小,即愈容易成形加工。
( 4 )抗拉强度: 试样拉伸时,在拉断前所承受的 应力。当材料所受的外应力大于其抗拉强度时,将会发生破裂,因此,钢板材料的抗拉强度愈大,则表示它愈能承受大的外应力而不断裂。
( 5 )伸长率: 试样在拉断后,其标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比。伸长率的比数愈大,则表示材料在受力破坏前可以经受 变形的性能(塑性)愈好;反之则塑性愈差。
( 6 )冲击功 (冲击吸收功):冲击试验时,规定形状和尺寸的试样在冲击力一次作用下折断时所吸收的功,冲击功的大小,表示金属材料对冲击负荷的抵抗能力。冲击功愈高,则材料抗突然脆断的能力愈强。
查信息20Mn2圆钢、20Mn5钢板百科知识热连轧钢板产品的选用
1 )力学性能与可成形性及使用性能的关系
    要使钢板获得所需的形状,必须使其 变形,所采取的工艺可以是局部或整体弯曲、深冲、张拉或这些成型方法的组合。
( 1 )薄钢板的屈服强度表示出成形后的可成形性和强度,对普通碳素钢板的成形,屈服点值过高,常常有可能发生过大的回弹、成形时容易破断,磨具磨损快以及由于塑性不良而出现缺陷。然而材料的屈服点小于 140Mpa 时,又可能经受不住成形过程中施加的应力,对用于较复杂或复杂成形加工或冲压加工的钢板,通常要求具有比较低的屈服强度值,而且屈服比值愈小,由钢板的成形性能愈好。
( 2 )中厚板的冷态可成形性与材料的屈服强度和伸长率有直接关系。屈服强度值愈低,产生 变形所需的应力愈小;伸长率值愈高,高的延展性可以允许承受大的变形量而不致断裂。
( 3 )对用于建筑结构、桥梁及机械结构件的钢板,为防止构件断裂,要求钢板材料具有特点的抗拉强度,而为防止构件变形,又要求钢板材料具有一定的屈服强度,因此对这类用途的钢材都要求规定抗拉强度、屈服强度的小值或范围值。
( 4 )对用于承受冲击负荷变形,例如船舶、桥梁、石油、天然气管线用钢板,为防止其使用中发生脆性断裂,又要求其具有一定足够高的冲击韧性 - 冲击功值。
查信息20Mn2圆钢、20Mn5钢板百科知识钢板品种类别的选用 .
    热连轧钢板产品包括带(卷)及由其剪切而成的钢板。而钢带(卷)又可分为直发卷及精整卷(分卷,平整分卷及纵切带卷)。
    由于直发卷未经重卷,未切除钢带头尾尺寸变化部分并且未经矫直和平整,因此直发卷带有舌头和鱼尾,并且容易发生头尾厚度、宽度不均,边部浪形,折边、塔形以及开卷后出现折皱(腰折)等缺陷,因此对钢板的表面质量,板形要求比较高的用途而言,不宜选用热轧直发卷,而应选用经过精整线重卷、平整的平整卷。
采用水热法,以九水硅酸钠和六水氯化镱为原料,以去离子水为介质,以NaF为矿化剂,一步制备出高纯硅酸镱粉体.采用XRD、SEM等手段,研究了水热温度、水热时间等水热条件对硅酸镱粉体的晶相结构以及微观形貌的影响,并对水热法合成硅酸镱粉体的机理进行了分析, 将粉体压制成块,表征了所制备粉体的热胀系数。结果表明,在230℃-250℃保温24 h以上可获得高纯、均匀的硅酸镱粉体。当镱硅摩尔比例分别为0.95和1.90时,可分别获得高纯相的焦硅酸镱(Yb2Si2O7)和单硅酸镱(Yb2SiO5),在1200℃的平均热胀系数分别为3.0×10-6/K和4.3×10-6/K,导热系数在1300℃以下均低于4.8W/(m·K),对SiCf/SiC复合材料具有良好的热匹配性能和隔热性能,满足环境障涂层对粉体材料的应用要求。

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