鋼材料的基礎知識詳述(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 時為低合金鋼。　　、銅、鉬、鎳四種元素，有其中兩種、三種或四種元素同時規定在鋼中時，對于低合金鋼應同時考慮這些元素中每種元素的規定含量，所有這些元素的規定含量總和，應不大于規定的兩種、三種或四種元素中每種元素最高界限值總和的70%。這一原則也適用于鈮、鈦、釩、鋯四種元素。　　（二） 根據國家標準GB/T 13304《鋼分類》第二部分“鋼按主要質量等級和主要性能及使用特性分類”，低合金鋼分類如下。　　1. 低合金鋼按主要質量等級分為普通質量低合金鋼、優質低合金鋼、特殊質量低合金鋼三類：　（1） 普通質量低合金鋼　　普通質量低合金鋼是指不規定生產過程中需要特別控制質量要求的供作一般用途的低合金鋼。應同時滿足以下條件：　　1） 合金含量較低（符合對低合金鋼的合金元素規定含量界限值的規定；　　2） 不規定熱處理（退火、正火、消除應力及軟化處理不作為熱處理對待　　3） 如產品標準或技術條件中有規定，其特性值應符合下列條件：　　硫或磷含量最高值： ≥ %；　　抗拉強度最低值： ≤ 690MPa；　　屈服點或屈服強度最低值： ≤ 360MPa；　　伸長率最低值： ≤ 26%；　　彎心直徑最低值： ≥2*試樣厚度；　　沖擊功最低值（20℃，V型縱向標準試樣）：≤27J。　　注：①力學性能的規定值指厚度為3—16mm鋼材的縱向或橫向試樣測定的性能。　　　　② 抗拉強度、屈服點或屈服強度特性值只適用于可焊接的低合金高強度結構鋼。　　4）未規定其他質量要求。　　普通質量低合金鋼主要包括：　　①一般用途低合金結構鋼，規定的屈服強度不大于360MPa，如　　GB/T 1591規定的Q295A、345A；　　②低合金鋼筋鋼，如GB1449規定的20MnSi、20MnTi、20MnSiV、25MnSi、20MnNbb；　　③鐵道用一般低合金鋼，如GB 11264規定的低合金輕軌鋼45SiMnP、50SiMnP；　　④礦用一般低合金鋼，如GB/T 3414規定的M5M5M565熱軋鋼。　（2）優質低合金鋼　　優質低合金鋼是指點除普通質量低合金鋼和特殊質量低合金鋼以外的低合金鋼，在生產過程中需要特別控制質量（（例如降低硫、磷含量，控制晶粒度，改善表面質量，增加工藝控制等），以達到比普通質量低合金鋼特殊的質量要求（例如良好的抗脆斷性能、良好的冷成形性能等），但這種鋼的生產控制和質量要求，不如特殊質量低合金鋼嚴格。　　優質低合金鋼主要包括：　　①可焊接的高強度結構鋼，規定的屈服強度大于360MPa而小于420MPa的一般用途低合金結構鋼，如GB/T 1591規定的Q295B、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E、Q390A、Q390B、Q390C、Q390D、Q390E；　　②鍋爐的壓力容器用低合金鋼。如GB 713規定的16Mng、12Mng、15MnVg；YB/T 5139規定的HP29HP32HP34HP365；GB 6654規定的16MnR、15MnVR、15MnVNR；GB 6479規定的16Mn、15MnV；　　③造船用低合金鋼，如GB 712規定的AH3DH3EH36；　　④汽車用低合金鋼，如GB/T 3273規定的09MnREL、06TiL、08 TiL、09SiVL、16MnL、16MnREL；　　⑤橋梁用低合金鋼，如YB168規定的12Mnq、12MnVq、16Mnq、15MnVq、15MnVNq、YB（T）10規定的16Mnq、16MnCuq、15MnVq、15MnVNq；　　⑥自行車用低合金鋼。如YB/T 506YB/T 506YB/T 506YB/T 5068規定的12Mn、16Mn、19Mn；　　⑦低合金耐候鋼，如GB/T 4171規定的09CuPCrNiA、09CuPCrNiB、09CuP、GB/T 4172規定的16CuCr、12MnCuCr、15MnCuCr、15MnCuCrQT；　　⑧鐵道用低合金鋼。如GB 2585規定的低合金重軌鋼U71Cu、U71Mn、U70MnSi、U71MnSiCu、YB/T 5055規定的起重機用低合金鋼軌鋼U71Mn；　　⑨礦用低合金結構鋼，如GB/T 2414規定的M5M565熱處理鋼；　　⑩輸油、輸氣管線用低合金鋼；其他低合金鋼。　　