鋼材基本概念及生產(chǎn)方法
1 、鋼材的概念: 鋼是鐵、碳和少量其它元素的合金。 鋼材是鋼錠、鋼坯或鋼材通過(guò)壓力加工制成我們所需要的各種形狀、尺寸和性能的材料。 鋼材是國(guó)家建設(shè)和實(shí)現(xiàn)四化必不可少的重要物資,應(yīng)用廣泛、品種繁多,根據(jù)斷面形狀的不同、一般分為型材、板材、管材和金屬制品四大類、為了便于組織鋼材的生產(chǎn)、訂貨供應(yīng)和搞好經(jīng)營(yíng)管理工作,又分為重軌、輕軌、大型型鋼、中型型鋼、小型型鋼、冷彎型鋼,優(yōu)質(zhì)型鋼、線材、中厚鋼板、薄鋼板、電工用硅鋼片、帶鋼、無(wú)縫鋼管、焊接鋼管、金屬制品等品種。
鋼是鐵、碳和少量其它元素的合金。不銹鋼或者 10.5% 或以上鉻金含量的抗腐蝕性合金鋼是該類金屬的通用術(shù)語(yǔ)。應(yīng)該記住不銹鋼并不是說(shuō)這種鋼材不生銹或不會(huì)被腐蝕,而只不過(guò)是它比不含鉻的合金的耐腐蝕性能強(qiáng)得多。除了鉻金屬之外,其它金屬元素如鎳、鉬、釩等也可以加入合金中用于改變合金鋼的性能,從而生產(chǎn)出不同等級(jí)、不同性能的不銹鋼。因應(yīng)用目的和場(chǎng)所的不同,仔細(xì)挑選性能最為合適的不銹鋼所制造的刀具,對(duì)于提高特定工作的工作效率和成功概率至關(guān)重要。 刀具中不同金屬元素帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。 簡(jiǎn)單地說(shuō):鋼就是鐵和碳的合金。其它成分是為了使鋼材性能有所區(qū)別。以下以字母順序列出重要的鋼材,他們包含以下成分:
碳( Carbon) - 存在于所有的鋼材,是最重要的硬化元素。有助于增加鋼材的強(qiáng)度,我們通常希望刀具級(jí)別的鋼材擁有 0.5% 以上的碳,也成為高碳鋼。
鉻( Chromium) - 增加耐磨損性,硬度,最重要的是耐腐蝕性,擁有 13% 以上的認(rèn)為是不銹鋼。盡管這么叫,如果保養(yǎng)不當(dāng),所有鋼材都會(huì)生銹的。
錳( Manganese ) - 重要的元素,有助于生成紋理結(jié)構(gòu),增加堅(jiān)固性,和強(qiáng)度、及耐磨損性。在熱處理和卷壓過(guò)程中使鋼材內(nèi)部脫氧,出現(xiàn)在大多數(shù)的刀剪用鋼材中,除了 A-2,L-6 和 CPM 420V 。
鉬( Molybdenum ) - 碳化作用劑,防止鋼材變脆,在高溫時(shí)保持鋼材的強(qiáng)度,出現(xiàn)在很多鋼材中,空氣硬化鋼(例如 A-2,ATS-34 )總是包含 1% 或者更多的鉬 , 這樣它們才能在空氣中變硬。
鎳( Nickle ) - 保持強(qiáng)度、抗腐蝕性、和韌性。出現(xiàn)在 L-6\AUS-6 和 AUS-8 中。
硅( Silicon ) - 有助于增強(qiáng)強(qiáng)度。和錳一樣,硅在鋼的生產(chǎn)過(guò)程中用于保持鋼材的強(qiáng)度。
鎢( Tungsten ) - 增強(qiáng)抗磨損性。將鎢和適當(dāng)比例的鉻或錳混合用于制造高速鋼。在高速鋼 M-2 中就含有大量的鎢。
釩( Vanadium ) - 增強(qiáng)抗磨損能力和延展性。一種釩的碳化物用于制造條紋鋼。在許多種鋼材中都含有釩,其中 M-2 , Vascowear , CPM T440V 和 420VA 含有大量的釩。而 BG-42 與 ATS-34 最大的不同就是前者含有釩。
2、 鋼材種類
煉鋼爐煉出的鋼水被鑄成鋼坯,鋼錠 或鋼坯經(jīng)壓力加工成鋼材(鋼鐵產(chǎn)品)。鋼材種類很多,一般可分為型、板、管和絲四大類。
1 、型鋼類
型鋼品種很多,是一種具有一定截面形狀和尺寸的實(shí)心長(zhǎng)條鋼材。按其斷面形狀不同又分簡(jiǎn)單和復(fù)雜斷面兩種。前者包括圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼和角鋼;后者包括鋼軌、工字鋼、槽鋼、窗框鋼和異型鋼等。直徑在 6.5 -9.0mm 的小圓鋼稱線材。
2 、鋼板類
是一種寬厚比和表面積都很大的扁平鋼材。按厚度不同分薄板(厚度 < 4mm )、中板(厚度 4 -25mm )和厚板(厚度 > 25mm )三種。鋼帶包括在鋼板類內(nèi)。
3 、鋼管類
鋼管類是一種中空截面的長(zhǎng)條鋼材。按其截面形狀不同可分圓管、方形管、六角形管和各種異形截面鋼管。按加工工藝不同又可分無(wú)縫鋼管和焊管鋼管兩大類。
4 、鋼絲類
鋼絲是線材的再一次冷加工產(chǎn)品。按形狀不同分圓鋼絲、扁形鋼絲和三角形鋼絲等。鋼絲除直接使用外,還用于生產(chǎn)鋼絲繩、鋼紋線和其他制品。
2 、 鋼材的生產(chǎn)方法
大部分鋼材加工都是通過(guò)壓力加工,使被加工的鋼(坯、錠等)產(chǎn)生塑性變形。根據(jù)鋼材加工溫度不同以分冷加工和熱加工兩種。鋼材的主要加工方法有:
