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一、共析钢、亚共析钢、过共析钢 1. 共析钢 碳溶解在铁的晶格中形成固溶体，碳溶解到α——铁中的固溶体叫铁素体，溶解到γ——铁中的固溶体叫奥氏体。铁素体与奥氏体都具有良好的塑性。当铁碳合金中的碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时，剩余出来的碳将与铁形成化合物——碳化铁（ Fe 3C ）这种化合物的晶体组织叫渗碳体，它的硬度极高，塑性几乎为零。 从反映钢的组织结构与钢的含碳量和钢的温度之间关系的铁碳平衡状态图上可见，当碳的含量正好等于 0.77% 时，即相当于合金中渗碳体（碳化铁）约占 12% ，铁素体约占 88% 时，该合金的相变是在恒温下实现的。即在这种特定比例下的渗碳体和铁素体，在发生相变时，如果消失两者同时消失（加热时），如果出现则两者又同时出现，在这一点上这种组织与纯金属的相变类似。基于这个原因，人们就把这种由特定比例构成的两相组织当作一种组织来看待，并且命名为珠光体，这种钢就叫做共析钢。即含碳量正好是 0.77% 的钢就叫做共析钢，它的组织是珠光体。 2. 亚共析钢 常用的结构钢含碳量大都在 0.5% 以下，由于含碳量低于 0.77% ，所以组织中的渗碳体量也少于 12% ，于是铁素体除去一部分要与渗碳体形成珠光体外，还会有多余的出现，所以这种钢的组织是铁素体 + 珠光体。碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，钢的强度也越低，但塑性越好，这类钢统称为亚共析钢。 3. 过共析钢 工具用钢的含碳量往往超过 0.77% ，这种钢组织中渗碳体的比例超过 12% ，所以除与铁素体形成珠光体外，还有多余的渗碳体，于是这类钢的组织是珠光体 + 渗碳体。这类钢统称为过共析钢。 二、有关钢材机械性能的名词 1. 屈服点（σ s ） 钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的小应力值即为屈服点。 设 Ps 为屈服点 s 处的外力， Fo 为试样断面积，则屈服点σ s =Ps/Fo(MPa) ， MPa 称为兆帕等于 N （牛顿） /mm2 ，（ MPa=106Pa ， Pa ：帕斯卡 =N/m2 ） 2. 屈服强度（σ 0.2 ） 有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的 0.2% ）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ 0.2 。 3. 抗拉强度（σ b ） 材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。 设 Pb 为材料被拉断前达到的拉力， Fo 为试样截面面积，则抗拉强度σ b= Pb/Fo （ MPa ）。 4. 伸长率（δ s ） 材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。 5. 屈强比（σ s/ σ b ） 钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为 0.6-0.65 ，低合金结构钢为 0.65-0.75 合金结构钢为 0.84-0.86 。 6. 硬度 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 ⑴布氏硬度（ HB ） 以一定的载荷（一般 3000kg ）把一定大小（直径一般为 10mm ）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（ HB ），单位为公斤力 /mm2 (N/mm2) 。 ⑵洛氏硬度（ HR ） 当 HB>450 或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角 120 °的金刚石圆锥体或直径为 1.59 、 3.18mm 的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示： HRA ：是采用 60kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。 HRB ：是采用 100kg 载荷和直径 1.58mm 淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。 HRC ：是采用 150kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。 ⑶维氏硬度（ HV ） 以 120kg 以内的载荷和顶角为 136 °的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（ HV ） 三、有关钢的热处理的名词 1. 