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_鋼板

鋼板是用鋼水澆注，冷卻后壓制而成的平板狀鋼材。

鋼板是平板狀，矩形的，可直接軋制或由寬鋼帶剪切而成。

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，分熱軋和冷軋。

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(yōu)質(zhì)鋼、合金鋼、彈簧鋼、不銹鋼、工具鋼、耐熱鋼、軸承鋼、硅鋼和工業(yè)純鐵薄板等；按專業(yè)用途分，有油桶用板、搪瓷用板、防彈用板等；按表面涂鍍層分，有鍍鋅薄板、鍍錫薄板、鍍鉛薄板、塑料復(fù)合鋼板等。

厚鋼板的鋼種大體上和薄鋼板相同。在品各方面，除了橋梁鋼板、鍋爐鋼板、汽車制造鋼板、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）、不銹鋼板、耐熱鋼板等品種是同薄板交叉的。

另，鋼板還有材質(zhì)一說，并不是所有的鋼板都是一樣的，材質(zhì)不一樣，其鋼板所用到的地方，也不一樣。

隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，對(duì)材料提出了更高的要求，如更高的強(qiáng)度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學(xué)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，碳鋼水淬的淬透直徑只有10mm-20mm。

(2) 強(qiáng)度和屈強(qiáng)比較低。如普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa，而低合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn的σs則為360MPa以上。40鋼的 σs /σb僅為0.43, 遠(yuǎn)低于合金鋼。

(3) 回火穩(wěn)定性差。由于回火穩(wěn)定性差，碳鋼在進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時(shí)，為了保證較高的強(qiáng)度需采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時(shí)強(qiáng)度又偏低，所以碳鋼的綜合機(jī)械性能水平不高。

(4) 不能滿足特殊性能的要求。碳鋼在、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。

牌號(hào)的首部用數(shù)字標(biāo)明碳含量。規(guī)定結(jié)構(gòu)鋼以萬分之一為單位的數(shù)字（兩位數(shù)）、工具鋼和特殊性能鋼以千分之一為單位的數(shù)字（一位數(shù)）來表示碳含量，而工具鋼的碳含量超過1%時(shí)，碳含量不標(biāo)出。

在表明碳含量數(shù)字之后，用元素的化學(xué)符號(hào)表明鋼中主要合金元素，含量由其后面的數(shù)字標(biāo)明，平均含量少于1.5%時(shí)不標(biāo)數(shù), 平均含量為1.5%～2.49%、2.5%～3.49%……時(shí),相應(yīng)地標(biāo)以2、3……。

合金結(jié)構(gòu)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。

鋼用其用途的漢語拼音字首來標(biāo)明。

如:滾珠軸承鋼,在鋼號(hào)前標(biāo)以“G”。GCr15表示含碳量約1.0%、鉻含量約1.5%(這是一個(gè)特例, 鉻含量以千分之一為單位的數(shù)字表示)的滾珠軸承鋼。

Y40Mn,表示碳含量為0.4%、錳含量少于1.5%的易切削鋼等等。

對(duì)于優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼的末尾加“A”字表明，例如20Cr2Ni4A

§7-1 鋼的合金化

在鋼中加入合金元素后，鋼的基本組元鐵和碳與加入的合金元素會(huì)發(fā)生交互作用。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(duì)鐵碳相圖及對(duì)鋼的熱處理的影響來改善鋼的組織和性能。

（亦稱普通低合金鋼、HSLA）

1. 用途

主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。

2. 性能要求

(1) 高強(qiáng)度：一般其的屈服強(qiáng)度在300MPa以上。

(2) 高韌性：要求延伸率為15%～20%，室溫沖擊韌性大于600kJ/m～800kJ/m。 對(duì)于大型焊接構(gòu)件，還要求有較高的斷裂韌性。

(3) 良好的焊接性能和冷成型性能。

(4) 低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。

(5) 良好的耐蝕性。

3. 成分特點(diǎn)

(1) 低碳：由于韌性、焊接性和冷成形性能的要求高，其碳含量不超過0.20%。

(2) 加入以錳為主的合金元素。

(3) 加入鈮、鈦或釩等輔加元素：少量的鈮、鈦或釩在鋼中形成細(xì)碳化物或碳氮化物，有利于獲得細(xì)小的鐵素體晶粒和提高鋼的強(qiáng)度和韌性。

此外，加入少量銅（≤0.4%）和磷（0.1%左右）等，可提高抗腐蝕性能。加入少量稀土元素，可以脫硫、去氣，使鋼材凈化，改善韌性和工藝性能。

4. 常用低合金結(jié)構(gòu)鋼

16Mn是我國(guó)低合金高強(qiáng)鋼中用量最廣泛最多、產(chǎn)量的鋼種。使用狀態(tài)的組織為細(xì)晶粒的鐵素體—珠光體，強(qiáng)度比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235高約20%～30%，耐大氣腐蝕性能高20%～38%。

15MnVN 中等級(jí)別強(qiáng)度鋼中使用最多的鋼種。強(qiáng)度較高，且韌性、焊接性及低溫韌性也較好，被廣泛用于制造橋梁、鍋爐、船舶等大型結(jié)構(gòu)。

強(qiáng)度級(jí)別超過500MPa后，鐵素體和珠光體組織難以滿足要求，于是發(fā)展了低碳貝氏體鋼。加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利于空冷條件下得到貝氏體組織，使強(qiáng)度更高，塑性、焊接性能也較好，多用于高壓鍋爐、高壓容器等。

5. 熱處理特點(diǎn)