軋制: 將金屬坯料通過(guò)一對(duì)旋轉(zhuǎn)軋輥的間隙(各種形狀),因受軋輥的壓縮使材料截面減小,長(zhǎng)度增加的壓力加工方法,這是生產(chǎn)鋼材最常用的生產(chǎn)方式,主要用來(lái)生產(chǎn)型材、板材、管材。分冷軋、熱軋。
鍛造: 利用鍛錘的往復(fù)沖擊力或壓力機(jī)的壓力使坯料改變成我們所需的形狀和尺寸的一種壓力加工方法。一般分為自由鍛和模鍛,常用作生產(chǎn)大型材、開(kāi)坯等截面尺寸較大的材料。
拉撥: 是將已經(jīng)軋制的金屬坯料(型、管、制品等)通過(guò)模孔拉撥成截面減小長(zhǎng)度增加的加工方法大多用作冷加工。
擠壓: 是將金屬放在密閉的擠壓簡(jiǎn)內(nèi),一端施加壓力,使金屬?gòu)囊?guī)定的??字袛D出而得到有同形狀和尺寸的成品的加工方法,多用于生產(chǎn)有色金屬材料。
鋼材的分類
線材 :普線 高線 螺紋鋼
型材 :工字鋼 槽鋼 角鋼 方鋼 重軌 高工鋼 H 型鋼 圓鋼 不等邊角鋼 扁鋼 輕軌 齒輪鋼
六角鋼 耐熱鋼棒 合結(jié)圓鋼 合工圓鋼 方管 碳工鋼 軸承鋼 碳結(jié)圓鋼 不銹圓鋼 軸承圓鋼 矩型管 彈簧鋼
板材 :中厚板 容器板 中板 碳結(jié)板 鍋爐板 低合金板 花紋板 冷板 熱板 冷卷板 熱卷板 鍍鋅板 電鍍鋅板 電鍍鋅卷 錳板 不銹鋼板 硅鋼片 彩涂板 彩鋼瓦楞鐵 鍍鋅卷板 熱軋帶鋼
管材 :焊管 不銹鋼管 熱鍍鋅管 冷鍍鋅管 無(wú)縫管 螺旋管 熱軋無(wú)縫
金屬材料 :生鐵 馬口鐵 鋁 鉛 黃銅 錫 鋅
鋼材按外形可分為型材、板材、管材、金屬制品四大類。
為便于采購(gòu)、訂貨和管理,我國(guó)目前將鋼材分為十六大品種:
類 別 |
品 種 |
說(shuō) 明 |
型材 |
重軌 |
每米重量大于 30 千克 的鋼軌(包括起重機(jī)軌) |
輕軌 |
每米重量小于或等于 30 千克 的鋼軌 |
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大型型鋼 |
普通鋼圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼、工字鋼、槽鋼、等邊 和不等邊角鋼及螺紋鋼等。按尺寸大小分為大、中、小型 |
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中型型鋼 |
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小型型鋼 |
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線材 |
直徑 5 -10 毫米 的圓鋼和盤(pán)條 |
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冷彎型鋼 |
將鋼材或鋼帶冷彎成型制成的型鋼 |
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優(yōu)質(zhì)型材 |
優(yōu)質(zhì)鋼圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼等 |
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其它鋼材 |
包括重軌配件、車軸坯、輪箍等 |
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板材 |
薄鋼板 |
厚度等于和小于 4 毫米 的鋼板 |
厚鋼板 |
厚度大于 4 毫米 的鋼板。 可分為中板(厚度大于 4mm 小于 20mm )、厚板(厚度大于 20mm 小于 60mm )、特厚板(厚度大于 60mm ) |
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鋼帶 |
也叫帶鋼,實(shí)際上是長(zhǎng)而窄并成卷供應(yīng)的薄鋼板 |
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電工硅鋼薄板 |
也叫硅鋼片或矽鋼片 |
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管材 |
無(wú)縫鋼管 |
用熱軋、熱軋 —— 冷拔或擠壓等方法生產(chǎn)的管壁無(wú)接縫的鋼管 |
焊接鋼管 |
將鋼板或鋼帶卷曲成型,然后焊接制成的鋼管 |
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金屬制品 |
金屬制品 |
包括鋼絲、鋼絲繩、鋼絞線等 |
牌號(hào)表示方法
八、普通及機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼板中常見(jiàn)的日本牌號(hào)