钢的退火 将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。 2. 钢的正火 正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。 3. 钢的淬火 淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。 4. 钢的回火 将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目的是淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。 ⑴调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在 500 -650 ℃ 之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。 ⑵时效处理：为了精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度 150 -250 ℃ ）精加工前，把工件重新加热到 100 -150 ℃ ，保持 5-20 小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。 5. 钢的表面热处理 ⑴表面淬火：是将钢件的表面通过快速加热到临界温度以上，但热量还未来得及传到心部之前迅速冷却，这样就可以把表面层被淬火在马氏体组织，而心部没有发生相变，这就实现了表面淬硬而心部不变的目的。适用于中碳钢。 ⑵化学热处理：是指将化学元素的原子，借助高温时原子扩散的能力，把它渗入到工件的表面层去，来改变工件表面层的化学成分和结构，从而达到使钢的表面层具有特定要求的组织和性能的一种热处理工艺。按照渗入元素的种类不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、氰化和渗金属法等四种。 渗碳： 渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。 渗氮： 又称氮化，是指向钢的表面层渗入氮原子的过程。其目的是提高表面层的硬度与耐磨性以及提高疲劳强度、抗腐蚀性等。目前生产中多采用气体渗氮法。 氰化： 又称碳氮共渗，是指在钢中同时渗入碳原子与氮原子的过程。它使钢表面具有渗碳与渗氮的特性。 渗金属： 是指以金属原子渗入钢的表面层的过程。它是使钢的表面层合金化，以使工件表面具有某些合金钢、特殊钢的特性，如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。生产中常用的有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等。 四、钢材的名词解释 “ 中板 ” 钢板是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。按厚度为为薄钢板 ( 厚度 <= 4 毫米 ) 和厚钢板 ( 厚度 > 4 毫米 ) 在实际工作中 ，常将厚度 <= 20 毫米 的钢板称为中板，厚度 >20 -60 毫米 的钢板称为厚板，厚度 > 60 毫米 的钢板称为特厚板，统称为中厚钢板。宽度比较小，长度很长的钢板，称为钢带，列为一个独立的品种。 钢板有很大的覆盖和包容能力，可用作屋面板、苫盖材料以及制造容器、储油罐、包装箱、火车车箱、汽车外壳、工业炉的壳体等：可按使用要求进行剪裁与组合，制成各种结构件和机械零件，还可制成焊接型钢，进一步扩大钢板的使用范围；可以进行弯曲和冲压成型，制成锅炉、容器、冲制汽车外壳、民用器皿、器具、还可用作焊接钢管、冷弯型钢的坯料。由于上述特点，使钢材总产量的 50% 以上。我国为适应大规模基本建设的需要，过去工业产品和耐用消费品，对钢板的要求急剧增长。为适应新形势发展的需要，为些年我国钢板的生产也有了很大发展，并建成了像武钢等一批先进的钢板生产骨干企业。 钢板成张或成卷供应。成张钢板的规格以厚度 * 宽度 * 长度的毫米数表示。熟悉板、带材的规格，在宽度和长度上充分利用，对提高材料利用率，减少不适当的边角余料、降低工时及产品成本，有十分重要的意义。在选购板、带材时，应尽量选用为产品坯料整倍的规格。如果属于定型产品，选用接近定尺的板、带材时，可订购定尺或倍尺的合理料，实行套材的下料方法，能显著提高板、带材的利用率。企业与企业间，行业与行业间边角余料的多次利用，也是被实践证明提高材料利用率，节约材料的有效方法。
