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gang
鋼(卷名:機(jī)械工程)
steel
  含碳量在 2.0%以下的鐵碳合金。鋼具有強(qiáng)度和韌性好、加工成形性好、原材料資源豐富、冶煉容易、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),是金屬材料中應(yīng)用最廣泛的一種。
  簡(jiǎn)史  
  中國(guó)在春秋末期已出現(xiàn)人工鍛煉的鋼,到東漢時(shí)期已掌握了炒鋼技術(shù)。鋼的工業(yè)生產(chǎn)方法最早是坩堝法,產(chǎn)量低、成本高,難于滿(mǎn)足工業(yè)發(fā)展的需要。1856年英國(guó)的H.貝塞麥發(fā)明了轉(zhuǎn)爐煉鋼法,它是將空氣直接吹入鋼液中,以使碳、錳、硅等元素被氧化脫除。這種方法冶煉速度快、能耗少、成本低,可滿(mǎn)足工業(yè)上的一般應(yīng)用。但轉(zhuǎn)爐鋼含氧、氮量高,品質(zhì)較差,不能適應(yīng)重要產(chǎn)品的要求。1856~1864年英國(guó)的K.W.西門(mén)子和法國(guó)的P.┵.馬丁發(fā)明了平爐煉鋼法。平爐煉鋼冶煉時(shí)脫除硫、磷和氧的條件較轉(zhuǎn)爐好,故平爐鋼的品質(zhì)優(yōu)于轉(zhuǎn)爐鋼。其中酸性平爐鋼的氣體含量少,夾雜物形態(tài)好,品質(zhì)優(yōu)于堿性平爐鋼。第二次世界大戰(zhàn)前,重要的產(chǎn)品如炮筒、發(fā)電機(jī)軸等都采用酸性平爐鋼。1899年法國(guó)的P.L.T.埃魯又發(fā)明了電弧爐煉鋼法。這種方法,脫除硫、磷、氧的條件好,合金元素成分調(diào)整容易,冶煉速度較平爐快,適于生產(chǎn)各類(lèi)優(yōu)質(zhì)合金鋼。20世紀(jì)50年代以后相繼出現(xiàn)了真空除氣、電渣重熔、鋼包精煉、真空熔煉等精煉技術(shù),使電爐鋼的品質(zhì)更加純凈。電爐鋼已取代酸性平爐鋼。50年代后,氧氣轉(zhuǎn)爐的發(fā)展大大改善了轉(zhuǎn)爐鋼的品質(zhì),氧氣轉(zhuǎn)爐鋼已基本上取代了平爐鋼。
  分類(lèi)  
  鋼的分類(lèi)方法很多,可按化學(xué)成分、冶金品質(zhì)、金相組織、冶煉方法或用途的不同來(lái)分類(lèi)。
  按化學(xué)成分分類(lèi)  
  可分為碳素鋼和合金鋼兩類(lèi)。
 ?、偬妓劁?。
  除鐵、碳和限量以?xún)?nèi)的硅、錳、硫、磷等殘余元素外,不含其他合金元素的鋼。含碳的高低是決定鋼的性能和用途的一個(gè)主要因素。含碳量小于0.25%的稱(chēng)低碳鋼,它的塑性、韌性和可焊性好,主要用于鋼結(jié)構(gòu)件和沖壓件等。含碳量在0.25~0.60%之間的稱(chēng)中碳鋼,其強(qiáng)度較高,韌性適當(dāng),主要用于制造機(jī)器結(jié)構(gòu)零件,如齒輪、軸等。含碳量在0.60~1.35%之間的稱(chēng)高碳鋼,其強(qiáng)度和硬度高,耐磨性好,但塑性和韌性低,主要用于制造各種工具、刀具、彈簧和耐磨零件等。
 ?、诤辖痄摗?br />   在碳素鋼的基礎(chǔ)上有目的地加入一種或幾種合金元素的鋼。常用的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、硼等。加入合金元素可使鋼的性能產(chǎn)生預(yù)期的變化,如提高淬透性和綜合機(jī)械性能,改善低溫韌性,并使鋼具有特殊的物理、化學(xué)性能和耐蝕性、耐熱性等。合金鋼按合金元素總含量的多少又可分為:低合金鋼(一般合金元素的總含量小于 5%);中合金鋼(合金元素總含量為5~10%);高合金鋼(合金元素總含量大于10%)。
  按冶金品質(zhì)的高低分類(lèi)  
  可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。鋼的品質(zhì)主要取決于鋼中氣體和有害雜質(zhì)硫、磷等含量的多少。它們的含量雖僅為萬(wàn)分之幾甚至百萬(wàn)分之幾,但對(duì)鋼的性能影響很大。例如鋼中含氫量超過(guò)百萬(wàn)分之五時(shí)就會(huì)使大型鍛件形成內(nèi)部微裂紋(白點(diǎn))而使鍛件報(bào)廢,硫的含量高時(shí),對(duì)鋼的鍛造性、可焊性、疲勞強(qiáng)度等均產(chǎn)生不良影響;磷的含量高時(shí),使鋼的韌性、可焊性、低溫韌性等下降。普通鋼中的磷、硫含量均≤0.050%;優(yōu)質(zhì)鋼中磷、硫含量均≤0.040%;高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼中磷、 硫含量均≤0.030%。在滾動(dòng)軸承鋼和汽輪發(fā)電機(jī)的大鍛件中,磷、硫的含量?!?.010%。
  按冶煉時(shí)所用的爐型分類(lèi)  
  可分為:①平爐鋼。包括酸性平爐鋼、堿性平爐鋼。②轉(zhuǎn)爐鋼。包括空氣轉(zhuǎn)爐鋼、氧氣轉(zhuǎn)爐鋼。③電爐鋼。包括電弧爐鋼、電渣爐鋼、真空感應(yīng)爐鋼、真空自耗爐鋼、電子束爐鋼等。
  按脫氧程度分類(lèi)  
  可分為:①沸騰鋼。由于鋼液脫氧不完全,在鋼錠凝固過(guò)程中會(huì)放出一氧化碳而使液面形成沸騰現(xiàn)象,故稱(chēng)沸騰鋼。沸騰鋼由于含氧量高,低溫和時(shí)效脆性大,不宜作低溫構(gòu)件和重要構(gòu)件。②鎮(zhèn)靜鋼。鋼液脫氧完全,其性能優(yōu)于沸騰鋼。優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼均屬鎮(zhèn)靜鋼,用以制作重要的構(gòu)件和機(jī)械零件。
  按用途分類(lèi)  
  可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼。①結(jié)構(gòu)鋼。包括工程用鋼和機(jī)械制造用鋼。工程用鋼:包括普通碳素鋼和低合金高強(qiáng)度鋼。機(jī)械制造用鋼:包括調(diào)質(zhì)鋼、表面硬化鋼(包括滲碳鋼、滲氮鋼、低淬透性鋼)、易切削鋼、彈簧鋼和滾動(dòng)軸承鋼等。②工具鋼。工具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼(見(jiàn)高速鋼)。③特殊性能鋼。包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。
  鋼號(hào)表示法  
  為了便于識(shí)別各類(lèi)鋼材的主要成分、性能和用途,各國(guó)都有自己的鋼號(hào)表示法。表為中國(guó)常用鋼號(hào)表示法舉例。

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