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    基本知识
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    一、钢材机械性能
     
      1、屈服点(σs)
     
      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。设Ps为屈服点s处的外力,Fo为试样断面积,则屈服点σs=Ps/Fo(MPa)。
     
      2、屈服强度(σ0.2)
     
      有的金属材料的屈服点极不明显,在测量上有困难,因此为了衡量材料的屈服特性,规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力,称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2。
     
      3、抗拉强度(σb)
     
      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。设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力,Fo为试样截面面积,则抗拉强度σb=Pb/Fo(MPa)。
     
      4、伸长率(δs)
     
      材料在拉断后,其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
     
      5、屈强比(σs/σb)
     
      钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值,称为屈强比。屈强比越大,结构零件的可靠性越高,一般碳素钢屈强比为0.6-0.65,低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
     
      6、硬度
     
      硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
     
      1、布氏硬度(HB)
     
      以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB)。
     
      2、洛氏硬度(HR)
     
      当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示:
     
      HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。
     
      HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。
     
      HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。
     
      3、维氏硬度(HV)
     
      以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度值(HV)。
     
      二、黑色金属和有色金属
     
      1、黑色金属
     
      是指铁和铁的合金。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。钢和生铁都是以铁为基础,以碳为主要添加元素的合金,统称为铁碳合金。
     
      生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品,主要用来炼钢和制造铸件。
     
      把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼,即得到铸铁(液状,含碳量大于2.11%的铁碳合金),把液状铸铁浇铸成铸件,这种铸铁叫铸铁件。
     
      铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金,铁合金是炼钢的原料之一,在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。
     
      含碳量低于2.11%的铁碳合金称为钢,把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼,即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。通常所讲的钢,一般是指轧制成各种钢材的钢。
     
      2、有色金属
     
      又称非铁金属,指除黑色金属外的金属和合金,如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等,这些金属主要用作合金附加物,以改善金属的性能,其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。以上这些有色金属都称为工业用金属,此外还有贵重金属:铂、金、银等和稀有金属,包括放射性的铀、镭等。
     
      三、钢的分类
     
      1、按品质分类
     
      1、普通钢(P≤0.045%,S≤0.050%)
     
      2、优质钢(P、S均≤0.035%)
     
      3、高级优质钢(P≤0.035%,S≤0.030%)
     
      2、按化学成份分类
     
      1、碳素钢:
     
      a.低碳钢(C≤0.25%);b.中碳钢(C≤0.25~0.60%);c.高碳钢(C≤0.60%)。
     
      2、合金钢:
     
      a.低合金钢(合金元素总含量≤5%);b.中合金钢(合金元素总含量>5~10%);c.高合金钢(合金元素总含量>10%)。
     
      3、按成形方法分类
     
      1、锻钢;2、铸钢;3、热轧钢;4、冷拉钢。
     
      4、按金相组织分类
     
      1、退火状态的:
     
      a.亚共析钢(铁素体+珠光体);b.共析钢(珠光体);c.过共析钢(珠光体+渗碳体);d.莱氏体钢(珠光体+渗碳体)。
     
      2、正火状态的:
     
      a.珠光体钢;b.贝氏体钢;c.马氏体钢;d.奥氏体钢。
     
      3、无相变或部分发生相变的:
     
      5、按用途分类
     
      1、建筑及工程用钢:
     
      a.普通碳素结构钢;b.低合金结构钢;c.钢筋钢。
     
      2、结构钢:
     
      a.机械制造用钢:(a)调质结构钢;(b)表面硬化结构钢:包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢;(c)易切结构钢;(d)冷塑性成形用钢:包括冷冲压用钢、冷镦用钢。
     
      b.弹簧钢
     
      c.轴承钢
     
      3、工具钢:
     
      a.碳素工具钢;b.合金工具钢;c.高速工具钢。
     
      4、特殊性能钢:
     
      a.不锈耐酸钢;b.耐热钢:包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢;c.电热合金钢;d.耐磨钢;e.低温用钢;f.电工用钢。
     
      5、专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。
     
      6、综合分类
     
      1、普通钢:
     
      a.碳素结构钢:(a)Q195;(b)Q215(A、B);(c)Q235(A、B、C);(d)Q255(A、B);(e)Q275。
     
      b.低合金结构钢c.特定用途的普通结构钢
     
      2、优质钢(包括高级优质钢):
     
      a.结构钢:(a)优质碳素结构钢;(b)合金结构钢;(c)弹簧钢;(d)易切钢;(e)轴承钢;(f)特定用途优质结构钢。
     
      b.工具钢:(a)碳素工具钢;(b)合金工具钢;(c)高速工具钢。
     
      c.特殊性能钢:(a)不锈耐酸钢;(b)耐热钢;(c)电热合金钢;(d)电工用钢;(e)高锰耐磨钢。
     
      7、按冶炼方法分类
     
      1、按炉种分:
     
      a.转炉钢:(a)酸性转炉钢;(b)碱性转炉钢。或(a)底吹转炉钢;(b)侧吹转炉钢;(c)顶吹转炉钢。
     
      b.电炉钢:(a)电弧炉钢;(b)电渣炉钢;(c)感应炉钢;(d)真空自耗炉钢;(e)电子束炉钢。
     
      2、按脱氧程度和浇注制度分:
     
      a.沸腾钢;b.半镇静钢;c.镇静钢;d.特殊镇静钢。

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