【導(dǎo)讀】在介紹鋼的分類之前先簡(jiǎn)單介紹一下黑色金屬、鋼與有色金屬的基本概念。以鐵為基礎(chǔ)，以碳為主要添加元素的合金，統(tǒng)稱為鐵碳合金。生鐵是指把鐵礦石放到高爐中冶煉而成的產(chǎn)品，主要用來(lái)煉鋼和制造鑄件。件，這種鑄鐵叫鑄鐵件。連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼，一般是指軋制成各種鋼材的鋼。鋼屬于黑色金屬但鋼不完全等于黑色金屬。鋁以及黃銅、青銅、鋁合金和軸承合金等。另外，在工業(yè)上還采用鉻、鎳、錳、中鎢、鈦、鉬等多用以生產(chǎn)刀具用的硬質(zhì)合金。稀有金屬，包括放射性的鈾、鐳等。為了保證其韌性和塑性，含碳。量一般不超過(guò)%。②必要時(shí)鋼號(hào)后面可標(biāo)出表示質(zhì)量等級(jí)和脫氧方法的符號(hào)。法，但在鋼號(hào)最后附加表示用途的字母。平均碳含量為%的半鎮(zhèn)靜鋼，其鋼號(hào)為10b。①鋼號(hào)冠以"Y"，以區(qū)別于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。②鋼中主要合金元素，除個(gè)別微合金元素外，一般以百分之幾表示。

　　

【正文】 r30Mo2； (40)00Cr27Mo 4．馬氏體型鋼 （ 41） 1Cr12；（ 42） 0Cr13；（ 43）； 1Cr13；（ 44） 2Cr13；（ 45） 3Cr13；（ 46） 4Cr13； （ 47） 3Cr16；（ 48） 7Cr17 5．沉淀硬化型鋼 （ 49） 0Cr17Ni7Al 二、不銹鋼冷軋鋼板 不銹鋼冷軋鋼板是用冷軋工藝生產(chǎn)的不銹鋼鋼板，厚度不大于 3mm 的為薄板，厚度大于 3mm 的為厚板。用于制作耐腐蝕部件，石油、化工的管道、容器、醫(yī)療器械、船舶設(shè)備等，其分類和牌號(hào)如下： 1．奧氏體型鋼 除與熱軋部分相同外（ 29 種），還有：（ 1） 2Cr13Mn9Ni4(2)1Cr17Ni7(3) 1Cr17Ni8 2．奧氏體 鐵素體型鋼 除與熱軋部分相同外（ 2種），還有： (1)1Cr18Ni11Si4AlTi(2) 1Cr21Ni5Ti 3．鐵素體型鋼 除與熱軋部分相同外（ 9種），還有： 00Cr17 4．馬氏體型鋼 除與熱軋部分相同外（ 8種），還有 1Cr17Ni2 ：同熱軋部分 三、不銹鋼在各領(lǐng)域的應(yīng)用 1． 1960 年 1999 年約 40 年間，西方國(guó)家的不銹鋼產(chǎn)量從 215 萬(wàn)噸猛增到 1728 此資料來(lái)自 , 大量管理資料下載 萬(wàn)噸，增加了約 8倍，平均年增長(zhǎng)率約為 5． 5%。不銹鋼主要用于廚 房、家電、運(yùn)輸、建筑、土木各領(lǐng)域。在廚房器具方面主要有水洗槽和電氣、煤氣熱水器，家電產(chǎn)品主要有全自動(dòng)洗衣機(jī)的滾筒。從節(jié)能和再循環(huán)等環(huán)保的觀點(diǎn)看， 不銹鋼的需求有望進(jìn)一步擴(kuò)大。 在運(yùn)輸領(lǐng)域主要有鐵道車輛和汽車的排氣系統(tǒng)，用于排氣系統(tǒng)的不銹鋼在每輛車中約為 2030kg，全世界的年需求約 100 萬(wàn)噸，這是不銹鋼最大的應(yīng)用領(lǐng)域。 在建筑領(lǐng)域，最近的需求急劇增長(zhǎng)，如：新加坡地鐵車站的防護(hù)裝置，使用了約5000 噸的不銹鋼外裝飾材。再如日本 1980 年以后，用于建筑業(yè)的不銹鋼增長(zhǎng) 了約 4 倍，主要用作屋頂、大樓內(nèi)外裝飾和結(jié)構(gòu)材。 80 年代，在日本沿海地區(qū)使用 304 型無(wú)涂漆材作為屋頂材料，從防銹考慮，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂猛科岵讳P鋼。進(jìn) 入 90 年代，開(kāi)發(fā)了具有高耐蝕性的 20%以上高 Cr鐵素體系不銹鋼，被用作屋頂材料，同時(shí)為了美觀性，開(kāi)發(fā)了各種表面精加工技術(shù)。 在土木領(lǐng)域，日本的水壩吸水塔使用不銹鋼。歐美的寒冷地區(qū)，為防止高速公路和橋梁的凍結(jié)需撒鹽，這就加速了鋼筋的腐蝕，所以使用不銹鋼鋼筋。在北美的道路 中，近 3年間約有 40 處采用了不銹鋼鋼筋，每處的使用量為 2001000 噸，今后不銹鋼在該領(lǐng)域的市場(chǎng)將有所作為。 2．今后擴(kuò)大不銹鋼應(yīng)用的關(guān)鍵是環(huán)保、長(zhǎng)壽命和 IT 的普及。 關(guān)于環(huán)保方面，首先從大氣環(huán)保的觀點(diǎn)看，用于抑制二惡英發(fā)生的高溫垃圾焚燒裝置、 LNG 發(fā)電裝置和使用煤的高效發(fā)電裝置的耐 熱、耐高溫腐蝕不銹鋼的需求將 擴(kuò)大。還有估計(jì)在 21 世紀(jì)初將投入實(shí)際應(yīng)用的燃料電池汽車的電池殼也將使用不銹鋼。從水質(zhì)環(huán)保的觀點(diǎn)看，在給水、排水處理裝置中，具有優(yōu)異耐蝕性的不銹鋼 也將擴(kuò)大需求。 關(guān)于長(zhǎng)壽命，在歐洲已有的橋梁、高速公路、隧道等設(shè)施中，不銹鋼的應(yīng)用在增加，預(yù)計(jì)這種潮流將遍及全世界。還有日本一般住宅建筑的壽命特別短為 2030 年，廢材處理成為一大問(wèn)題。最近以壽命達(dá)到 100 年為目標(biāo)的建筑物開(kāi)始出現(xiàn)，這樣具有優(yōu)異耐久性的材料需求將增長(zhǎng)。從地球環(huán)保的觀點(diǎn)看，長(zhǎng)壽命在減少土 木、建筑廢材的同時(shí)，有必要從引 入新概念的設(shè)計(jì)階段探討如何降低維修 成本。 關(guān)于 IT 的普及，在 IT 的發(fā)展和普及過(guò)程中，功能材料在設(shè)備硬件方面起很大的作用，對(duì)高精密度、高功能材料的要求非常大。