一、钢材长度尺寸 钢材长度尺寸是各种钢材的基本尺寸，是指钢材的长、宽、高、直径、半径、内径、外径以及壁厚等长度。钢材长度的法定计量单位是米（ m ）、厘米（ cm ）、毫米（ mm ）。在现行习惯中，也有用英寸（″）表示的，但它不是法定计量单位。 1、钢材的范围定尺 是节省材料的一种有效措施。范围定尺就是长度或长乘宽不小于某种尺寸，或是长度、长乘宽从多少到多少的尺寸范围内交货。生产单位可以按此尺寸要求进行生产供货。 2 、不定尺（通常长度 ） 凡产品尺寸（长度或宽度），在标准规定范围内，而又不要求固定尺寸的叫不定尺。不定尺长度又叫通常长度（通尺）。按不定尺交货的金属材料，只要在规定长度范围内交货即可。例如，不大于 25mm 的普通圆钢，其通常长度规定为 4 -10m , 则长度在此范围内的圆钢都可以交货。 3、 定尺 按订货要求切成固定尺寸的称为定尺。按定尺长度交货时，所交金属材料必须具有需方在订货合同中指定的长度。例如，合同上注明按定尺长度 5m 交货，则所交货的材料必须都是 5m 长的，短于 5m 或长于 5m 均为不合格。但实际上交货不可能都是 5m 长，因此规定了允许有正偏差，而不允许有负偏差。 4、倍尺 按订货要求的固定尺寸切成整倍数的称为倍尺。按倍尺长度交货时，所交金属材料的长度必须为需方在订货合同中指定的长度（叫单倍尺）的整数倍数（另加锯口）。例如，需方在订货合同中要求单倍尺长度为 2m ，那么，切成双倍尺时长度即为 4m ，切成 3 倍尺时即为 6m ，并分别加上一个或两个锯口量。锯口量在标准中有规定。 倍尺交货时，只允许有正偏差，不允许出现负偏值。 5、 短尺 长度小于标准规定的不定尺长度下限，但不小于允许的短长度的叫短尺。例如，水、煤气输送钢管标准中规定，允许每批有 10% 的（按根数计算） 2 -4m 长的短尺钢管。 4m 即为不定尺长度的下限，允许的短长度为 2m 。 6、窄尺 宽度小于标准规定的不定尺宽度下限，但不小于允许的窄宽度的叫窄尺。 按窄尺交货时，必须注意有关标准规定的窄尺比例和窄尺。 二、钢材长度尺寸举例 1、 型钢的长度尺寸 ⑴火车轨的标准长度有 12.5m 和 25m 两种。 ⑵圆钢、线材、钢丝尺寸以直径 d 的毫米（ mm ）数标定。 ⑶方钢尺寸以边长 a 的毫米 ( mm ) 数标定。 ⑷六角钢、八角钢尺寸以对边距离 s 的毫米（ mm ）数标定。 ⑸扁钢的尺寸以宽度 b 和厚度 d 的毫米（ mm ）数标定。 ⑹工字钢、槽钢的尺寸以腰高 h 、腿宽 b 和腰厚 d 的毫米（ mm ）数标定。 ⑺等边角钢的尺寸以相等边宽 b 和边厚 d 的毫米（ mm ）数标定。不等边角钢的尺寸以边宽 B 、 b 和边厚 d 的毫米（ mm ）数标定。 ⑻ H 型钢的尺寸以腹板高度 h 、翼板宽度 b 和腹板厚度 t1 、翼板厚度 t2 的毫米（ mm ）数标定。 2. 钢板、钢带的长度尺寸 ⑴一般以钢板的厚度 d 的毫米（ mm ）数标定。而钢带则以钢带的宽度 b 和厚度 d 的毫米（ mm ）数标定。 ⑵单张钢板有规定的不同尺寸，如热轧钢板有： 1mm 厚的钢板，有宽度 600 ×长度 2000 mm ； 650 × 2000 mm ； 700 × 1420 mm ； 750 × 1500 mm ； 900 × 1800 mm ； 1000 × 2000 mm 等。 3. 钢管的长度尺寸 ⑴一般以钢管的外径 D 、内径和壁厚 S 的毫米（ mm ）数标定。 ⑵每种钢管有规定的不同尺寸，如无缝钢管外径 50mm 的，壁厚有 2.5 -10mm 的 15 种；或者说相同壁厚 5mm 的，外径有 32 -195mm 的 29 种。又如焊接钢管公称口径 25mm 的壁厚有 3.25mm 的普通钢管和 4mm 的加厚钢管。 三、钢材重量 1. 钢材的理论重量 钢材的理论重量是按钢材的公称尺寸和密度（过去称为比重）计算得出的重量称之为理论重量。这与钢材的长度尺寸、截面面积和尺寸允许偏差有直接关系。由于钢材在制造过程中的允许偏差，因此用公式计算的理论重量与实际重量有一定出入，所以只作为估算时的参考。 2. 钢材的实际重量 钢材实际重量是指钢材以实际称量（过磅）所得的重量，称之为实际重量。实际重量要比理论重量准确。 3. 钢材重量的计算方法 ⑴毛重 是“净重”的对称，是钢材本身和包装材料合计的总重量。运输企业计算运费时按毛重计算。但钢材购销中是按净重计算。 ⑵净重 是“毛重”的对称。钢材毛重减去包装材料重量后的重量，即实际重量，称之为净重。在钢材购销中一般按净重计算。 ⑶皮重 钢材包装材料的重量，称之为皮重。 ⑷重量吨 按钢材毛重计算运费时使用的重量单位。其法定计量单位为吨（ 1000kg ），还有长吨（英制重量单位 1016.16kg ）、短吨（美制重量单位 907.18kg ）。 ⑸计费重量 亦称“计费吨”或“运费吨”。运输部门收取运费的钢材重量。不同的运输方式，有不同的计算标准和方法。如铁路整车运输，一般以所使用的货车标记载重作为计费重量。公路运输则是结合车辆的载重吨位收取运费。铁路、公路的零担，则以毛重若干公斤为起码计费重量，不足时进整。 四、钢材理论重量计算 钢材理论重量计算的计量单位为公斤（ kg ）。其基本公式为： W （重量， kg ） = F （断面积 mm2 ）× L （长度， m ）×ρ（密度， g/cm3 ）× 1/1000
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