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金屬鋼材的屈服點,抗拉強度,材料屈服強度,碳鋼知識

碳素鋼是近代工業(yè)中使用最早、用量最大的基本材料。世界各工業(yè)國家,在努力增加低合金高強度鋼和合金鋼產(chǎn)量的同時,也非常注意改進碳素鋼質(zhì)量,擴大品種和使用范圍。目前碳素鋼的產(chǎn)量在各國鋼總產(chǎn)量中的比重,約保持在80%左右,它不僅廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、鐵道、車輛、船舶和各種機械制造工業(yè),而且在近代的石油化學(xué)工業(yè)、海洋開發(fā)等方面,也得到大量使用。碳鋼所加工的零部件一般要進行抗拉強度檢測、力學(xué)性能分析可能會用到材料力學(xué)試驗機(電子拉力試驗機、液壓萬能試驗機)和摩擦磨損試驗機。

碳鋼基本知識簡介

含碳量小于1.35%,除鐵、碳和限量以內(nèi)的硅 、錳、磷、硫等雜碳素鋼質(zhì)外,不含其他合金元素的鋼。碳素鋼的性能主要取決于含碳量。含碳量增加,鋼的強度(通過拉力試驗,拉伸試驗得出數(shù)據(jù))、硬度升高,塑性、韌性、抗拉伸強度和可焊性降低。與其他鋼類相比,碳素鋼使用最早,成本低,性能范圍寬 ,用量最大。 適用于公稱壓力PN≤32.0MPa,溫度為-30-425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油制品等介質(zhì)。常用牌號有WC1、WCB、ZG25及優(yōu)質(zhì)鋼20、25、30及低合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn。

分類

1.按化學(xué)成分分類

碳素鋼按化學(xué)成分(即以含碳量)可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。 (1) 低碳鋼   又稱軟鋼, 含碳量從0.10%至0.30%低碳鋼易于接受各種加工如鍛造, 焊接和切削, 常用於制造鏈條, 鉚釘, 螺栓, 軸等。 (2) 中碳鋼  碳量0.25%~0.60%的碳素鋼。有鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼等多種產(chǎn)品。除碳外還可含有少量錳(0.70%~1.20%)。按產(chǎn)品質(zhì)量分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。熱加工及切削性能良好,焊接性能較差。強度、硬度比低碳鋼高,而塑性和韌性低于低碳鋼??刹唤?jīng)熱處理,直接使用熱軋材、冷拉材,亦可經(jīng)熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。能夠達(dá)到的最高硬度約為 HRC55(HB538),σb為600~1100MPa。所以在中等強度水平的各種用途中,中碳鋼得到最廣泛的應(yīng)用,除作為建筑材料外,還大量用于制造各種機械零件。   (3)高碳鋼   常稱工具鋼 , 含碳量從0.60%至1.70%, 可以淬硬和回火。錘, 撬棍等由含碳量0.75%的鋼制造; 切削工具如鉆頭, 絲攻, 鉸刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的鋼制造。

2.按鋼的品質(zhì)分類

按鋼的品質(zhì)可分為普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。(1)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 又稱普通碳素鋼,對含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。在中國和某些國家根據(jù)交貨的保證條件又分為三類:甲類鋼(A類鋼)是保證力學(xué)性能的鋼。乙類鋼(B類鋼)是保證化學(xué)成分的鋼。特類鋼 (C類鋼)是既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)成分的鋼,常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。中國目前生產(chǎn)和使用最多的是含碳量在0.20%左右的A3鋼(甲類3號鋼),主要用于工程結(jié)構(gòu)。 有的碳素結(jié)構(gòu)鋼還添加微量的鋁或鈮(或其他碳化物形成元素)形成氮化物或碳化物微粒,以限制晶粒長大,使鋼強化,節(jié)約鋼材。在中國和某些國家,為適應(yīng)專業(yè)用鋼的特殊要求,對普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和性能進行調(diào)整,從而發(fā)展了一系列普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的專業(yè)用鋼(如橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器用鋼等)。(2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 和普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比,硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。根據(jù)含碳量和用途的不同,這類鋼大致又分為三類:①小于0.25%C為低碳鋼,其中尤以含碳低于0.10%的08F,08Al等,由于具有很好的深沖性和焊接性而被廣泛地用作深沖件如汽車、制罐……等。20G則是制造普通鍋爐的主要材料。此外,低碳鋼也廣泛地作為滲碳鋼,用于機械制造業(yè)。②0.25~0.60%C為中碳鋼,多在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用,制作機械制造工業(yè)的零件。③大于0.6%C為高碳鋼,多用于制造彈簧、齒輪、軋輥等。根據(jù)含錳量的不同,又可分為普通含錳量(0.25~0.8%)和較高含錳量(0.7~1.0%和0.9~1.2%)兩鋼組。拉力試驗機、材料檢測試驗機、電子拉力試驗機和摩擦磨損試驗機可以用來檢測碳鋼材料力學(xué)性能及摩擦磨損性能。錳能改善鋼的淬透性,強化鐵素體,提高鋼的屈服強度、抗拉強度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號后附加標(biāo)記“Mn”,如15Mn、20Mn以區(qū)別于正常含錳量的碳素鋼。

3.按用途分類

按用途則又可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。碳素工具鋼 含碳量在0.65~1.35%之間,經(jīng)熱處理后可得到高硬度和高耐磨性,主要用于制造各種工具、刃具、模具和量具(見工具鋼)。 碳素結(jié)構(gòu)鋼按照鋼材屈服強度分為5個牌號:Q195、Q215、Q235、Q255、Q275每個牌號由于質(zhì)量不同分為A、B、C、D等級,最多的有四種,有的只有一;另外還有鋼材冶煉的脫氧方法區(qū)別。脫氧方法符號:F——沸騰鋼  b——半鎮(zhèn)靜鋼  Z——鎮(zhèn)靜鋼TZ——特殊鎮(zhèn)靜鋼 材料檢測試驗機、電子拉力試驗機和摩擦磨損試驗機可以用來檢測碳鋼材料力學(xué)性能及摩擦磨損性能。