（3）特殊質量低合金鋼　　特殊質量低合金是生產過程中需要特別嚴格控制質量和性能（特別是嚴格制硫、磷等雜質含量和純潔度）的低合金鋼。應至少符合下列一種條件：　　①規定限制非金屬夾雜物含量和（或）內部材質均勻性，如鋼板抗層狀撕裂性能；　　②規定嚴格控制磷含量和（或）硫含量最高值，并符合下列規定：　　　　熔煉分析值： ≤%；　　　　成品分析值： ≤%；　　③規定限制殘余元素含量，并應同時符合下列規定：　　　　銅熔煉分析最高值： ≤ %；　　　　鈷熔煉分析最高值： ≤%；　　　　釩熔煉分析最高值： ≤；　　④規定低溫（低于40℃）沖擊性能；　　⑤可焊接的高強度鋼，規定的屈服強度最低值不小于420MPa（厚度3—16mm鋼材取縱向或橫向試樣測定的性能）。　　特殊質量低合金鋼主要包括：　　①低合金高強度鋼，如GB/T 1591規定的Q420A、Q420B、Q420C、Q420D、Q420E、Q460C、Q460D、Q460E；　　②保證厚度方向性能的低合金鋼，如GB/T 5313規定的所有低合金鋼牌號；　　③鐵道用低合金鋼，如GB 8601規定的CL45MnSiV；　　④低溫壓力容器用低合金鋼，如GB 3531規定的16MnDR、09MnNiDR、15MnNiDR；　　⑤艦船、兵器用于低合金鋼；　　⑥刮臉刀片用低合金鋼，如YB/T 5060規定的Cr03.　　：　（1） 可焊接低合金高強度結構鋼　　這類鋼是低合金鋼的主要部分，是具有較高屈服強度的細晶粒結構用鋼。其綜合力學性能良好，適于用通常的方法進行焊接，規定的屈服強度約為300—%，鋼的強度提高主要依靠合金元素的作用，%，此外還分別含有釩、鈦、鈮、鋯等細化晶粒的合金元素。通用的低合金高強度結構鋼牌號如Q29Q34Q390、Q4Q460等；船體用低合金結構銅牌號如AH3DH3EH36等；汽車大梁用低合金鋼牌號如06TiL、08 TiL、10 TiL、09SiVL、16MnL、16MnREL等。橋梁用低合金銅牌號如12Mnq、12MnVq、16Mnq、16MnCuq、15MnVq、15MnVNq等.　　（2） 低合金耐候鋼　　低合金耐候鋼是在鋼中加入銅、磷、硅、鉻、鎳和鉬等合金元素以顯著提高其耐大氣腐蝕性能。常用的低合金耐候銅牌號如09CuPCrNi、09Cu、16CuCr、12MnCuCr、15MnCuCr、15MnCuCrQT等。　　(3)低合金鋼筋鋼　　低合金鋼筋鋼是在鋼中加入錳、硅、鈦、釩、鎳等合金元素，以達到要求的強度性能、冷彎性能、一定的屈服點與抗拉強度比值，較好的焊接性能。常用的低合金鋼筋銅牌號如20MuSi、20MnTi、20MnSiV、25MuSu、20MnNbb等.　　（4） 低合金鋼　　鐵道用低合金鋼主要包括重軌、輕軌、車輪、異型鋼等。這類飲要求對生產過程嚴格控制，對低倍組織、軌端淬火、淬火回火熱處理、落錘試驗、沖擊性能、非金屬變白雜物、表面質量和內部質量等有特殊要求。主要牌號如U71Cu、U71Mn、U71MnSi、U70MnSiCu、45SiMnP、50SiMnP、09CuPRE、09V、CL45MnSiV等。　　（5） 礦用低合金銅　　礦用低合金銅用于礦機設備和礦井支護，如礦機用刮板銅和槽幫鋼牌號M5M565；礦山巷道支護用U型銅牌號20MnVK、25MnVK等。　　（6） 其他低合金鋼　　除上述外，合金元素含量屬于低合金鋼范圍的其他用途的鋼。　　二、國際標準和國外標準有關規定　　（一）國際標準　　 ISO 4948/1 《鋼分類—第1部分：根據化學成分鋼分為非合金鋼和合金鋼》　　根據該標準的規定，鋼按照化學成分分為非合金鋼和合金鋼。　　 ISO 4948/2《鋼分類—第2部分：非合金鋼和合金鋼按主要質量級別和主要性能及使用我特性的分類》　　根據該標準的規定，按照鋼的主要質量級別和主要性能及使用特性。合金鋼分為合金優質鋼和合金特殊鋼。所謂合金優質鋼是生產量相當大的低合金含量的鋼，與合金特殊相比，其質量要求容易滿足。合金優質鋼中，具有高屈服強度的可焊接細晶粒結構鋼應同時滿足下列條件：　　規定的最小屈服強度小于420MPa（厚度≤16mm）；　　規定的熔煉分析合金元素含量的最小值或成分范圍的下限應符合表115的規定。　　如果合金元素僅以最大的含量值來規定，則根據該最大值的70%來確定（錳含量下限除外）。