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碳鋼

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碳鋼是含碳量在0.0218%~2.11%的鐵碳合金。也叫碳素鋼。一般還含有少量的。一般碳鋼中含碳量越高則硬度越大,強度也越高,但塑性越低。
中文名
碳鋼
外文名
Carbon steel
定    義
質量分數小於2.11%的鐵碳合金
或    稱
普碳鋼或碳素鋼
冶煉分類
平爐鋼轉爐鋼

目錄

碳鋼分類

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(1)按用途可以把碳鋼分為碳素結構鋼碳素工具鋼易切削結構鋼三類,碳素結構鋼又分為工程構建鋼和機器製造結構鋼兩種;
(2)按冶煉方法可分為平爐鋼、轉爐鋼;
(3)按脱氧方法可分為沸騰鋼(F)、鎮靜鋼(Z)、半鎮靜鋼(b)和特殊鎮靜鋼(TZ);
(4)按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼(WC ≤ 0.25%),中碳鋼(WC0.25%—0.6%)和高碳鋼(WC>0.6%);
(5)按鋼的質量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼(含磷、硫較高)、優質碳素鋼(含磷、硫較低)和高級優質鋼(含磷、硫更低)和特級優質鋼。

碳鋼種類

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碳素結構鋼
牌號:Q235-A·F,表示σs=235MPa。
牌號註解:Q是屈服強度 A質量等級(有ABCD四級),F沸騰鋼。
特點:價格低廉,工藝性能(如焊接性和冷成形性)優良。
應用:一般工程結構和普通機械零件。如Q235可製作螺栓、螺母、銷子、吊鈎和不太重要的機械零件以及建築結構中的螺紋鋼、型鋼、鋼筋等。
優質碳素結構鋼
牌號:例45、65Mn、08F。
牌號註解:直接表示金屬含碳量的萬分數。
應用:製造重要機械零件的非合金鋼,一般都要經過熱處理之後使用。
常用鋼號及用途:
08F,碳的質量分數低,塑性好,強度低,用於衝壓件如汽車和儀表外殼;
20,塑性和焊接性好,用於強度要求不高的零件及滲碳零件,例如機罩、焊接容器,小軸、螺母、墊圈及滲碳齒輪等;
45,40Mn,經調質後綜合力學性能良好,用於受力較大的機械零件,如齒輪、連桿、機牀主軸等;
60、65Mn鋼具有較高的強度;用於製造各種彈簧、機車輪緣、低速車輪。
碳素工具鋼
牌號:例如T12鋼表示Wc=1.2%的碳素工具鋼。
牌號註解:T加金屬含碳量的千分數。
特點:屬共析鋼和過共析鋼,強度、硬度較高,耐磨性好適用於製造各種低速切削刀具
常用鋼號及用途:
T7、T8:製作承受一定衝擊而要求韌性的零件。如大錘、衝頭、鑿子、木工工具、剪刀。
T9、T10、T11:製造衝擊較小的要求高硬度高耐磨性的工具。如絲錐、小鑽頭、沖模、手鋸條。
T12、T13:製作不受衝擊的工具。如銼刀、刮刀、剃刀、量具。
鑄鋼
牌號:例如ZG200-400,表示σs=200MPa,σb=400MPa的鑄鋼。
性能:鑄造性能比鑄鐵差,但力學性能比鑄鐵好。
應用:主要用於製造形狀複雜,力學性能要求高,而在工藝上又很難用鍛壓等方法成形的比較重要的機械零件,例如汽車的變速箱殼,機車車輛的車鈎和聯軸器等。

