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一、共析鋼、亞共析鋼、過(guò)共析鋼
1. 共析鋼
碳溶解在鐵的晶格中形成固溶體，碳溶解到α——鐵中的固溶體叫鐵素體，溶解到γ——鐵中的固溶體叫奧氏體。鐵素體與奧氏體都具有良好的塑性。當(dāng)鐵碳合金中的碳不能全部溶入鐵素體或奧氏體中時(shí)，剩余出來(lái)的碳將與鐵形成化合物——碳化鐵（ Fe 3C ）這種化合物的晶體組織叫滲碳體，它的硬度極高，塑性幾乎為零。
從反映鋼的組織結(jié)構(gòu)與鋼的含碳量和鋼的溫度之間關(guān)系的鐵碳平衡狀態(tài)圖上可見(jiàn)，當(dāng)碳的含量正好等于 0.77% 時(shí)，即相當(dāng)于合金中滲碳體（碳化鐵）約占 12% ，鐵素體約占 88% 時(shí)，該合金的相變是在恒溫下實(shí)現(xiàn)的。即在這種特定比例下的滲碳體和鐵素體，在發(fā)生相變時(shí)，如果消失兩者同時(shí)消失（加熱時(shí)），如果出現(xiàn)則兩者又同時(shí)出現(xiàn)，在這一點(diǎn)上這種組織與純金屬的相變類似�；谶@個(gè)原因，人們就把這種由特定比例構(gòu)成的兩相組織當(dāng)作一種組織來(lái)看待，并且命名為珠光體，這種鋼就叫做共析鋼。即含碳量正好是 0.77% 的鋼就叫做共析鋼，它的組織是珠光體。
2. 亞共析鋼
常用的結(jié)構(gòu)鋼含碳量大都在 0.5% 以下，由于含碳量低于 0.77% ，所以組織中的滲碳體量也少于 12% ，于是鐵素體除去一部分要與滲碳體形成珠光體外，還會(huì)有多余的出現(xiàn)，所以這種鋼的組織是鐵素體 + 珠光體。碳含量越少，鋼組織中珠光體比例也越小，鋼的強(qiáng)度也越低，但塑性越好，這類鋼統(tǒng)稱為亞共析鋼。
3. 過(guò)共析鋼
工具用鋼的含碳量往往超過(guò) 0.77% ，這種鋼組織中滲碳體的比例超過(guò) 12% ，所以除與鐵素體形成珠光體外，還有多余的滲碳體，于是這類鋼的組織是珠光體 + 滲碳體。這類鋼統(tǒng)稱為過(guò)共析鋼。
二、有關(guān)鋼材機(jī)械性能的名詞
1. 屈服點(diǎn)（σ s ）
鋼材或試樣在拉伸時(shí)，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)彈性極限，即使應(yīng)力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力值即為屈服點(diǎn)。 設(shè) Ps 為屈服點(diǎn) s 處的外力， Fo 為試樣斷面積，則屈服點(diǎn)σ s =Ps/Fo(MPa) ， MPa 稱為兆帕等于 N （牛頓） /mm2 ，（ MPa=106Pa ， Pa ：帕斯卡 =N/m2 ）
2. 屈服強(qiáng)度（σ 0.2 ）
有的金屬材料的屈服點(diǎn)極不明顯，在測(cè)量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產(chǎn)生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長(zhǎng)度的 0.2% ）時(shí)的應(yīng)力，稱為條件屈服強(qiáng)度或簡(jiǎn)稱屈服強(qiáng)度σ 0.2 。
3. 抗拉強(qiáng)度（σ b ）
材料在拉伸過(guò)程中，從開始到發(fā)生斷裂時(shí)所達(dá)到的最大應(yīng)力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強(qiáng)度相應(yīng)的還有抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等。
設(shè) Pb 為材料被拉斷前達(dá)到的最大拉力， Fo 為試樣截面面積，則抗拉強(qiáng)度σ b= Pb/Fo （ MPa ）。
4. 伸長(zhǎng)率（δ s ）
材料在拉斷后，其塑性伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度與原試樣長(zhǎng)度的百分比叫伸長(zhǎng)率或延伸率。
5. 屈強(qiáng)比（σ s/ σ b ）