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表115 高屈服強度合金優質鋼合金元素極限含量合金元素 極限含量，% 合金元素極限含量，不小于，%Cr ）Al Cu）BLa系 BiMn CoMo Pb NiSe Nb SiTi TeV WZr　　1）當這些元素的兩種、三種、或四種一起規定在鋼中時，應同時考慮：　 　這些元素中每種元素的極限含量；　　全部這些元素的極限含量應等于規定中的兩種、三種或四種元素中每種元素極限含量的總和的70%。　　2）1）的原則也適用于這些元素。　　此外，優質合金鋼還包括僅以銅合金化的鋼，%，%。或者，如果不規定最小值，%，%（其他合金優質鋼略去一編者）。　（二）歐洲標準　　歐洲標準EN10020《鋼級的定義和分類》　　根據該標準的規定，鋼按照化學成分分為非合金鋼和合金鋼；按照主要質量等級分類，合金鋼分為合金優質鋼和合金特殊鋼。所謂合金優質鋼是用于類似非合金優質鋼的用途，通常不要求淬火和回火或表面硬化處理。合金優質鋼中，可焊接細晶粒結構鋼，包括壓力容器和鋼管用鋼。除僅規定銅合金元素的鋼之外，應滿足下列所有條件：　　①規定的最小屈服強度小于380MPa（厚度≤16mm）；　　②規定的熔煉分析合金元素含量的最小值應符合表116的規定；　　③除錳以外的合金元素，如果僅規定熔煉分析最大值時，應該取最大值的70%來確定。當錳僅規定最大值時，%；　　　　　　　　　　　　　　　表116高屈服強度合金優質鋼合金元素極限含量 合金元素 極限含量，% 合金元素極限含量，不小于，%Cr ）Al Cu）BLa系 BiMn CoMo Pb NiSe Nb SiTi TeV WZr　　1）當這些元素的兩種、三種、或四種一起規定在鋼中時，并且合金含量低于表中規定的界限值上限時，對有關的兩種、三種或四種元素，以上述每個界限值的總和的70%作為分類的界限值。　　2）1）的原則也適用于這些元素。　　④規定的沖擊功不大于27J（50℃，縱向ISOV型缺口試樣）。　　1）歐洲標準EN10020己被歐洲一些國家采用作為國家標準、如德國DINEN100英國BSEN100法國NFEN10020等。一編者　（三）美國標準　　美國標準ASTMA749《術語定義》低合金高強度鋼為一組高強度用鋼。其強度和在某些條件下具有的耐大氣腐蝕性能是通過加入適量的一種或多種合金元素而得到的。　（四）日曬標準　　日本標準JISGO203《鋼鐵術語》　　為了更好地改善鋼的性能或使鋼具有所要求的性能而加入一種、兩種或以上的合金元素。其中含合金元素超過表117數值的稱為合金鋼。按合金元素含量多少，稱為高合金鋼和低合金鋼。　　　　　　　　　　　　　　　　　　表117 合金元素含量的界限值合金元素 含量，% 合金元素 含量，%Al Ni BNb CrSiCo Ti Cu WPbVMnZMo 除S、P、C、N以 外的其他元素 　　綜上所述，國家標準GB/T 13304《鋼分類》中按照化學成分將鋼分為三類：非合金鋼、低合金鋼和合金鋼。而國際標準和歐洲標準及一些國外標準按化學成分將鋼分為兩類：非合金鋼和合金鋼，低合金高強度鋼僅是合金鋼中的一小類。美國ASTM標準中有很多低合金鋼標準，其中大多數是低合金高強度鋼標準。我國低合金鋼己形成完整的牌號系列的標準系列。牌號素列中以錳系為主，有些加入微量鉬、鈮、釩、銅、氮、稀土等合金元素，其中大量生產的是16Mn。如果按照一些國家或組織的標準對鋼進行分類，則我國的一些低合金鋼基本上都應劃分為非合金鋼。美國ASTM標準中的低合金鋼也是一樣，除部分鉻、鎳含量高的牌號外，很多牌號也要劃分為非合金鋼。美國ASTM標準中還有“碳錳鋼”，其作為碳素鋼中的一類，其中大部分與我國錳系列低合金鋼近似。第五節 不銹鋼的定義與分類一、定義　　不銹鋼是指在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液，或其他腐蝕介質中具有一定化學穩定性的鋼的總稱。一般來講，耐大氣、蒸汽和水等弱介質腐蝕的鋼稱為不銹鋼。而將其中耐酸、堿和鹽等侵蝕性的介質腐蝕的鋼稱為耐蝕鋼。或耐酸鋼。不銹鋼具有不銹性，但不一定耐蝕，而耐蝕鋼則一般都具有較好的不銹性。不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能是由于在鐵碳合金中加入了鉻所致。盡管其他元素，如銅、鋁以及硅、鎳、鉬等也能提高鋼的耐腐蝕性能，但沒有鉻的存在這些元素的作用就受到了限制。因此，鉻是不銹鋼中最重要的元素。具有良好耐腐蝕性能的不銹鋼所需的最低的鉻含量取決于腐蝕