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碳素钢的定义及钢中五元素
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3秒自动关闭窗口普通碳素钢超晶粒细化研究最新成果--商虎中国
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普通碳素钢超晶粒细化研究最新成果
来自： 冶金信息网
　　近日，巴西学者通过实验研究了碳含量和变形温度对两种普通碳素钢在超晶细化时的影响。通过热扭转试验对选取的钢试样进行塑性大变形。视测试温度而定，这两种钢最终的显微组织结构中都含有超细的铁素体晶粒和分散的渗碳体颗粒。随着变形温度的升高，铁素体晶粒的尺寸也会随之增大。而且，这两种钢在超晶细化时都会达到一个临界应变。
　　该实验通过热扭转试验进行了SAE 1010低碳钢和SAE 1045中碳钢的塑性大变形。主要结论如下：第一，通过扭转试验进行大变形可以产生极微小的铁素体晶粒。第二，低碳钢获得最小的晶粒尺寸是0.6&m。最小的晶粒尺寸随着碳含量的增加而减小。中碳钢获得的铁素体晶粒平均尺寸为0.4&m。第三，在变形时存在着一个最小的临界应变，超过这个应变，不会进一步获得比较有意义的细化晶粒。对于低碳钢这个临界应变是3，对于中碳钢是1.8。第四，对于晶粒细化存在着一个最小的临界应变，这个应变值随着碳含量的增加而降低。第五，实验结果可用Kocks-Mecking模型和相互独立的&和&两个参数进行定性分析和解释。
成功三部曲
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互联网药品信息服务资格证书1、碳素钢的定义及钢中五元素；含碳2%以下的铁碳合金称为钢；碳素钢中的五元素是指化学成份中的主要组成物，即C；2、钢铁是怎样炼成的？；炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求，调整钢中碳；炼钢过程实质上是一个氧化过程，炉料中过剩的碳被氧；3、转炉炼钢简介；从鱼雷车运来的铁水经过脱硫、挡渣等处理后即可倒入；对要求高的钢种可增加底吹氩、RH真空处理、喷粉处；4、初轧
1、 碳素钢的定义及钢中五元素
含碳2%以下的铁碳合金称为钢。
碳素钢中的五元素是指化学成份中的主要组成物，即 C、Si、Mn、S、P（碳、硅、锰、硫、磷）。其次是在炼钢过程中不可避免地
会混入气体，含O、H、N（氧、氢、氮）。此外，用铝―硅脱氧镇静工艺中，必然在钢水中含有 Al，当Als（酸溶铝）≥0。020%时， 还有细化晶粒的作用。
2、 钢铁是怎样炼成的？
炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求，调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内，并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允
许限量之下。
炼钢过程实质上是一个氧化过程，炉料中过剩的碳被氧化，燃烧成CO气体逸出，其它Si、P、Mn 等氧化后进入炉渣中。S部份进入
炼渣中，部份则生成SO2排出。当钢水成份和温度达到工艺要求后，即可出钢。为了除去钢中过剩的氧及调整化学成份，可以添加脱氧剂和铁合金或合金元素。
3、 转炉炼钢简介
从鱼雷车运来的铁水经过脱硫、挡渣等处理后即可倒入转炉中作为主要炉料，另加10% 以下的废钢。然后，向转炉内吹氧燃烧，铁 水中的过量碳被氧化并放出大量热量，当探头测得达到预定的低碳含量时，即停止吹氧 并出钢。一般在钢包中需进行脱氧及调整成份操作；然后在钢液表面抛上碳化稻壳防止钢水被氧化，即可送往连铸或模铸工区。
对要求高的钢种可增加底吹氩、RH真空处理、喷粉处理（喷SI―CA粉及变性石灰）可以有效降低钢中的气体与夹杂，并有进一步降 碳及降硫的作用。在这些炉外精炼措施后还可以最终微调成份，满足优质钢材的需求。
模铸钢锭采取热装、热送新工艺，进入均热炉加热，然后通过初轧机及钢坯连轧机轧成板坯、管坯、小方坯等初轧产品，经过切头、 切尾、表面清理，（火焰清理、打磨）高品质产品则还需对初轧坯进行扒皮和探伤，检验合格后入库。
目前初轧厂的产品有初轧板坯、轧制方坯、氧气瓶用钢坯、齿轮用圆管坯、铁路车辆用车轴坯及塑模用钢等。
