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鋼材中除主要化學成分Fe鐵以外,還含有少量的碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、鈦(Ti)、釩(V)等元素,這些元素雖含量很少,但對鋼材性能的影響很大。
碳是決定鋼材性能的重要元素,它影響到鋼材的強度、塑性、韌性等機械力學性能。當鋼中含碳量在0.8%以下時,隨著含碳量的增加,鋼的強度和硬度提高,塑性和韌性下降;但當含碳量大于1.0%時,隨含碳量增加,鋼的強度反而下降。一般工程用碳素鋼均為低碳鋼,即含碳小于0.25%,工程用低合金鋼含碳小于0.52%。
鋼中有益元素有錳、硅、釩、鈦等,控制摻入量可冶煉成低合金鋼。鋼中主要的有害元素有硫、磷及氧,要特別注意控制其含量。磷是鋼中很有害的元素之一,主要溶于鐵素體起強化作用。磷含量增加,鋼材的強度、硬度提高,塑性和韌性顯著下降。特別是溫度愈低,對塑性和韌性的影響愈大,從而顯著加大鋼材的冷脆性。磷也使鋼材可焊性顯著降低,但磷可提高鋼的耐磨性和耐蝕性。硫也是很有害的元素,呈非金屬硫化物夾雜物存在于鋼中,降低鋼材的各種機械性能。
由于硫化物熔點低,使鋼材在熱加工過程中造成晶粒的分離,引起鋼材斷裂,形成熱脆現象稱為熱脆性。硫使鋼的可焊性、沖擊韌性、耐疲勞性和抗腐蝕性等均降低。氧是鋼中有害元素,主要存在于非金屬夾雜物中,少量熔于鐵素體內。非金屬夾雜物降低鋼的機械性能,特別是韌性。氧有促進時效傾向的作用。氧化物所造成的低熔點亦使鋼的可焊性變差。
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對特殊鋼尚無統一的定義和概念,一般認為特殊鋼是指具有特殊的化學成分(合金化)、采用特殊的工藝生產、具備特殊的組織和性能、能夠滿足特殊需要的鋼類。常見的特殊鋼有碳素鋼、優質結構鋼、合金鋼等。
中文名 特殊鋼 外文名 special steel 學 科 金屬材料 優 點 更高的強度和韌性 實 例 碳素鋼等 冶煉設備 電弧爐
與普通鋼相比,特殊鋼具有更高的強度和韌性、物理性能、化學性能、生物相容性和工藝性能。
與普通鋼相比,特殊鋼具有高純度、高均勻性、超細組織和高精度等特點:
(1)高純度。有針對性降低鋼中氣體、夾雜物(含低熔點金屬夾雜物)的含量。鋼的純度提高到一定限度,不但可以大幅度提高鋼的原有性能,還可以賦予鋼以新的性能。例如軸承鋼中的氧含量從30×10-6降低到5×10-6,則軸承壽命提高30倍。通用奧氏體不銹鋼中的磷降低到3×10-6則對應力腐蝕免疫。20世紀末大生產所能達到的鋼的純度水平(10)為:氫≤1,氧≤5、碳≤10、硫≤10、氮≤15、磷≤25。
彈簧在沖擊、振動或長期交變應力下使用,所以要求彈簧鋼有高的抗拉強度、彈性極限、高的疲勞強度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質量好等。
碳素彈簧鋼即含碳量Wc在0.6%~0.9%范圍內的優質碳素結構鋼(包括正常和較高含錳量的)。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種,它們的含碳量稍低,主要靠增加硅含量WSi(1.3%~2.8%)提高性能;另外還有鉻、鎢、釩的合金彈簧鋼。結合我國資源,并根據汽車、拖拉機設計新技術的要求,研制出在硅錳鋼基礎上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種,延長了彈簧的使用壽命,提高了彈簧質量。
(3)軸承鋼
軸承鋼是用來制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。軸承在工作時承受著極大的壓力和摩擦力,所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性,以及高的彈性極限。對軸承鋼的化學成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴格。
軸承鋼又稱高碳鉻鋼,含碳Wc為1%左右,含鉻量Wcr為0.5%-1.65%。軸承鋼又分為高碳鉻軸承鋼、無鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、中高溫軸承鋼及防磁軸承鋼六大類。
(3)電工硅鋼
電器工業用硅鋼主要用來制造電器工業用硅鋼片。硅鋼片是電機和變壓器制造中用量很大的鋼材。
名稱定義編輯
科技名稱:鋼結構切割,又名鋼板切割。
科技定義:通常的切割技述有火焰切割、水切割、等離子切割等。目前使用廣泛的是火焰切割。
切割簡介編輯
是針對被切割鋼材結構而言的,一般是指工業燃氣和氧氣混合燃燒并達到切割要求的溫度,對鋼材結構進行熔化、吹渣和分割的過程。目前所用的技術有火焰切割、水切割、等離子切割、數控切割等。常用的是火焰切割,它具有成本低,操作簡便,技述成熟,使用廣泛等特點,是目前工業中使用廣泛的切割技述,火焰切割指利用工業然氣與氧氣混合燃燒火焰將被切割的金屬加熱到鋼材的溶點,再釋放出高壓氧氣流,使金屬進一步劇烈氧化并將燃燒產生的熔渣吹掉形成切口的過程。目前使用的切割氣主要有乙炔,丙烷,氫氧氣,霞浦氣,天然氣等。乙炔具有污染嚴重、對工作人員傷割大、易回火、造價高等缺點,現在已明令淘汰使用。丙烷、氫氧氣、霞浦氣成本相對比較高。天然氣切割是近幾年發展起來的新技述,具有低碳環保、穩定、成本低廉、氣源豐富等優點,是大力推廣的技述,具有廣擴的前景,普通天然氣帶氧燃燒的火焰溫度達不到乙炔帶氧燃燒的火焰溫度,必須添加增溫助燃添加劑(如神麒天然氣增效劑等)與燃氣發生絡合反應,經崔化、活化、聚集熱量之后才能實現天然氣切割所要求達到的切割溫度。
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