技術(shù)文章
鋼的力學(xué)性能
拉力試驗(yàn)
按標(biāo)準(zhǔn)制備的拉力試樣,安裝在拉力試驗(yàn)機(jī)的夾頭內(nèi),對(duì)試樣緩慢施加單軸向拉伸應(yīng)力,直至試樣被拉斷為止的試驗(yàn)稱作拉力試驗(yàn)。
強(qiáng)度
金屬材料在外力作用下,抵抗變形和斷裂的能力叫強(qiáng)度。強(qiáng)度指標(biāo)包括:比例極限、彈性極限、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等。
比例極限
對(duì)金屬施加拉力,金屬存在著力與變形成直線比例的階段,而這個(gè)階段的zui大極限負(fù)荷Pp除以試樣的原橫截面積即為比例極限,用 σ P表示。
彈性極限
金屬受外力作用發(fā)生了變形,外力去掉后,能*恢復(fù)原來(lái)的形狀,這種變形稱為彈性變形。金屬能保持彈性變形的zui大應(yīng)力稱為彈性極限,用σe表示。
抗拉強(qiáng)度
試樣拉伸時(shí),在拉斷前所承受的zui大負(fù)荷除以原橫截面積所得的應(yīng)力,稱作抗拉強(qiáng)度,用σb表示。當(dāng)材料所受的外應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度時(shí),將會(huì)發(fā)生斷裂。因此σb越高,則表示它能承受愈大的外應(yīng)力而不致于斷裂。
國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)鋼常按抗拉強(qiáng)度來(lái)分類,如SS400,其中400即表示σb的zui小值為400MPa超高強(qiáng)度鋼是指σb≥1373 Mpa的鋼。
屈強(qiáng)比
屈強(qiáng)比即屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比值(σS/σb)。屈服比值越高,則該材料的強(qiáng)度愈高,屈強(qiáng)比值愈低則塑性愈佳,沖壓成形性愈好。如深沖鋼板的屈強(qiáng)比值為≤0.65。
彈簧鋼一般均在彈性極限范圍內(nèi)服役,受載荷時(shí)不允許產(chǎn)生塑性變形,因此要求彈簧鋼經(jīng)淬火、回火后具有盡可能高的彈性極限和屈強(qiáng)比值(σS/σb≥0.90)此外疲勞壽命與抗拉強(qiáng)度及表面質(zhì)量往往有很大關(guān)連。
塑性
金屬材料在受力破壞前可以經(jīng)受*變形的性能稱為塑性。塑性指標(biāo)通常伸長(zhǎng)率和斷面收縮率表示。伸長(zhǎng)率與斷面收縮率越高,則 塑性越好。
沖擊韌性
用一定尺寸和形狀的金屬試樣,在規(guī)定類型的沖擊試驗(yàn)上受沖擊負(fù)荷折斷時(shí),試樣刻槽處單位橫截面上所消耗的沖擊功,稱為沖擊 韌性以αk表示。
目前常用的10×10×55mm,帶2 mm深的V形缺口夏氏沖擊試樣,標(biāo)準(zhǔn)上直接采用沖擊功(J焦耳值)AK,而不是采用αK值。因?yàn)閱挝?面積上的沖擊功并無(wú)實(shí)際意義。
沖擊功對(duì)于檢查金屬材料在不同溫度下的脆性轉(zhuǎn)化zui為敏感,而實(shí)際服役條件下的災(zāi)難性破斷事故,往往與材料的沖擊功及服役溫 度有關(guān)。 因此在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中常常規(guī)定某一溫度時(shí)的沖擊功值為多少 、還規(guī)定FATT(斷口面積轉(zhuǎn)化溫度)要低于某一溫度的技術(shù)條件。所謂FATT,即一組在不同溫度下的沖擊試樣沖斷后,對(duì)沖擊斷口進(jìn)行評(píng)定,當(dāng)脆性斷裂占總面積的50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。