初轧板坯主要供应热轧厂作为原料；轧制方坯除部份外供，主要送往高速线材轧机作原料。 由于连铸板坯的先进性，初轧板坯的需求量大为削减，因此转向上述其它产品了。
5、 热连轧
用连铸板坯或初轧板坯作原料，经步进式加热炉加热，高压水除鳞后进入粗轧机，粗轧料经切头、尾、再进入精轧机，实施计算机 控制轧制，终轧后即经过层流冷却（计算机控制冷却速率）和卷取机卷取、成为直发卷。直发卷的头、尾往往呈舌状及鱼尾状，厚度、 宽度精度较差，边部常存在浪形、折边、塔形等缺陷。其卷重较重、钢卷内径为760mm。(一般
制管行业喜欢使用。)
将直发卷经切头、 切尾、切边及多道次的矫直、平整等精整线处理后，再切板或重卷，即成为：热轧钢板、平整热轧钢卷、纵切带等产品。
热轧精整卷若经酸洗去除氧化皮并涂油后即成热轧酸洗板卷。该产品有局部替代冷轧板的趋向，价格适中，深受广大用户喜爱。
宝钢新投资的一条热轧酸洗线正在紧张建设中。
6、 冷连轧
用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件。 轧硬卷可作为热镀锌厂的原料，因为热镀锌机组均设置有退 火线。轧硬卷重一般在6~13.5吨，钢卷内径为610mm。
一般冷连轧板、卷均应经过连续退火（CAPL机组）或罩式炉退火消除冷作硬化及轧制应力，达到相应标准规定的力学性能指标。
冷轧钢板的表面质量、外观、尺寸精度均优于热轧板，且其产品厚度右轧薄至0.18mm左右，因此深受广大用户青睐。
以冷轧钢卷为基板进行产品的深加工，成为高附加值产品。如电镀锌、热镀锌、耐指纹电镀锌、彩涂钢板卷及减振复合钢板、PVC
复膜钢板等，使这些产品具有美观、高抗腐蚀等优良品质，得到了广泛应用。
冷轧钢卷经退火后必须进行精整，包括切头、尾、切边、矫平、平整、重卷、或纵剪切板等。冷轧产品广泛应用于汽车制造、家电 产品、仪表开关、建筑、办公家具等行业。钢板捆包后的每包重量为3~5吨。平整分卷重一般为3~10吨/卷。钢卷内径610mm。
7、 钢的力学性能
7．1拉力试验
按标准制备的拉力试样，安装在拉力试验机的夹头内，对试样缓慢施加单轴向拉伸应力，直至试样被拉断为止的试验称作拉力试验。
7．1．1强度
金属材料在外力作用下，抵抗变形和断裂的能力叫强度。强度指标包括：比例极限、弹性极限、屈服强度、抗拉强度等。
7．1．2比例极限
对金属施加拉力，金属存在着力与变形成直线比例的阶段，而这个阶段的最大极限负荷Pp除以试样的原横截面积即为比例极限，用
σ P表示。
7．1．3弹性极限
金属受外力作用发生了变形，外力去掉后，能完全恢复原来的形状，这种变形称为弹性变形。金属能保持弹性变形的最大应力称为
弹性极限，用σe表示。
7．1．4抗拉强度
试样拉伸时，在拉断前所承受的最大负荷除以原横截面积所得的应力，称作抗拉强度，用σb表示。当材料所受的外应力大于其抗拉
强度时，将会发生断裂。因此σb越高，则表示
它能承受愈大的外应力而不致于断裂。
国外标准的结构钢常按抗拉强度来分类，如SS400，其中400即表示σb的最小值为400MPa超高强度钢是指σb≥1373 Mpa的钢。
7．1．5屈强比
屈强比即屈服强度与抗拉强度之比值（σS/σb）。屈服比值越高，则该材料的强度愈高，屈强比值愈低则塑性愈佳，冲压成形性愈好。如深冲钢板的屈强比值为≤0.65。
弹簧钢一般均在弹性极限范围内服役，受载荷时不允许产生塑性变形，因此要求弹簧钢经淬火、回火后具有尽可能高的弹性极限和
屈强比值（σS/σb≥0.90）此外疲劳寿命与抗拉强度及表面质量往往有很大关连。
7．1．6塑性
金属材料在受力破坏前可以经受永久变形的性能称为塑性。塑性指标通常伸长率和断面收缩率表示。伸长率与断面收缩率越高，则
塑性越好。
8、冲击韧性
用一定尺寸和形状的金属试样，在规定类型的冲击试验上受冲击负荷折断时，试样刻槽处单位横截面上所消耗的冲击功，称为冲击 韧性以αk表示。
目前常用的10×10×55mm，带2 mm深的V形缺口夏氏冲击试样，标准上直接采用冲击功（J焦耳值）AK，而不是采用αK值。因为单位 面积上的冲击功并无实际意义。
冲击功对于检查金属材料在不同温度下的脆性转化最为敏感，而实际服役条件下的灾难性破断事故，往往与材料的冲击功及服役温
度有关。 因此在有关标准中常常规定某一温度时的冲击功值为多少 、还规定FATT（断口面积转化温度）要低于某一温度的技术条件。所谓FATT，即一组在不同温度下的冲击试样冲断后，对冲击断口进行评定，当脆性断裂占总面积的50%时所对应的温度。