如：在手機(jī)和微機(jī)部件中，靈活應(yīng) 用了不銹鋼的高強(qiáng)度、彈性和非磁性等特性，使得不銹鋼的應(yīng)用擴(kuò)大。還有在半導(dǎo)體和各種基板的制造設(shè)備中，具有良好清潔度和耐久性的不銹鋼發(fā)揮了重要作用。 不銹鋼具有多種其它金屬?zèng)]有的優(yōu)異性能，是一種具有優(yōu)異耐久性和再循環(huán)性的材料，今后對(duì)應(yīng)時(shí)代的變化，不銹鋼將廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。 第九章 相關(guān)名詞解釋 一、共析鋼、亞共析鋼、 過(guò)共析鋼 大家知道固態(tài)金屬及合金都是晶體，即在其內(nèi)部原子是按一定規(guī)律排列的，排列的方式一般有三種即：體心立方晶格結(jié)構(gòu)、面心立方晶格結(jié)構(gòu)和密排六方晶格結(jié) 此資料來(lái)自 , 大量管理資料下載 構(gòu)。 金屬是由多晶體組成的，它的多晶體結(jié)構(gòu)是在金屬結(jié)晶過(guò)程中形成的。組成鐵碳合金的鐵具有兩種晶格結(jié)構(gòu)： 910℃以下為具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)的α 鐵， 910℃以上為具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)的Υ 鐵。 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（ Fe3C）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 %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 %的鋼就叫做共析鋼，它的組織是珠光體。 常用的結(jié)構(gòu)鋼含碳量大都在 %以下，由于含碳量低于 %，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。 工具用鋼的含碳量往往超過(guò) %，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，我們將其統(tǒng)稱為過(guò)共析鋼。 二、有關(guān)鋼材機(jī)械性能的名詞 （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） （σ ） 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 %）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 。 （σ b） 材料在拉伸過(guò)程中，從開(kāi)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 此資料來(lái)自 , 大量管理資料下載 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）。 （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。 （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 ，低合金結(jié)構(gòu)鋼為 合金結(jié)構(gòu)鋼為 。 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。 ?布氏硬度（ HB） 以一定的載荷（一般 3000kg）把一定大?。ㄖ睆揭话銥?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)。 ?洛氏硬度（ HR） 當(dāng) HB450 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 120176。的金剛石圓錐體或直徑為 、 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 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）。 ?維氏硬度（ HV） 以 120kg 以內(nèi)的載荷和頂角為 136176。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 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。 此資料來(lái)自 , 大量管理資料下載 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。 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。 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?、中溫回火和低溫回火三類?；鼗鸲嗯c淬火、正火配合使用。 ?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500650℃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。 ?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 150250℃）精加工前，把工件重新加熱到 100150℃，保持 520 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。 ?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。 ?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 此資料來(lái)自 , 大量管理資料下載 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。