由于鋼板厚度的影響,對(duì)厚度≤10mm的鋼板,可取得3/4小尺寸沖擊試樣(7.5×10×55mm)或1/2小尺寸沖擊試樣(5×10×55mm)。但是一定要注意,同規(guī)格及同一溫度下的沖擊功值才可相互比較。只有在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下,才可按標(biāo)準(zhǔn)的換算方法,折算 成標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣的沖擊功,再相互比較。
硬度試驗(yàn)
金屬材料抵抗壓頭(淬硬的鋼球或具有1200圓錐或角錐的金剛石壓頭)壓陷表面的能力稱為硬度。根據(jù)試驗(yàn)方法和適用范圍的不同,硬度可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度以及顯微硬度、高溫硬度等。
冶金產(chǎn)品常用的是布氏硬度和洛氏硬度。
寶鋼企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/BQB)
寶鋼企標(biāo)中的鋼號(hào)大致可分為三個(gè)來(lái)源即從日本JIS標(biāo)準(zhǔn)、德國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)移植及自行開(kāi)發(fā)研制的鋼號(hào)。從日本JIS標(biāo)準(zhǔn)中移植來(lái)的鋼號(hào),一般*常為S(Steel);從DIN標(biāo)準(zhǔn)移植來(lái)的鋼號(hào),一般常以ST開(kāi)頭(Stahl德文中的“鋼”);寶鋼自行開(kāi)發(fā)研制的鋼號(hào),一般*常以寶鋼的拼音*B開(kāi)頭。
結(jié)構(gòu)用熱連軋、冷連軋鋼板及鋼帶
結(jié)構(gòu)鋼一般按強(qiáng)度分類,在鋼號(hào)中的數(shù)字往往代表抗拉強(qiáng)度的zui低值。由于該類鋼常用于制作結(jié)構(gòu)件,因此稱作為結(jié)構(gòu)鋼。結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)化機(jī)制傾向于降碳增錳固溶強(qiáng)化鐵素體、細(xì)化珠光體和添加微合金的析出強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化,以確保在提高強(qiáng) 度的同時(shí)仍保持較好的韌、塑指標(biāo)并兼具良好的焊接性能。
碳素鋼的定義及鋼中五元素
含碳2%以下的鐵碳合金稱為鋼。
碳素鋼中的五元素是指化學(xué)成份中的主要組成物,即 C、Si、Mn、S、P(碳、硅、錳、硫、磷)。其次是在煉鋼過(guò)程中不可避免地會(huì)混入氣體,含O、H、N(氧、氫、氮)。此外,用鋁―硅脫氧鎮(zhèn)靜工藝中,必然在鋼水中含有 Al,當(dāng)Als(酸溶鋁)≥0。020%時(shí), 還有細(xì)化晶粒的作用。
鋼鐵是怎樣煉成的?
煉鋼的主要任務(wù)是按所煉鋼種的質(zhì)量要求,調(diào)整鋼中碳和合金元素含量到規(guī)定范圍之內(nèi),并使P、S、H、O、N等雜質(zhì)的含量降至允 許*之下。
煉鋼過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)氧化過(guò)程,爐料中過(guò)剩的碳被氧化,燃燒成CO氣體逸出,其它Si、P、Mn 等氧化后進(jìn)入爐渣中。S部份進(jìn)入 煉渣中,部份則生成SO2排出。當(dāng)鋼水成份和溫度達(dá)到工藝要求后,即可出鋼。為了除去鋼中過(guò)剩的氧及調(diào)整化學(xué)成份,可以添加脫氧劑和鐵合金或合金元素。
轉(zhuǎn)爐煉鋼簡(jiǎn)介
從魚(yú)雷車(chē)運(yùn)來(lái)的鐵水經(jīng)過(guò)脫硫、擋渣等處理后即可倒入轉(zhuǎn)爐中作為主要爐料,另加10% 以下的廢鋼。然后,向轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹氧燃燒,鐵 水中的過(guò)量碳被氧化并放出大量熱量,當(dāng)探頭測(cè)得達(dá)到預(yù)定的低碳含量時(shí),即停止吹氧 并出鋼。一般在鋼包中需進(jìn)行脫氧及調(diào)整成份操作;然后在鋼液表面拋上碳化稻殼防止鋼水被氧化,即可送往連鑄或模鑄工區(qū)。
