鋼板

鋼板

鋼板按厚度分,薄鋼板<4毫米(最薄0.2毫米),厚鋼板4-60毫米,特厚鋼板60-115毫米。薄板的寬度為500-1500毫米;厚的寬度為600-3000毫米。薄板按鋼種分,有普通鋼、優質鋼、合金鋼、彈簧鋼、不鏽鋼、工具鋼、耐熱鋼、軸承鋼、矽鋼和工業純鐵薄板等;按專業用途分,有油桶用板、搪瓷用板、防彈用板等;按表面塗鍍層分,有鍍鋅薄板、鍍錫薄板、鍍鉛薄板、塑膠複合鋼板等。厚鋼板的鋼種大體上和薄鋼板相同。在品各方面,除了橋樑鋼板、鍋爐鋼板、汽車製造鋼板、壓力容器鋼板和多層高壓容器鋼板等品種純屬厚板外,有些品種的鋼板如汽車大梁鋼板(厚2.5-10毫米)、花紋鋼板(厚2.5-8毫米)、不鏽鋼板、耐熱鋼板等品種是同薄板交叉的。

基本信息

科技名詞定義

中文名稱:鋼板英文名稱:steelplate

定義:厚度與寬度、長度比相差較大的平板鋼材。

套用學科:材料科學技術(一級學科);

金屬材料(二級學科);鋼鐵材料(二級學科);鋼鐵材料品種(二級學科)
以上內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布

物質概述

鋼板鋼板
隨著科學技術和工業的發展,對材料提出了更高的要求,如更高的強度,抗高溫、高壓、低溫,耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學性能的要求,碳鋼已不能完全滿足要求。
碳鋼的在性能上主要有以下幾方面的不足:
(1)淬透性低一般情況下,碳鋼水淬的最大淬透直徑只有10mm-20mm。
(2)強度和屈強比較低如普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa,而低合金結構鋼16Mn的σs則為360MPa以上。40鋼的σs/σb僅為0.43,遠低於合金鋼。
(3)回火穩定性差由於回火穩定性差,碳鋼在進行調質處理時,為了保證較高的強度需採用較低的回火溫度,這樣鋼的韌性就偏低;為了保證較好的韌性,採用高的回火溫度時強度又偏低,所以碳鋼的綜合機械性能水平不高。
(4)不能滿足特殊性能的要求碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差,不能滿足特殊使用性能的需求。

簡介

steelsheet(s)andplate(s)
鋼板是平板狀,矩形的,可直接軋制或由寬鋼帶剪下而成。
鋼板按厚度分,薄鋼板<4毫米(最薄0.2毫米),厚鋼板4~60毫米,特厚鋼板60~115毫米。
鋼板按軋制分,分熱軋的和冷軋的。
薄板的寬度為500~1500毫米;厚的寬度為600~3000毫米。薄板按鋼種分,有普通鋼、優質鋼、合金鋼、彈簧鋼、不鏽鋼、工具鋼、耐熱鋼、軸承鋼、矽鋼和工業純鐵薄板等;按專業用途分,有油桶用板、搪瓷用板、防彈用板等;按表面塗鍍層分,有鍍鋅薄板、鍍錫薄板、鍍鉛薄板、塑膠複合鋼板等。
厚鋼板的鋼種大體上和薄鋼板相同。在品各方面,除了橋樑鋼板、鍋爐鋼板、汽車製造鋼板、壓力容器鋼板和多層高壓容器鋼板等品種純屬厚板外,有些品種的鋼板如汽車大梁鋼板(厚2.5~10毫米)、花紋鋼板(厚2.5~8毫米)、不鏽鋼板、耐熱鋼板等品種是同薄板交叉的。
另,鋼板還有材質一說,並不是所有的鋼板都是一樣的,材質不一樣,其鋼板所用到的地方,也不一樣。