碳鋼影響因素

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碳鋼

約為0.25%~0.80%。固溶強化;清除FeO,降低鋼的脆性;與硫化合成MnS,可以減輕硫的有害作用。有益。

碳鋼

約為0.10%~0.40%,固溶強化;除FeO對鋼質量的不良影響,有益。

碳鋼

FeS與Fe形成低熔點共晶體(熔點為985℃),在1000~1250℃熱加工時導致鋼變脆而開裂,熱脆”。有害。

碳鋼

強度、硬度提高,但使塑性和韌性降低,冷脆”。有害。

碳鋼熱處理

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一、 實驗目的
1. 瞭解碳鋼的基本熱處理工藝方法
2. 研究冷卻條件與鋼性能的關係
3. 分析淬火和回火温度對鋼性能的影響
二、 實驗設備和試件
1. 實驗設備:SX-10M-2.5型箱試電阻爐
2. 試件:45鋼、30鋼及T8鋼試件各一件
3. 45鋼淬火後的試件三件
三、 實驗原理
熱處理是一種重要的金屬加工工藝方法,目的是提高鋼的性能(使用性能和工藝性能)。鋼的熱處理的工藝特點是,將鋼加熱到一定的温度,保温一定的時間,然後以一定的冷卻速度進行冷卻。通過該工藝過程使鋼的性能發生改變。
四、實驗內容和步驟
(一) 鋼的淬火熱處理
淬火熱處理就是把碳鋼加熱到AC3或者AC1以上30-50°C,保温後放到不同的冷卻介質中進行快速冷卻(冷卻速度大於臨界冷卻速度),以得到馬氏體組織(M)。淬火後的組織為馬氏體和殘餘奧氏體
1. 淬火温度的確定
根據材料的不同,在表1中查得其臨界温度AC3或者AC1,然後加上40°C,就可以得到其加熱温度。
亞共析鋼(45鋼,30鋼):
加熱温度=AC3 + 40°C
過共析鋼(T10鋼):
加熱温度=AC1 + 40°C
所以最終30鋼的加熱温度= °C + 40°C=
45鋼的加熱温度= °C + 40°C=
45鋼的加熱温度= °C + 40°C=
2. 保温時間的確定
零件隨爐子加熱達到所需的加熱温度以後,還要進行一段時間的保温,以保證整個零件均勻充分地達到所需要的温度。顯然保温時間跟工件的大小和形狀有關係。
通過測量零件的尺寸,然後查表2,計算試件的保温時間。
零件的尺寸為直徑二十毫米的圓柱形零件,所以30鋼、45鋼、T10鋼的保温時間分別為:
3. 冷卻介質的選擇
冷卻是淬火的關鍵工序。它直接影響淬火後的鋼的性能。淬火的冷卻速度要大於臨界冷卻速度,以獲得過冷馬氏體組織。同時在冷卻過程中還要控制結晶過程中內應力的產生,防止變形和開裂的發生。
為了保證淬火效果,應選擇合適的冷卻介質和冷卻方法。本實驗中我們選擇室温下的水作為冷卻介質。
4. 工件放入爐中,設定電爐温度控制器的加熱控制温度,開始加熱。
5. 電爐達到設定温度後,開始保温的計時。
6. 工件出爐,快速放入水中冷卻。
(二) 鋼的回火熱處理
鋼在淬火後得到的馬氏體組織硬而脆,且工件內部有很大的內應力。回火的目的是消除內應力,適當降低硬度,改善加工性能。根據不同的工藝要求,回火分為高温回火,中温回火和低温回火三種工藝方法,其温度的選擇及組織性能的變化見表3。
回火的冷卻方式為空冷,即工件出爐後放在室温下慢慢冷卻。
1. 工件放入爐中,設定電爐温度控制器的加熱控制温度,開始加熱;
2.電爐達到設定温度後,開始保温的計時,保温時間為30分鐘;
3. 工件出爐,放在室温下慢慢冷卻。

碳鋼鋼鐵工業

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(一)產量創歷史最高水平。2013年1-6月,全國累計生產粗鋼3.9億噸,同比增長7.4%,增速較一年前同期提高5.6個百分點。前6個月,粗鋼日均產量215.4萬噸,相當於年產粗鋼7.86億噸水平。其中,2月份達到歷史最高的220.8萬噸,3-6月份雖有回落,但仍保持在210萬噸以上較高水平。分省區看,1-6月,河北、江蘇兩省粗鋼產量同比分別增長6.8%和13.2%,兩省合計新增產量佔全國2694萬噸增量的42.4%,另有山西、遼寧、河南和雲南等省增產也在100萬噸以上。分企業類型看,1-6月,重點大中型鋼鐵企業粗鋼產量同比增長5.5%,低於全國平均增幅2個百分點,但仍有60%的增產來自重點大中型鋼鐵企業。
(二)鋼材價格低位運行。2013年1-6月,國內鋼材市場整體表現低迷。隨着粗鋼產能大幅釋放,市場供需陷入失衡狀態,鋼材價格步入下降通道,已弱勢下跌4個多月。截止2013年7月26日,鋼材價格指數降到100.48點,低於年初6.6點。鋼鐵工業協會重點統計的八個鋼材品種價格比年初均有不同程度的下降,平均跌幅5.7%。分品種來看,佔我國鋼材產量比重較大的建築用線材、螺紋鋼價格跌幅分別達4.9%和6.7%,中厚板和熱軋卷板價格跌幅分別達5.7%和9.7%。
(三)鋼材出口增長較快。國內鋼材市場供需失衡刺激企業出口。1-6月,我國累計出口鋼材3069萬噸,同比增長12.6%;進口鋼材683萬噸,下降1.8%,進口鋼坯和鋼錠32萬噸,增長50%。將坯材摺合粗鋼,累計淨出口2506萬噸,同比增長17.3%,佔我國粗鋼產量的6.4%。從出口價格看,1-6月出口棒線材均價624.3美元/噸,同比下降18%;板材835.2美元/噸,同比下降2.8%。
(四)鋼廠及社會庫存高位運行。市場供需矛盾向流通領域蔓延,國內鋼材庫存延續上年末增長態勢。3月15日達到歷史最高的2252萬噸,比上年最高點增加351萬噸,其中建築鋼材庫存1432萬噸,佔庫存總量的63.6%。之後,隨着季節性消費增加,庫存逐漸回落,7月26日降至1540萬噸。市場供大於求也推高鋼廠庫存,3月中旬重點企業鋼材庫存創歷史記錄,達到1451萬噸,同比增長29.7%,6月下旬降至1268萬噸,仍比年初增長29.9%,比2012年同期增長11.4%。
(五)鋼廠盈利水平逐月下滑。2013年上半年,冶金行業實現利潤736.9億元,同比增長13.7%,其中黑色金屬冶煉和壓延加工業實現利潤454.4億元,同比增長22.7%。1-5月份重點大中型鋼鐵企業的盈利狀況遠不如行業總體水平,並呈逐月下降態勢,儘管實現利潤增長34%,但也僅有28億元,銷售利潤率為0.19%。5月當月,86家重點大中型鋼鐵企業僅實現利潤1.5億元,連續5個月環比下滑,其中34家虧損,虧損面高達40%。
(六)鋼鐵行業固定資產投資增幅明顯回落。2013年1-6月,鋼鐵行業固定資產投資3035億元,同比增長4.3%,其中黑色金屬冶煉及壓延投資2356億元,同比增長3.3%,比2012年同期回落6.1個百分點;黑色金屬礦採選投資679億元,同比增長7.8%,增速大幅回落15個百分點。