1 、日本鋼材( JIS 系列)的牌號(hào)中普通結(jié)構(gòu)鋼主要由三部分組成:第一部分表示材質(zhì),如: S ( Steel )表示鋼, F ( Ferrum )表示鐵;第二部分表示不同的形狀、種類、用途,如 P(Plate) 表示板, T ( Tube )表示管, K(Kogu) 表示工具;第三部分表示特征數(shù)字,一般為最低抗拉強(qiáng)度。如: SS400 ——第一個(gè) S 表示鋼 (Steel) ,第二個(gè) S 表示“結(jié)構(gòu)”( Structure ), 400 為下限抗拉強(qiáng)度 400MPa ,整體表示抗拉強(qiáng)度為 400 MPa 的普通結(jié)構(gòu)鋼。
2 、 SPHC ——首位 S 為鋼 Steel 的縮寫(xiě), P 為板 Plate 的縮寫(xiě), H 為熱 Heat 的縮寫(xiě), C 商業(yè) Commercial 的縮寫(xiě),整體表示一般用熱軋鋼板及鋼帶。
3 、 SPHD ——表示沖壓用熱軋鋼板及鋼帶。
4 、 SPHE ——表示深沖用熱軋鋼板及鋼帶。
5 、 SPCC ——表示一般用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?,相?dāng)于中國(guó) Q195 -215A 牌號(hào)。其中第三個(gè)字母 C 為冷 Cold 的縮寫(xiě)。需保證抗拉試驗(yàn)時(shí),在牌號(hào)末尾加 T 為 SPCCT 。
6 、 SPCD ——表示沖壓用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?,相?dāng)于中國(guó) 08AL ( 13237 )優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。
7 、 SPCE ——表示深沖用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?,相?dāng)于中國(guó) 08AL ( 5213 )深沖鋼。需保證非時(shí)效性時(shí),在牌號(hào)末尾加 N 為 SPCEN 。
冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸д{(diào)質(zhì)代號(hào):退火狀態(tài)為 A ,標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)為 S , 1/8 硬為 8 , 1/4 硬為 4 , 1/2 硬為 2 ,硬為 1 。
表面加工代號(hào):無(wú)光澤精軋為 D ,光亮精軋為 B 。如 SPCC-SD 表示標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)、無(wú)光澤精軋的一般用冷軋?zhí)妓乇“?。再?SPCCT-SB 表示標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)、光亮加工,要求保證機(jī)械性能的冷軋?zhí)妓乇“濉?/p>
8 、 JIS 機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼牌號(hào)表示方法為:
S+ 含碳量 + 字母代號(hào)( C 、 CK ),其中含碳量用中間值× 100 表示,字母 C :表示碳 K :表示滲碳用鋼。如碳結(jié)卷板 S 20C 其含碳量為 0.18-0.23% 。
九、我國(guó)及日本硅鋼片牌號(hào)表示方法
1 、中國(guó)牌號(hào)表示方法:
( 1 )冷軋無(wú)取向硅鋼帶(片)
表示方法: DW+ 鐵損值(在頻率為 50HZ ,波形為正弦的磁感峰值為 1.5T 的單位重量鐵損值。)的 100 倍 + 厚度值的 100 倍。
如 DW470-50 表示鐵損值為 4.7w/kg ,厚度為 0.5mm 的冷軋無(wú)取向硅鋼,現(xiàn)新型號(hào)表示為 50W470 。
( 2 )冷軋取向硅鋼帶(片)
表示方法: DQ+ 鐵損值(在頻率為 50HZ ,波形為正弦的磁感峰值為 1.7T 的單位重量鐵損值。)的 100 倍 + 厚度值的 100 倍。有時(shí)鐵損值后加 G 表示高磁感。
如 DQ133-30 表示鐵損值為 1.33 ,厚度為 0.3mm 的冷軋取向硅鋼帶(片),現(xiàn)新型號(hào)表示為 30Q133 。
( 3 )熱軋硅鋼板
熱軋硅鋼板用 DR 表示,按硅含量的多少分成低硅鋼(含硅量≤ 2.8% )、高硅鋼(含硅量> 2.8% )。
表示方法: DR+ 鐵損值(用 50HZ 反復(fù)磁化和按正弦形變化的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為 1.5T 時(shí)的單位重量鐵損值)的 100 倍 + 厚度值的 100 倍。如 DR510-50 表示鐵損值為 5.1 ,厚度為 0.5mm 的熱軋硅鋼板。