物質分類

鋼板鋼板
按合金元素含量多少分類
低合金鋼(合金元素總量低於5%)
中合金鋼(合金元素總量為5%-10%)
高合金鋼(合金元素總量高於10%)
按所含的主要合金元素分類
鉻鋼(Cr-Fe-C)
鉻鎳鋼(Cr-Ni-Fe-C)
錳鋼(Mn-Fe-C)
矽錳鋼(Si-Mn-Fe-C)
鋼板鋼板
按小試樣正火或鑄態組織分類
珠光體鋼
馬氏體鋼
鐵素體鋼
奧氏體鋼
萊氏體鋼
按用途分類
合金結構鋼
合金工具鋼
特殊性能鋼

合金化

鋼板鋼板表面
在鋼中加入合金元素後,鋼的基本組元與加入的合金元素會發生互動作用。鋼的合金化目的是希望利用合金元素與鐵、碳的相互作用和對鐵碳相圖及對鋼的熱處理的影響來改善鋼的組織和性能。
一、合金元素與鐵、碳的相互作用
合金元素加入鋼中後,主要以三種形式存在鋼中。即:與鐵形成固溶體;與碳形成碳化物;在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物
溶於鐵中
幾乎所有的合金元素(除Pb外)都可溶入鐵中,形成合金鐵素體或合金奧氏體,按其對α-Fe或γ-Fe的作用,可將合金元素分為擴大奧氏體相區和縮小奧氏體相區兩大類。擴大γ相區的元素—亦稱奧氏體穩定化元素,主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等,它們使A3點(γ-Feα-Fe的轉變點)下降,A4點(γ-Fe的轉變點)上升,從而擴大γ-相的存在範圍。其中Ni、Mn等加入到一定量後,可使γ相區擴大到室溫以下,使α相區消失稱為完全擴大γ相區元素。另外一些元素(如C、N、Cu等),雖然擴大γ相區,但不能擴大到室溫故稱之為部分擴大γ相區的元素
縮小γ相區元素——亦稱鐵素體穩定化元素,主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它們使A3點上升,A4點下降(鉻除外,含量小於7%時,A3點下降,大於7%後,A3點迅速上升),從而縮小γ相區存在的範圍,使鐵素體穩定區域擴大。按其作用不同可分為完全封閉γ相區的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分縮小γ相區的元素(如B、Nb、Zr等)。
形成碳化物
合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小,可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。常見非碳化物形成元素有:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它們基本上都溶於鐵素體和奧氏體中。常見碳化物形成元素有:Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的穩定性程度由弱到強的次序排列),它們在鋼中一部分固溶於基體相中,一部分形成合金滲碳體,含量高時可形成新的合金碳化合物
二、合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響
對奧氏體和鐵素體存在範圍的影響
鋼板鋼板
擴大或縮小γ相區的元素均同樣擴大或縮小Fe-Fe3C相圖中的γ相區,且同樣Ni或Mn的含量較多時,可使鋼在室溫下得到單相奧氏體組織(如1Cr18Ni9奧氏體不鏽鋼和ZGMn13高錳鋼等),而Cr、Ti、Si等超過一定含量時,可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織(如1Cr17Ti高鉻鐵素體不鏽鋼等)。
.對Fe-Fe3C相圖臨界點(S和E點)的影響
擴大γ相區的元素使Fe-Fe3C相圖中的共析轉變溫度下降,縮小γ相區的元素則使其上升,並都使共析反應在一個溫度範圍內進行。幾乎所有的合金元素都使共析點(S)和共晶點(E)的碳含量降低,即S點和E點左移,強碳化物形成元素的作用尤為強烈。
三、合金元素對鋼熱處理的影響
合金元素對加熱時相轉變的影響
合金元素影響加熱時奧氏體形成的速度和奧氏體晶粒的大小。
(1)對奧氏體形成速度的影響:Cr、Mo、W、V等強碳化物形成元素與碳的親合力大,形成難溶於奧氏體的合金碳化物,顯著減慢奧氏體形成速度;Co、Ni等部分非碳化物形成元素,因增大碳的擴散速度,使奧氏體的形成速度加快;Al、Si、Mn等合金元素對奧氏體形成速度影響不大。
(2)對奧氏體晶粒大小的影響:大多數合金元素都有阻止奧氏體晶粒長大的作用,但影響程度不同。強烈阻礙晶粒長大的元素有:V、Ti、Nb、Zr等;中等阻礙晶粒長大的元素有:W、Mn、Cr等;對晶粒長大影響不大的元素有:Si、Ni、Cu等;促進晶粒長大的元素:Mn、P等。
合金元素對過冷奧氏體分解轉變的影響