由于钢板厚度的影响，对厚度≤10mm的钢板，可取得3/4小尺寸冲击试样（7.5×10×55mm）或1/2小尺寸冲击试样（5×10×55mm）。但是一定要注意，同规格及同一温度下的冲击功值才可相互比较。只有在标准规定的条件下，才可按标准的换算方法，折算 成标准冲击试样的冲击功，再相互比较。
9、硬度试验
金属材料抵抗压头（淬硬的钢球或具有1200圆锥或角锥的金刚石压头）压陷表面的能力称为硬度。根据试验方法和适用范围的不同，硬度可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度以及显微硬度、高温硬度等。
冶金产品常用的是布氏硬度和洛氏硬度。
10、宝钢企业标准（Q/BQB）
宝钢企标中的钢号大致可分为三个来源即从日本JIS标准、德国DIN标准移植及自行开发研制的钢号。从日本JIS标准中移植来的钢号，一般首位常为S（Steel）；从DIN标准移植来的钢号，一般常以ST开头（Stahl德文中的“钢”）；宝钢自行开发研制的钢号，一般首位常以宝钢的拼音首位B开头。
11、结构用热连轧、冷连轧钢板及钢带
结构钢一般按强度分类，在钢号中的数字往往代表抗拉强度的最低值。由于该类钢常用于制作结构件，因此称作为结构钢。结构钢的强化机制倾向于降碳增锰固溶强化铁素体、细化珠光体和添加微合金的析出强化、沉淀强化和细晶强化，以确保在提高强 度的同时仍保持较好的韧、塑指标并兼具良好的焊接性能。
热轧产品具有强度高、韧性好、易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能，因而被广泛用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。
2．产品分类：
热连轧钢板产品包括钢带（卷）及有其剪切而成的钢板。而钢带（卷）可以分为直发卷及精整卷（分卷、平整卷及纵切卷）。
用连铸板坯或初轧板坯作原料，经步进式加热炉加热，高压水除鳞后进入粗轧机，粗轧料经切头、尾、再进入精轧机，实施计算机 控制轧制，终轧后即经过层流冷却（计算机控制冷却速率）和卷取机卷取、成为直发卷。直发卷的头、尾往往呈舌状及鱼尾状，厚度、 宽度精度较差，边部常存在浪形、折边、塔形等缺陷。其卷重较重、钢卷内径为760mm。(一般制管行业喜欢使用。)
将直发卷经切头、 切尾、切边及多道次的矫直、平整等精整线处理后，再切板或重卷，即成为：热轧钢板、平整热轧钢卷、纵切带等产品。
3．主要产品：
热连轧按其材质、性能的不同可分为：普通碳素结构钢、低合金钢、合金钢。按其用途的不同可分为：冷成型用钢、结构钢、汽车结构钢、耐腐蚀结构用钢、机械结构用钢、焊接气瓶及压力容器用钢、管线用钢等。
4、产品牌号及标准
宝钢企业标准 相当国际标准 说明
标准号 牌号 标准号 牌号
热轧低碳钢 Q/BQB 302 SPHCSPHDSPHE JIS G3131 SPHCSPHDSPHE 适用于制造冷成型加工的零件。
StW22StW23StW24 DIN 1614(EN10111) StW22 (DD11)STW23 (DD12)StW24 (DD13)
一般结构用钢 Q/BQB 303 SS 330SS 400SS 490SS 540 JIS G3101 SS 330SS 400SS 490SS 540 用于建筑、桥梁、船舶、车辆等一般结构件。
St 33St 37-2St 37-3St 44-2St 50-2St 52-3 DIN 17100(EN10025) St 33 (S185)St 37-2 (S235JR)St 37-3 (S235JO)St 44-2 (S275JR)St 50-2 (E295)St 52-3 (S355JO)
焊接结构用钢 Q/BQB 303 SM400ASM400BSM400CSM490ASM490BSM490CSM490YASM490YBSM520BSM520C JIS
G3106 SM400ASM400BSM400CSM490ASM490BSM490CSM490YASM490YBSM520BSM520C 用于建筑、桥梁、船舶、车辆、石油罐、工程机械等要求焊接性能优良的结构件。
B520JJ --- --- 混凝土搅拌车筒体用热连轧钢板。
Welten590RE NSC Welten590RE 可焊高强度钢板，用于压力容器、油罐、工程机械、采矿机械、压力水管等。
B590GJAB590GJB --- ---