鋼材的屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）與抗拉強(qiáng)度的比值，稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比越大，結(jié)構(gòu)零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強(qiáng)比為 0.6-0.65 ，低合金結(jié)構(gòu)鋼為 0.65-0.75 合金結(jié)構(gòu)鋼為 0.84-0.86 。
6. 硬度
硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。
⑴布氏硬度（ HB ）
以一定的載荷（一般 3000kg ）把一定大小（直徑一般為 10mm ）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（ HB ），單位為公斤力 /mm2 (N/mm2) 。
⑵洛氏硬度（ HR ）
當(dāng) HB>450 或者試樣過(guò)小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)頂角 120 °的金剛石圓錐體或直徑為 1.59 、 3.18mm 的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來(lái)表示：
HRA ：是采用 60kg 載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料（如硬質(zhì)合金等）。
HRB ：是采用 100kg 載荷和直徑 1.58mm 淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料（如退火鋼、鑄鐵等）。
HRC ：是采用 150kg 載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火鋼等）。
⑶維氏硬度（ HV ）
以 120kg 以內(nèi)的載荷和頂角為 136 °的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值（ HV ）
三、有關(guān)鋼的熱處理的名詞
1. 鋼的退火
將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度，經(jīng)過(guò)保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力；同時(shí)可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預(yù)先熱處理。
2. 鋼的正火
正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對(duì)于亞共析鋼正火可細(xì)化晶格，提高綜合力學(xué)性能，對(duì)要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的。
3. 鋼的淬火
淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等。
4. 鋼的回火
將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和脆性，以取得預(yù)期的力學(xué)性能�；鼗鸱指邷鼗鼗稹⒅袦鼗鼗鸷偷蜏鼗鼗鹑�。回火多與淬火、正火配合使用。
⑴調(diào)質(zhì)處理：淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火是指在 500 -650 ℃ 之間進(jìn)行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)械性能。
⑵時(shí)效處理：為了消除精密量具或模具、零件在長(zhǎng)期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后（低溫回火溫度 150 -250 ℃ ）精加工前，把工件重新加熱到 100 -150 ℃ ，保持 5-20 小時(shí)，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的處理，稱為時(shí)效。對(duì)在低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu)件進(jìn)行時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。