對(duì)要求高的鋼種可增加底吹氬、RH真空處理、噴粉處理(噴SI―CA粉及變性石灰)可以有效降低鋼中的氣體與夾雜,并有進(jìn)一步降 碳及降硫的作用。在這些爐外精煉措施后還可以zui終微調(diào)成份,滿足鋼材的需求。
初軋
模鑄鋼錠采取熱裝、熱送新工藝,進(jìn)入均熱爐加熱,然后通過(guò)初軋機(jī)及鋼坯連軋機(jī)軋成板坯、管坯、小方坯等初軋產(chǎn)品,經(jīng)過(guò)切頭、 切尾、表面清理,(火焰清理、打磨)高品質(zhì)產(chǎn)品則還需對(duì)初軋坯進(jìn)行扒皮和探傷,檢驗(yàn)合格后入庫(kù)。
目前初軋廠的產(chǎn)品有初軋板坯、軋制方坯、氧氣瓶用鋼坯、齒輪用圓管坯、鐵路車(chē)輛用車(chē)軸坯及塑模用鋼等。
初軋板坯主要供應(yīng)熱軋廠作為原料;軋制方坯除部份外供,主要送往高速線材軋機(jī)作原料。
由于連鑄板坯的*性,初軋板坯的需求量大為削減,因此轉(zhuǎn)向上述其它產(chǎn)品了。
熱連軋
用連鑄板坯或初軋板坯作原料,經(jīng)步進(jìn)式加熱爐加熱,高壓水除鱗后進(jìn)入粗軋機(jī),粗軋料經(jīng)切頭、尾、再進(jìn)入精軋機(jī),實(shí)施計(jì)算機(jī) 控制軋制,終軋后即經(jīng)過(guò)層流冷卻(計(jì)算機(jī)控制冷卻速率)和卷取機(jī)卷取、成為直發(fā)卷。直發(fā)卷的頭、尾往往呈舌狀及魚(yú)尾狀,厚度、 寬度精度較差,邊部常存在浪形、折邊、塔形等缺陷。其卷重較重、鋼卷內(nèi)徑為760mm。(一般制管行業(yè)喜歡使用。)
將直發(fā)卷經(jīng)切頭、 切尾、切邊及多道次的矯直、平整等精整線處理后,再切板或重卷,即成為:熱軋鋼板、平整熱軋鋼卷、縱切帶等產(chǎn)品。
熱軋精整卷若經(jīng)酸洗去除氧化皮并涂油后即成熱軋酸洗板卷。該產(chǎn)品有局部替代冷軋板的趨向,價(jià)格適中,深受廣大用戶喜愛(ài)。
寶鋼新投資的一條熱軋酸洗線正在緊張建設(shè)中。
冷連軋
用熱軋鋼卷為原料,經(jīng)酸洗去除氧化皮后進(jìn)行冷連軋,其成品為軋硬卷,由于連續(xù)冷變形引起的冷作硬化使軋硬卷的強(qiáng)度、硬度上升、韌塑指標(biāo)下降,因此沖壓性能將惡化,只能用于簡(jiǎn)單變形的零件。 軋硬卷可作為熱鍍鋅廠的原料,因?yàn)闊徨冧\機(jī)組均設(shè)置有退 火線。軋硬卷重一般在6~13.5噸,鋼卷內(nèi)徑為610mm。
一般冷連軋板、卷均應(yīng)經(jīng)過(guò)連續(xù)退火(CAPL機(jī)組)或罩式爐退火消除冷作硬化及軋制應(yīng)力,達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的力學(xué)性能指標(biāo)。
冷軋鋼板的表面質(zhì)量、外觀、尺寸精度均優(yōu)于熱軋板,且其產(chǎn)品厚度右軋薄至0.18mm左右,因此深受廣大用戶青睞。
以冷軋鋼卷為基板進(jìn)行產(chǎn)品的深加工,成為高附加值產(chǎn)品。如電鍍鋅、熱鍍鋅、耐指紋電鍍鋅、彩涂鋼板卷及減振復(fù)合鋼板、PVC 復(fù)膜鋼板等,使這些產(chǎn)品具有美觀、高抗腐蝕等優(yōu)良品質(zhì),得到了廣泛應(yīng)用。
冷軋鋼卷經(jīng)退火后必須進(jìn)行精整,包括切頭、尾、切邊、矯平、平整、重卷、或縱剪切板等。冷軋產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、家電 產(chǎn)品、儀表開(kāi)關(guān)、建筑、辦公家具等行業(yè)。鋼板捆包后的每包重量為3~5噸。平整分卷重一般為3~10噸/卷。鋼卷內(nèi)徑610mm。