這類鋼一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需要進(jìn)行專門的熱處理。使用狀態(tài)下的顯微組織一般為鐵素體+索氏體。

1. 用途

主要用于制造汽車、拖拉機(jī)中的變速齒輪，內(nèi)燃機(jī)上的凸輪軸、活塞銷等機(jī)器零件。這類零件在工作中遭受強(qiáng)烈的摩擦磨損，同時(shí)又承受較大的交變載荷，特別是沖擊載荷。

2. 性能要求

(1) 表面滲碳層硬度高，以保證優(yōu)異的耐磨性和接觸疲勞抗力，同時(shí)具有適當(dāng)?shù)乃苄院晚g性。

(2) 心部具有高的韌性和足夠高的強(qiáng)度。心部韌性不足時(shí)，在沖擊載荷或過載作用下容易斷裂；強(qiáng)度不足時(shí)，則較脆的滲碳層易碎裂、剝落。

(3) 有良好的熱處理工藝性能 在高的滲碳溫度（900℃～950℃）下，奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大，并有良好的淬透性。

3. 成分特點(diǎn)

(1)低碳：碳含量一般為0.10%～0.25%，使零件心部有足夠的塑性和韌性。

(2) 加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。

(3) 加入阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素：主要加入少量強(qiáng)碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成穩(wěn)定的合金碳化物。

4.鋼種及牌號(hào)

20Cr低淬透性合金滲碳鋼。這類鋼的淬透性低，心部強(qiáng)度較低。

20CrMnTi中淬透性合金滲碳鋼。這類鋼淬透性較高、過熱敏感性較小，滲碳過渡層比較均勻，具有良好的機(jī)械性能和工藝性能。

18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金滲碳鋼。這類鋼含有較多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韌性和低溫沖擊韌性。

5. 熱處理和組織性能

合金滲碳鋼的熱處理工藝一般都是滲碳后直接淬火，再低溫回火。 熱處理后，表面滲碳層的組織為合金滲碳體+回火馬氏體+少量殘余奧氏體組織，硬度為60HRC～62HRC。心部組織與鋼的淬透性及零件截面尺寸有關(guān)，完全淬透時(shí)為低碳回火馬氏體，硬度為40HRC～48HRC；多數(shù)情況下是屈氏體、回火馬氏體和少量鐵素體，硬度為25HRC～40HRC。心部韌性一般都高于700KJ/m2。

1. 用途

合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和其它機(jī)器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿、螺栓等。

2. 性能要求

調(diào)質(zhì)件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復(fù)雜，要求高的綜合機(jī)械性能，即具有高的強(qiáng)度和良好的塑性、韌性。合金調(diào)質(zhì)鋼還要求有很好的淬透性。但不同零件受力情況不同，對(duì)淬透性的要求不一樣。

3. 成分特點(diǎn)

(1) 中碳：碳含量一般在0.25%～0.50%之間，以0.4%居多；

(2) 加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：這些合金元素除了提高淬透性外，還能形成合金鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度。如調(diào)質(zhì)處理后的40Cr鋼的性能比45鋼的性能高很多；

(3) 加入防止第二類回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn的合金調(diào)質(zhì)鋼，高溫回火慢冷時(shí)易產(chǎn)生第二類回火脆性。在鋼中加入Mo、W可以防止第二類回火脆性，其適宜含量約為0.15%～0.30%Mo或0.8%～1.2%的W。

45鋼與40Cr鋼調(diào)質(zhì)后性能的對(duì)比

鋼號(hào)及熱處理狀態(tài) 截面尺寸/ mm sb/ MPa ss/MPa d5/ % y/% ak/kJ/m2

45鋼 850℃水淬, 550℃回火 f50 　700 　500 　15 　45 　700

40Cr鋼 850℃油淬, 570℃回火 f50 (心部) 　850 　670 　16 　58 　1000

4. 鋼種及牌號(hào)

(1)40Cr低淬透性調(diào)質(zhì)鋼：這類鋼的油淬臨界直徑為30mm～40mm，用于制造一般尺寸的重要零件。

(2)35CrMo中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：這類鋼的油淬臨界直徑為40mm～60mm,加入鉬不僅可提高淬透性，而且可防止第二類回火脆性。

(3)40CrNiMo高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：這類鋼的油淬臨界直徑為60mm-100mm，多半是鉻鎳鋼。鉻鎳鋼中加入適當(dāng)?shù)你f，不但具有好的淬透性，還可第二類回火脆性。

5. 熱處理和組織性能 合金調(diào)質(zhì)鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）。合金調(diào)質(zhì)鋼淬透性較高，一般都用油，淬透性特別大時(shí)甚至可以空冷，這能減少熱處理缺陷。

合金調(diào)質(zhì)鋼的最終性能決定于回火溫度。一般采用500℃-650℃回火。通過選擇回火溫度，可以獲得所要求的性能。為防止第二類回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韌性的提高。

合金調(diào)質(zhì)鋼常規(guī)熱處理后的組織是回火索氏體。對(duì)于表面要求耐磨的零件（如齒輪、主軸），再進(jìn)行感應(yīng)加熱表面淬火及低溫回火，表面組織為回火馬氏體。表面硬度可達(dá)55HRC～58HRC。

合金調(diào)質(zhì)鋼淬透調(diào)質(zhì)后的屈服強(qiáng)度約為800MPa, 沖擊韌性在800kJ/m2心部硬度可達(dá)22HRC～25HRC。若截面尺寸大而未淬透時(shí)，性能顯著降低。

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