5. 鋼的表面熱處理
⑴表面淬火：是將鋼件的表面通過(guò)快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來(lái)得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬火在馬氏體組織，而心部沒(méi)有發(fā)生相變，這就實(shí)現(xiàn)了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼。
⑵化學(xué)熱處理：是指將化學(xué)元素的原子，借助高溫時(shí)原子擴(kuò)散的能力，把它滲入到工件的表面層去，來(lái)改變工件表面層的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到使鋼的表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝。按照滲入元素的種類不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、滲氮、氰化和滲金屬法等四種。
滲碳： 滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過(guò)程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經(jīng)過(guò)淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。
滲氮： 又稱氮化，是指向鋼的表面層滲入氮原子的過(guò)程。其目的是提高表面層的硬度與耐磨性以及提高疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性等。目前生產(chǎn)中多采用氣體滲氮法。
氰化： 又稱碳氮共滲，是指在鋼中同時(shí)滲入碳原子與氮原子的過(guò)程。它使鋼表面具有滲碳與滲氮的特性。
滲金屬： 是指以金屬原子滲入鋼的表面層的過(guò)程。它是使鋼的表面層合金化，以使工件表面具有某些合金鋼、特殊鋼的特性，如耐熱、耐磨、抗氧化、耐腐蝕等。生產(chǎn)中常用的有滲鋁、滲鉻、滲硼、滲硅等。
四、鋼材的名詞解釋
“ 中板 ”
鋼板是一種寬厚比和表面積都很大的扁平鋼材。按厚度為為薄鋼板 ( 厚度 <= 4 毫米 ) 和厚鋼板 ( 厚度 > 4 毫米 ) 在實(shí)際工作中 ，常將厚度 <= 20 毫米 的鋼板稱為中板，厚度 >20 -60 毫米 的鋼板稱為厚板，厚度 > 60 毫米 的鋼板稱為特厚板，統(tǒng)稱為中厚鋼板。寬度比較小，長(zhǎng)度很長(zhǎng)的鋼板，稱為鋼帶，列為一個(gè)獨(dú)立的品種。 鋼板有很大的覆蓋和包容能力，可用作屋面板、苫蓋材料以及制造容器、儲(chǔ)油罐、包裝箱、火車車箱、汽車外殼、工業(yè)爐的殼體等：可按使用要求進(jìn)行剪裁與組合，制成各種結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件，還可制成焊接型鋼，進(jìn)一步擴(kuò)大鋼板的使用范圍；可以進(jìn)行彎曲和沖壓成型，制成鍋爐、容器、沖制汽車外殼、民用器皿、器具、還可用作焊接鋼管、冷彎型鋼的坯料。由于上述特點(diǎn)，使鋼材總產(chǎn)量的 50% 以上。我國(guó)為適應(yīng)大規(guī)模基本建設(shè)的需要，過(guò)去工業(yè)產(chǎn)品和高檔耐用消費(fèi)品，對(duì)鋼板的要求急劇增長(zhǎng)。為適應(yīng)新形勢(shì)發(fā)展的需要，為些年我國(guó)鋼板的生產(chǎn)也有了很大發(fā)展，并建成了像武鋼等一批先進(jìn)的鋼板生產(chǎn)骨干企業(yè)。 鋼板成張或成卷供應(yīng)。成張鋼板的規(guī)格以厚度 * 寬度 * 長(zhǎng)度的毫米數(shù)表示。熟悉板、帶材的規(guī)格，在寬度和長(zhǎng)度上充分利用，對(duì)提高材料利用率，減少不適當(dāng)?shù)倪吔怯嗔�、降低工時(shí)及產(chǎn)品成本，有十分重要的意義。在選購(gòu)板、帶材時(shí)，應(yīng)盡量選用為產(chǎn)品坯料整倍的規(guī)格。如果屬于定型產(chǎn)品，選用接近定尺的板、帶材時(shí)，可訂購(gòu)定尺或倍尺的合理料，實(shí)行套材的下料方法，能顯著提高板、帶材的利用率。企業(yè)與企業(yè)間，行業(yè)與行業(yè)間邊角余料的多次利用，也是被實(shí)踐證明提高材料利用率，節(jié)約材料的有效方法。