除Co外,幾乎所有合金元素都增大過冷奧氏體的穩定性,推遲珠光體類型組織的轉變,使C曲線右移,即提高鋼的淬透性。常用提高淬透性的元素有:Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。必須指出,加入的合金元素,只有完全溶於奧氏體時,才能提高淬透性。如果未完全溶解,則碳化物會成為珠光體的核心,反而降低鋼的淬透性。另外兩種或多種合金元素的同時加入(如鉻錳鋼、鉻鎳鋼等),比單個元素對淬透性的影響要強得多。
除Co、Al外,多數合金元素都使Ms和Mf點下降。其作用大小的次序是:Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用最強,Si實際上無影響。Ms和Mf點的下降,使淬火後鋼中殘餘奧氏體量增多。殘餘奧氏體量過多時,可進行冷處理(冷至Mf點以下),以使其轉變為馬氏體,或進行多次回火,這時殘餘奧氏體因析出合金碳化物會使Ms、Mf點上升,並在冷卻過程中轉變為馬氏體或貝氏體(即發生所謂二次淬火)。
合金元素對回火轉變的影響
(1)提高回火穩定性合金元素在回火過程中推遲馬氏體的分解和殘餘奧氏體的轉變(即在較高溫度才開始分解和轉變),提高鐵素體的再結晶溫度,使碳化物難以聚集長大,因此提高了鋼對回火軟化的抗力,即提高了鋼的回火穩定性。提高回火穩定性作用較強的合金元素有:V、Si、Mo、W、Ni、Co等。
(2)產生二次硬化一些Mo、W、V含量較高的高合金鋼回火時,硬度不是隨回火溫度升高而單調降低,而是到某一溫度(約400℃)後反而開始增大,並在另一更高溫度(一般為550℃左右)達到峰值。這是回火過程的二次硬化現象,它與回火析出物的性質有關。當回火溫度低於450℃時,鋼中析出滲碳體,在450℃以上滲碳體溶解,鋼中開始沉澱出彌散穩定的難熔碳化物Mo2C、W2C、VC等,使硬度重新升高,稱為沉澱硬化。回火時冷卻過程中殘餘奧氏體轉變為馬氏體的二次淬火所也可導致二次硬化。
四、合金元素對鋼的機械性能的影響
鋼板鋼板
提高鋼的強度是加入合金元素的主要目的之一。欲提高強度,就要設法增大位錯運動的阻力。金屬中的強化機制主要有固溶強化、位錯強化、細晶強化、第二相(沉澱和彌散)強化。合金元素的強化作用,正是利用了這些強化機制。
對退火狀態下鋼的機械性能的影響
結構鋼在退火狀態下的基本相是鐵素體和碳化物。合金元素溶於鐵素體中,形成合金鐵素體,依靠固溶強化作用,提高強度和硬度,但同時降低塑性和韌性。
對退火狀態下鋼的機械性能的影響
由於合金元素的加入降低了共析點的碳含量、使C曲線右移,從而使組織中的珠光體的比例增大,使珠光體層片距離減小,這也使鋼的強度增加,塑性下降。但是在退火狀態下,合金鋼沒有很大的優越性。由於過冷奧氏體穩定性增大,合金鋼在正火狀態下可得到層片距離更小的珠光體,或貝氏體甚至馬氏體組織,從而強度大為增加。Mn、Cr、Cu的強化作用較大,而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一般結構鋼的實際含量)下影響很小。
對淬火、回火狀態下鋼的機械性能的影響
合金元素對淬火、回火狀態下鋼的強化作用最顯著,因為它充分利用了全部的四種強化機制。淬火時形成馬氏體,回火時析出碳化物,造成強烈的第二相強化,同時使韌性大大改善,故獲得馬氏體並對其回火是鋼的最經濟和最有效的綜合強化方法。
合金元素加入鋼中,首要的目的是提高鋼的淬透性,保證在淬火時容易獲得馬氏體。其次是提高鋼的回火穩定性,使馬氏體的保持到較高溫度,使淬火鋼在回火時析出的碳化物更細小、均勻和穩定。這樣在同樣條件下,合金鋼比碳鋼具有更高的強度。
五、合金元素對鋼的工藝性能的影響
合金元素對鋼鑄造性能的影響
鋼板鋼板
固、液相線的溫度愈低和結晶溫區愈窄,其鑄造性能愈好。合金元素對鑄造性能的影響,主要取決於它們對Fe-Fe3C相圖的影響。另外許多元素,如Cr、Mo、V、Ti、Al等在鋼中形成高熔點碳化物或氧化物質點,增大鋼的粘度,降低流動性,使鑄造性能惡化。
合金元素對鋼塑性加工性能的影響
塑性加工分熱加工和冷加工。合金元素溶入固溶體中,或形成碳化物(如Cr、Mo、W等),都使鋼的熱變形抗力提高和熱塑性明顯下降而容易鍛裂。一般合金鋼的熱加工工藝性能比碳鋼要差得多。
合金元素對鋼焊接性能的影響
合金元素都提高鋼的淬透性,促進脆性組織(馬氏體)的形成,使焊接性能變壞。但鋼中含有少量Ti和V可改善鋼的焊接性能。合金元素對鋼切削性能的影響切削性能與鋼的硬度密切相關,鋼是適合於切削加工的硬度範圍為170HB~230HB。一般合金鋼的切削性能比碳鋼差。但適當加入S、P、Pb等元素可以大大改善鋼的切削性能。
合金元素對鋼熱處理工藝性能的影響
熱處理工藝性能反映鋼熱處理的難易程度和熱處理產生缺陷的傾向。主要包括淬透性、過熱敏感性、回火脆化傾向和氧化脫碳傾向等。合金鋼的淬透性高,淬火時可以採用比較緩慢的冷卻方法,可減少工件的變形和開裂傾向。加入錳、矽會增大鋼的過熱敏感性。

