一、 鋼鐵區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)
C>1.7%為鐵
C<1.7%為鋼
1、鋼分類(以各成份含量分類) 各元素含量總和<5%為低合金鋼; 5-10%為中合金鋼; >10%為高合金鋼。
2、鐵的分類(以斷口顏色分類)
a、分類:
1)白口鐵:煉鋼生鐵(Fe3C);
2)灰口鐵:鑄造生鐵(游離石墨)。
b、現(xiàn)在生產(chǎn)較多的球墨鑄鐵就是將熔化后的鑄鐵用稀土和鎂處理,將其中的片狀石墨轉(zhuǎn)化為球狀石墨,即為球鐵。
二、鋼鐵中的主要成份及功能
1、非金屬元素
1)碳(C):對(duì)鋼鐵的性能起決定性作用,含量增加,則強(qiáng)度和硬度增加,但塑性及延展性下降,鋼變脆且難加工;反之含量減低,鋼的韌性增強(qiáng),因此不銹鋼中C低。
2)硫(S):是有害元素,對(duì)鋼鐵的影響是“熱脆”,即在熱變形時(shí),工件產(chǎn)生裂紋,它還能降低鋼的機(jī)械性能,使疲勞極限、塑性、耐磨性顯著下降,影響鋼的使用壽命,含量高時(shí)還造成焊接困難和耐腐蝕性下降,因此,煉鋼過程中,加錳鐵脫硫,形成MnS進(jìn)入碴中。 普鋼中一般不超過0.05%,優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼不超過0.045%、0.03%,高級(jí)優(yōu)質(zhì)不超過0.02%,生鐵中的含量較高可達(dá)0.35%,易切削鋼中的硫也可達(dá)0.2%以上便于加工。
3)硅(Si):和氧的親和力僅次于鋁和鈦,因此在煉鋼中常用作脫氧劑;硅固溶于鐵素體和奧氏體中能顯著提高高鋼的強(qiáng)度、硬度、彈性極限,對(duì)冶煉彈簧鋼****有利。另外還能提高鋼的抗氧性、耐蝕性、耐磨性。 在鑄鐵中,硅是重要的石墨元素,承擔(dān)著維持碳當(dāng)量的重要任務(wù),并能細(xì)化石墨,提高球狀石墨的圓整性。 在有色合金中,Si是鑄造鋁合金和鍛鋁合金中的重要合金元素。
4)磷(P):由冶煉原料帶入,是有害元素,F(xiàn)e3P質(zhì)硬影響塑性及韌性,易發(fā)生“冷脆”,易偏析影響力學(xué)性能。 有時(shí)為了達(dá)到某種特殊性能,人為加入P提高鋼的抗拉強(qiáng)度,改善鋼材的切削和抗蝕性能,故易切削鋼都含較高的P,例:高磷鑄鐵。
5)硼(B):在自然界中尚未發(fā)現(xiàn)元素硼,鋼中加入極少量的硼,可成倍地增加鋼的淬透性,這是B的最獨(dú)特作用。還能提高鋼的機(jī)械性能,焊接性能。 由于鋼中硼的存在形式****復(fù)雜,在化學(xué)分析上就出現(xiàn)了“酸溶硼”,“酸不溶硼”及“全硼”之分。
6)氮(N):是隨著爐料和爐子進(jìn)入鋼中,是雜質(zhì)元素,可導(dǎo)致鋼的宏觀組織疏松,甚至形成氣泡,N含量高時(shí),鋼的韌性下降,硬度和脆性增加,在不銹鋼中可使晶間腐蝕。
2、金屬元素
1)錳(Mn):是黑色金屬中最常見的元素,在煉鋼鐵時(shí)作為脫氧劑、脫硫劑加入,Mn和S作用可防止熱脆并提高鋼的可鍛性,當(dāng)錳鋼中Mn>10%時(shí),強(qiáng)度提高,特別耐磨。 在鋁合金、銅合金等有色金屬中則能提高壓力使性能及耐磨、耐蝕性(特別是海水及氯化物等的腐蝕)。
2)鉻(Cr):是鋼鐵生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的元素之一,可提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性,使鋼具有抗蝕性和抗氧化性。
3)鎳(Ni):可增加鋼的硬度、彈性、延展性、抗蝕性,并能細(xì)化晶粒,提高淬透性,使鋼的機(jī)械性能大大提高(如韌性、防腐抗酸性、高導(dǎo)磁性等),當(dāng)與Cr共存時(shí),可大大提高鋼的機(jī)械強(qiáng)度。
4)銅(Cu):在鋼中加入少量Cu能提高其屈服點(diǎn)和疲勞強(qiáng)度,改善沖擊韌性和抗大氣腐蝕性能,此外還可改善鋼液的流動(dòng)性。
5)鉬(Mo):在鋼中可增加鋼強(qiáng)度而不減其可塑性及韌性,同時(shí)使鋼在高溫下有足夠的強(qiáng)度和改善鋼的耐蝕性和冷脆性,因此鉬被廣泛應(yīng)用于耐熱鋼、結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)中。
6)鈦(Ti):加入鋼中后可與N、O、C等形成化合物TiN、TiO2、TiC從而防止鋼中產(chǎn)生氣泡及改善鋼的品質(zhì),提高其機(jī)械性能,Ti含量在不銹鋼中一般為C含量的4-8倍,這樣可防止不銹鋼的晶間腐蝕,含V、Ti、Re的合金鑄鐵則具有良好的抗磨性能。 由于Ti有很高的強(qiáng)度與重量比,且在很廣的溫度范圍內(nèi)保持著優(yōu)良的機(jī)械性能,故廣泛地用于航空工業(yè)。
7)釩(V):鋼中含釩能提高鋼的強(qiáng)度、韌性、硬度及耐磨性,一般普通低合金鋼中含V為0.2%-0.3%,高速切削工具鋼中可達(dá)0.5%-2.5%。
8)稀土總量(∑Re):稀土總量常被作為添加劑使用,它與S、P、As等有害元素有很大的親和力而生成難熔的化合物進(jìn)入渣內(nèi)或漂浮在鐵件上部,起到脫S、P或除去及降低非金屬夾雜物作用,這樣提高鋼材的機(jī)械性能,熱加工性能及力學(xué)特性。 在鑄鐵中起變性作用和脫硫作用,使石墨球狀化,即所謂的球墨鑄鐵,其機(jī)械性能顯著提高。
9)鎂(Mg):是礦物、巖石、耐火燃料、爐渣、水泥、海水、泥土中的重要成份。某些鋼鐵材料中加入****量的Mg,這些材料在機(jī)械行業(yè)用途廣泛。
10)鎢(W):用于制造特殊鋼種及硬質(zhì)合金,它能增加鋼的回火穩(wěn)定性、紅硬性、熱強(qiáng)性及由于形成特殊碳化物而增加耐磨性。
11)其它:AL:脫氧劑;Pb:一般不含,只有易切削鋼中加入約0.1-0.2%; Fe:基體元素;Sn;Zn等。