家用電器用熱軋硅鋼薄板的牌號(hào)用 JDR+ 鐵損值 + 厚度值來(lái)表示,如 JDR540-50 。
2 、日本牌號(hào)表示方法:
( 1 )冷軋無(wú)取向硅鋼帶
由公稱厚度(擴(kuò)大 100 倍的值) + 代號(hào) A+ 鐵損保證值(將頻率 50HZ ,最大磁通密度為 1.5T 時(shí)的鐵損值擴(kuò)大 100 倍后的值)。
如 50A 470 表示厚度為 0.5mm ,鐵損保證值為≤ 4.7 的冷軋無(wú)取向硅鋼帶。
( 2 )冷軋取向硅鋼帶
由公稱厚度(擴(kuò)大 100 倍的值) + 代號(hào) G :表示普通材料, P :表示高取向性材料 + 鐵損保證值(將頻率 50HZ ,最大磁通密度為 1.7T 時(shí)的鐵損值擴(kuò)大 100 倍后的值)。
如 30G 130 表示厚度為 0.3mm ,鐵損保證值為≤ 1.3 的冷軋取向硅鋼帶。
3 、普通及機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼板中常見(jiàn)的日本牌號(hào)
1 、日本鋼材( JIS 系列)的牌號(hào)中普通結(jié)構(gòu)鋼主要由三部分組成:
第一部分表示材質(zhì),如: S ( Steel )表示鋼, F ( Ferrum )表示鐵;第二部分表示不同的形狀、種類、用途,如 P(Plate) 表示板, T ( Tube )表示管, K(Kogu) 表示工具;第三部分表示特征數(shù)字,一般為最低抗拉強(qiáng)度。如: SS400—— 第一個(gè) S 表示鋼 (Steel) ,第二個(gè) S 表示 “ 結(jié)構(gòu) ” ( Structure ), 400 為下限抗拉強(qiáng)度 400MPa ,整體表示抗拉強(qiáng)度為 400 MPa 的普通結(jié)構(gòu)鋼。
2 、 SPHC—— 首位 S 為鋼 Steel 的縮寫(xiě), P 為板 Plate 的縮寫(xiě), H 為熱 Heat 的縮寫(xiě), C 商業(yè) Commercial 的縮寫(xiě),整體表示一般用熱軋鋼板及鋼帶。
3 、 SPHD—— 表示沖壓用熱軋鋼板及鋼帶。
4 、 SPHE—— 表示深沖用熱軋鋼板及鋼帶。
5 、 SPCC—— 表示一般用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?,相?dāng)于中國(guó) Q195 -215A 牌號(hào)。其中第三個(gè)字母 C 為冷 Cold 的縮寫(xiě)。需保證抗拉試驗(yàn)時(shí),在牌號(hào)末尾加 T 為 SPCCT 。
6 、 SPCD—— 表示沖壓用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?,相?dāng)于中國(guó) 08AL ( 13237 )優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。
7 、 SPCE—— 表示深沖用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?,相?dāng)于中國(guó) 08AL ( 5213 )深沖鋼。需保證非時(shí)效性時(shí),在牌號(hào)末尾加 N 為 SPCEN 。 冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸д{(diào)質(zhì)代號(hào):退火狀態(tài)為 A ,標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)為 S , 1/8 硬為 8 , 1/4 硬為 4 , 1/2 硬為 2 ,硬為 1 。 表面加工代號(hào):無(wú)光澤精軋為 D ,光亮精軋為 B 。如 SPCC-SD 表示標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)、無(wú)光澤精軋的一般用冷軋?zhí)妓乇“?。再?SPCCT-SB 表示標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)、光亮加工,要求保證機(jī)械性能的冷軋?zhí)妓乇“濉?/p>
8 、 JIS 機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼牌號(hào)表示方法為: S+ 含碳量 + 字母代號(hào)( C 、 CK ),其中含碳量用中間值 ×100 表示,字母 C :表示碳 K :表示滲碳用鋼。如碳結(jié)卷板 S 20C 其含碳量為 0.18-0.23% 。
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