机械结构用钢 Q/BQB 303 C22C35S20CS35C DIN 17200JIS GS20CS35C 用于经切削等加工并热处理后使用的机械结构件。
细晶粒结构钢 --- StE255StE355 DIN 17102 StE255StE355 适用于焊接的细晶粒结构钢。 钢管用钢带钢 Q/BQB 303 SPHT1SPHT2SPHT3 JIS G3132 SPHT1SPHT2SPHT3 用于焊接钢管。
汽车结构用钢 Q/BQB 310BZJ 311BZJ 312BZJ 313BZJ 314 SAPH 310SAPH 370SAPH 400SAPH 440 JIS G3113 SAPH 310SAPH 370SAPH 400SAPH 440 用于要求成形性加工性能的汽车构架、车轮等汽车结构件。
QStE 340TMQStE 380TMQStE 420TMQStE 460TMQStE 500TM SEW 092(EN10149-2) QStE 340TM (---)QStE 380TM (---)QStE 420TM (S420MC)QStE 460TM (S460MC)QStE 500TM (S500MC) 冷变形用热轧粒钢，用于要求良好冷成型性能并有较高或高强度要求的汽车大梁等结构件。
B330CLB380CLB420CL --- --- 有良好冷成型性能，用于汽车滚型车轮轮网及轮幅。
B440QZRB480QZR --- --- 制造汽车传动轴管用。
B320L B550LB510L B420LB510DL --- --- 汽车大梁、横梁用。
锅炉及压力容器用钢 Q/BQB 320 HII19Mn6 DIN 17155 (EN10028-2) HII (P265GH)19Mn6 (P355GH) 除保证常温性能外，还保证较高温度下的力学性能，适用于蒸汽锅炉设备，较高工作温度的压力容器及类似结构件。
Q/BQB 320 SB410 JIS G3103 SB410
Q/BQB 321 B440HPB490HP JIS G3116 SG295SG325 焊接气瓶用钢板。
船体结构用钢 Q/BQB 330 ABD LR,BVGL,DNV及ABS船规 ABD 可按各国船级社规范供货。
耐大气腐蚀钢 Q/BQB 340 WTSt37-2WTSt52-3 SEW087 (EN10155) WTSt37-2 (S235J2W)WTSt52-3 (S355J2G1W) 用于制造集装箱、铁道车辆、石油井架、工程机械等要求耐大气腐蚀的结构件截流和燃料。
NAW 400NAW 490 NSC NAW 400NAW 490
B460NQRB490NQR --- ---
耐硫酸腐蚀钢
S-ten2 NSC S-ten2 用于制造含硫化氢介质的容器等。
耐海水腐蚀钢
Mariloy G41AMariloy S50A
Mariloy G41AMariloy S50A 用于采油平台、船舶、海港建筑等结构构件。
高耐候性结构钢 BZJ342 B480GNQR --- --- 用于制造车辆、集装、建筑及其它结构件。 厚度方向性能热连轧钢板 Q/BQB 350 Z15Z25Z35 --- --- 钢板厚度方向性能有良好的抗层状撕裂性能，用于海上采油平台及其它要求厚度性能的结构件。
表面硬化钢 Q/BQB 360 C10C15 DIN 1 高纯净低碳钢，供进行表面渗碳或渗氮后进行淬火硬化制造表层高硬度、耐磨、芯部具高韧性的结构件。
S09CKS15CK JIS G4051 S09CKS15CK
高韧性管线钢 BZJ 371 X60RLX70RL API 5L X60X70 供螺旋焊生产石油输送管用高韧性管线钢热轧宽带钢
直缝焊接套管用钢 BZJ 372 J55 API 5CT J55 供制造直缝焊石油套管用
花纹钢板 BZJ 390 BCP 270BCP 340BCP 400 --- --- 扁豆型花纹钢板
自行车用热连轧宽带钢 BZJ 304 SPHT1Z,SPHT2ZSPHT3Z,SPHDZSM50BZ,SM53BZ --- --- 用于制造自行车上、下、后接头，前叉肩、前花盘、链条滚车把横管，中轴等零件
管线用热连轧卷 GB 1,S240S315S290,S360,S385S415,S450,S480 API 5L Grade
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