“ 螺紋鋼 ”
鋼筋混凝土用鋼筋是指鋼筋混凝土配筋用的直條或盤條狀鋼材，其外形分為光圓鋼筋和變形鋼筋兩種，交貨狀態(tài)為直條 和 盤圓兩種。 光圓鋼筋實(shí)際上就是普通低碳鋼的小圓鋼和盤圓。變形鋼筋是表面帶肋的鋼筋，通常帶有 2 道縱肋和沿 長(zhǎng)度 方向均勻分布的橫肋。橫肋的外形為螺旋形、人字形、月牙形 3 種。用公稱直徑的毫米數(shù)表示。變形鋼筋的公稱直 徑相當(dāng) 于橫截面相等的光圓鋼筋的公稱直徑。鋼筋的公稱直徑為 8 -50 毫米 ，推薦采用的直徑為 8 、 12 、 16 、 20 、 25 、 32 、 40 毫 米。 鋼筋在混凝土中主要承受拉應(yīng)力。變形鋼筋由于肋的作用，和混凝土有較大的粘結(jié)能力，因而能更好地 承受外力的 作用。鋼筋廣泛用于各種建筑結(jié)構(gòu)、特別是大型、重型、輕型薄壁和高層建筑結(jié)構(gòu)。
“ 工字鋼 ”
工字鋼也稱鋼梁，是截面為工字形的長(zhǎng)條鋼材。其規(guī)格以腰高 ( h)* 腿寬 (b)* 腰厚 (d) 的毫數(shù)表示，如“工 160*88* 6 ” ，即表示腰高為 160 毫米 ，腿寬為 88 毫米 ，腰厚為 6 毫米 的工字鋼。工字鋼的規(guī)格也可用型號(hào) 表示，型號(hào)表示腰高的厘米數(shù)，如工 16# 。腰高相同的工字鋼，如有幾種不同的腿寬和腰厚，需在型號(hào)右邊加 a b c 予以區(qū)別，如 32a # 32b# 32c # 等。 工字鋼分普通工字鋼和輕型工字鋼，熱軋普通工字鋼的規(guī)格為 10-63# 。經(jīng)供需雙方協(xié)議供應(yīng)的熱軋普通工字鋼規(guī)格為 12-55# 。工字鋼廣泛用于各種建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、車輛、支架、機(jī)械等。
“ 槽鋼 ”
槽鋼是截面為凹槽形的長(zhǎng)條鋼材。其規(guī)格表示方法，如 120*53*5 ，表示腰高為 120 毫米 ，腿寬為 53 毫米 的槽鋼，腰厚為 5 毫米 的槽鋼，或稱 12# 槽鋼。腰高相同的槽鋼，如有幾種不同的腿寬和腰厚也需在型號(hào)右邊加 a b c 予以區(qū)別，如 25a # 25b# 25c # 等。 槽鋼分普通槽鋼和輕型槽鋼。熱軋普通槽鋼的規(guī)格為 5-40# 。經(jīng)供需雙方協(xié)議供應(yīng)的熱軋變通槽鋼規(guī)格為 6.5-30# 。槽鋼主要用于建筑結(jié)構(gòu)、車輛制造和其它工業(yè)結(jié)構(gòu)，槽鋼還常常 和工字鋼配合使用。
“ 花紋板 ”
花紋鋼板也稱網(wǎng)紋鋼板，是其表面具有菱形或突棱的鋼板。花紋鋼板由于其表面有突棱，有防 滑作用，可用作地板、廠房扶梯、工作架踏板、船舶甲板、汽車底板等。 花紋鋼板的規(guī)格以基本厚度 ( 突棱的厚度不計(jì) ) 表示，有 2.5 -8 毫米 10 種規(guī)格�；y板鋼板用 1- 3 號(hào)乙類普通碳素結(jié)構(gòu)鋼軋制，化學(xué)成分符合 GB700 《普通碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》的規(guī)定。
五:鋼材種類
1. 低碳鋼 - 又稱軟鋼 , 含碳量從 0.10 ％至 0.30% 低碳鋼易於接受各種加工如鍛造 , 焊接和切削 , 常用於制造鏈條 , 鉚釘 , 螺栓 , 軸等。
2. 中碳鋼 - 含碳量從 0.30% 至 0.60%, 用以制造重壓鍛件 , 車軸 , 鋼軌等。
3. 高碳鋼 - 常稱工具鋼 , 含碳量從 0.60% 至 1.70%, 可以淬硬和回火。錘 , 撬棍等由含碳量 0.75% 的鋼制造 ; 切削工具如鉆頭 , 絲攻 , 鉸刀等由含碳量 0.90% 至 1.00% 的鋼制造。
4. 合金鋼 - 鋼中加入其它金屬如鉻 , 鎳 , 鎢 , 釩等 , 使具有若干新的特性。 由於各種合金元素的摻入 , 合金鋼可具有防腐蝕 , 耐熱 , 耐磨 , 防震和抗疲乏等不同特性。
5. 高速鋼 - 含有各種成份和份量 , 如鎢 , 鉻 , 釩 , 鈷和鉬等。 高速鋼制成的切削工具 , 可用高的速度求切削硬材料 , 并能承擔(dān)強(qiáng)力的切削。 高速鋼切削工具在高的速度中仍能使刃口保持鋒利 , 其他鋼材則可能變鈍。
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