工程材料篇-黑色金属材料

浏览量: 发布于：2018-11-15

黑色金属材料

一、碳素结构钢

碳素结构钢按国家标准《碳素结构钢》GB/T700-2006，将碳素结构钢屈服强度的下限值分为四个级别，对应为Q195、Q215、Q235和Q275，Q代表屈服强度，数字为屈服强度的下限值，数字后面标注字母A、B、C、D表示刚才质量等级，A级钢中硫、磷含量最高的，D级钢中硫、磷含量最低。
Q195、Q215、Q235A和Q235B塑性较好，有一定强度，通畅轧制成钢筋、钢板、钢管等，Q235含碳量适中，具有良好的塑形、韧性、焊接性能、冷加工性能，可用于大量生产钢板、型钢、钢筋，用以建造高压输电铁塔、桥梁、厂房屋架等；C、D级钢含硫、磷量低，相当于优质碳素钢，适用于制造对可焊性级韧性要求较高的工程结构机械零部件，如机座、支架、受力不打的拉杆、连杆、轴等。
Q235C、Q235D可用于重要的焊接件
Q235和Q275强度较高，通常轧制成型钢、钢板作为构件等，
碳素结构钢具有良好的塑性和韧性，易与成型和焊接，常以热轧态供货，一般不再进行热处理，能够满足一般工程构件的要求，使用极为广泛。

二、低合金结构钢

低合金结构钢根据《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008，按屈服强度划分为Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q620和Q690八个强度等级。
低合金结构钢是在普通钢中加入微量合金元素，具有高强度、高韧性、良好的冷成型和焊接性能、低的冷脆转变温度和良好的耐腐蚀性等综合力学性能。
低合金结构钢主要适用于桥梁、钢结构、锅炉汽包、压力容器、压力管道、船舶、车辆、重轨和轻轨等
国家体育场钢结构所用主要钢材是我国自主新研发生产的Q460低合金结构钢；
压力容器常用低合金高强度钢板16MnR、15MnVR、18MnMoNbR和07MnCrMoVR等，如高压合成塔筒体。
Q345强度比普通碳钢Q235高20%-30%，耐腐蚀性能高20%-38%，用于制造工程结构，重量可减轻20%-30%

三、铸钢

铸钢分碳素铸钢、合金铸钢等类型。
将钢铸造成形，既能保持钢的各种优异性能，又能直接制造成最终形状的零件。铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。
例如，轧钢机机架是轧钢机组的重要结构件，要求有较好的强度和较好的塑性，以及较好的铸造性能、焊接性能和加工性能，轧钢机机架就是选择碳素铸钢制造加工的。
例如，吊车所用的齿轮有开式小齿轮、大齿轮、过渡齿轮三种不同尺寸的齿轮，一般均采用合金铸钢件。

四、铸铁

铸铁是碳质量分数大于2.11% 的铁碳合金，含有较多的Si 、Mn ， S 、P 等元素。常用铸铁有灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、特殊性能铸铁等。
铸铁具有许多优良的使用性能和工艺性能，并且生产设备和工艺简单，可以用来制造各种机器零件。
普通罩壳、阀壳等强度要求不高，可采用灰铸铁制造
液压泵壳体强度有较高要求，可采用孕育铸铁(经孕育处理后的灰铸铁)
汽车发动机凸轮轴常用球墨铸铁制造。

五、特殊性能低合金高强度钢

特殊性能低合金高强度钢也称特殊钢，是指具有特殊化学成分、采用特殊工艺生产、具备特殊的组织和性能、能够满足特殊需要的钢类。其中，工程结构用特殊钢主要包括:耐候钢、耐热钢、耐海水腐蚀钢、耐磨钢、表面处理钢材、汽车冲压钢板、石油及天然气管线钢、工程机械用钢与可焊接高强度钢、钢筋钢、低温用钢以及钢轨钢等。
耐候钢是在钢中加人少量的合金元素，如Cu 、Cr 、Ni 、P 等，使其在金属基体表面形成保护层，提高了钢材的耐候性能，同时保持钢材具有良好的焊接性能。例如，在桥梁、建筑、塔架、车辆和其他要求耐候性能好的钢结构中使用的耐候钢。
耐热钢要求在高温下具有良好的抗蠕变、抗断裂和抗氧化的能力，以及必要的韧性。例如，在加热炉、锅炉、燃气轮机等高温装置中的零件就是使用耐热钢。
钢轨钢分为轻轨钢和重轨钢，轻轨钢主要用于临时运输线和中小型起重机轨道，重轨钢主要用于铁道、大型起重机轨和吊车轨道。
耐磨钢常用于承受严重磨损和强烈冲击的零件。例如，车辆履带、挖掘机铲斗、破碎机膊板、铁轨分道叉等使用的就是耐磨钢。
船体用钢的焊接和其他性能良好，适用于修造船舶和舰艇壳体主要结构。例如，舰艇钢要求具有更高的强度、更好的韧性、抗爆性和抗深水压溃性。
石油天然气长距离输送的管线用钢，要求具有高强度、高韧性、优良的加工性、焊接性和抗腐蚀性等综合性能的低合金高强度钢。

六、钢材
（一）、型钢

在机电工程中常用型钢主要有:圆钢、方钢、扁钢、H 型钢、工字钢、T型钢、角钢、槽钢、钢轨等。
电站锅炉钢架的立柱通常采用宽翼缘H 型钢(HK300b) ;为确保炉膛内压力波动时炉墙有一定的强度，在炉墙上设有足够强度的刚性梁。一般每隔3m 左右装设一层，其大部分采用强度足够的工宇钢制成。
大型角钢广泛用于厂房、铁路、交通、桥梁、车辆、船舶等大型结构件;中型角钢用于电力铁塔、井架及其他用途的构件;小型角钢用于设备制造、支架和框架等。

（二）、板材

按其厚度分为厚板、中厚板和薄板。按其轧制方式分为热轧板和冷轧板两种，其中冷轧板只有薄板。按其材质有普通碳素钢板、低合金结构钢板、不锈钢板、镀钵薄钢板等。
碳素结构钢厚钢板广泛用于焊接、例接、栓接结构，如桥梁、船舶、管线、车辆和机械。其中质量等级C 、D 属于优质碳素结构钢，主要用于对韧性和焊接性能要求较高的钢结构。
油罐、电站锅炉中的汽包就是用钢板焊制成的圆筒形容器。其中，中、低压锅炉的汽包材料常为专用的锅炉碳素钢，高压锅炉的汽包材料常用低合金钢制造。

（三）、管材

在机电工程中常用的有普通无缝钢管、螺旋缝钢管、焊接钢管、无缝不锈钢管、高压无缝钢管等，广泛应用在各类管道工程中。
锅炉水冷壁和省煤器使用的无缝钢管一般采用优质碳素钢管或低合金钢管，但过热器和再热器使用的无缝钢管根据不同壁温，通常采用15CrMo 或12CrlMoV 等钢材。
结构用焊接钢管主要用于建筑用管桩、脚手架、桥梁、矿山、船舶、电站、输电塔、球场、运动场、房屋的门、窗、栏杆，钢家具、运动器械、自行车等。
钢制品。在机电工程中，常用的钢制品主要有焊材、管件、阀门等。

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