物質編號

鋼板鋼板
牌號首部用數字標明碳含量。規定結構鋼以萬分之一為單位的數字(兩位數)、工具鋼和特殊性能鋼以千分之一為單位的數字(一位數)來表示碳含量,而工具鋼的碳含量超過1%時,碳含量不標出。在表明碳含量數字之後,用元素的化學符號表明鋼中主要合金元素,含量由其後面的數字標明,平均含量少於1.5%時不標數,平均含量為1.5%-2.49%、2.5%-3.49%……時,相應地標以2、3……。

合金結構鋼40Cr,平均碳含量為0.40%,主要合金元素Cr的含量在1.5%以下。合金工具鋼5CrMnMo平均碳含量為0.5%,主要合金元素Cr、Mn、Mo的含量均在1.5%以下。專用鋼用其用途的漢語拼音字首來標明。
如:滾珠軸承鋼,在鋼號前標以“G”。GCr15表示含碳量約1.0%、鉻含量約1.5%(這是一個特例,鉻含量以千分之一為單位的數字表示)的滾珠軸承鋼。Y40Mn表示碳含量為0.4%、錳含量少於1.5%的易切削鋼等等。對於高級優質鋼,則在鋼的末尾加“A”字表明,例如20Cr2Ni4。 

化學與物理術語(一)

通過對化學和物理的了解,來明白生活中的細節,從而使我們更好的明白一些事物。

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