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工程材料

碳钢与不锈钢之区别

时间:2012-10-15 10:32:45   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:22952   评论:0

 1 目的:

1.1 通过对碳钢与不锈钢之深入介绍,加深部分员工对此钢材的了解,并建立机械的资料库。
2 现状:
2.1 目前公司一部分人员对钢材知识的了解较浅,尚需要进行在对钢材相关方面的知识介绍,以提升员工的专业知识。
3  碳钢:
3.1定义:
3.1.1主要指碳的质量分数小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的钢。有时也称为普碳钢或碳素钢
3.1.2 碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。
牌号说明:
 碳钢与不锈钢之区别
       即:Q235AF表示屈服点为235MPa、质量为A级的碳素结构钢,是沸腾钢。
3.2 分类:
3.2.1 按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类,碳素结构钢又分为工程构建钢和机器制造结构钢两种;
3.2.2 按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢;
3.2.3 按脱氧方法可分为沸腾钢(F)、镇静钢(Z)、半镇静钢(b)和特殊镇静钢(TZ);
3.2.4 按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(WC ≤ 0.25%),中碳钢(WC0.25%—0.6%)和高碳钢(WC>0.6%);
3.2.5 按钢的质量可以把碳素钢分为:
普通质量碳钢  ws≥0.045%、wp≥0.045%。一般用碳素结构钢,碳素钢筋钢等。
优质碳钢  ws、wp比普通质量碳钢少。机械、工程结构用优质碳钢等。
特质质量碳钢  ws≤0.020%、wp≤0.020%。保证淬透性碳钢、碳素弹簧钢、工具钢等。
说明:一般碳钢中含碳量较高则硬度越大,强度也越高,但塑性较低。
分 类
编   号   方   法
常 用 牌 号
用      途
举 例
说   明
碳素结构钢
Q235-A F
屈服点为235MPa、质量为A级的沸腾钢
Q195、Q215A,Q235B、Q255A、Q255B、Q275等
一般以型材供应的工程结构件,制造不太重要的机械零件及焊接件(参见 GB700-88)
优质碳素结构钢
45
表示平均ωc为万分之45的优质碳素结构钢
08F、10、20、35、40、50、60、65
用于制造曲轴、传动轴、齿轮、连杆等重要零件(参见 GB699-88)
碳素工具钢
T8、T8A
表示平均ωc为千分之8的碳素工具钢,A表示高级优质
T7、T8Mn、T9、T10、T11、T12、T13
制造需较高硬度、耐磨性、又能承受一定冲击的工具,如手锤、冲头等(参见 GB1298-86)
一般工程铸造碳钢
ZG200-400
表示屈服强度为200MPa、抗拉强度为400MPa的碳素铸钢
ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640
形状复杂的需要采用铸造成形的钢质零件(参见 GB11352-89)
3.3 杂质元素对碳钢性能的影响:
3.3.1 
约为0.25%~0.80%。固溶强化;清除FeO,降低钢的脆性;与硫化合成MnS,可以减轻硫的有害作用。有益。
3.3.2硅
约为0.10%~0.40%,固溶强化;除FeO对钢质量的不良影响,有益。
3.3.3 
FeS与Fe形成低熔点共晶体(熔点为985℃),在1000~1250℃热加工时导致钢变脆而开裂,“热脆”。有害。
3.3.4 
强度、硬度提高,但使塑性和韧性降低,“冷脆。有害。
4 碳钢:
4.1不锈钢的定义
不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称或统称,是在空气和淡水中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢。通俗地说,不锈钢就是不容易生锈的钢。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬(Cr)氧化膜(钝化膜)的形成。
4.2不锈钢的分类
4.2.1按主要化学组成可分为铬不锈钢(俗称400系)、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢(俗称300系)、铬锰氮不锈钢(俗称200系)。
4.2.2 按钢的功能特点分类,如低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢,超塑性不锈钢等。
4.2.3按金相组织分类为:铁素体(F)型不锈钢、马氏体(M)型不锈钢、奥氏体(A)型不锈钢、奥氏体-铁素体(A-F)型双相不锈钢、奥氏体-马氏体(A-M)型双相不锈钢和沉淀硬化(PH)型不锈钢。
 以下是三种常见不锈钢的主要性能比较:
分类
金相组织
磁性
强度
耐蚀性
加工性
200系
奥氏体
一般
较好
300系
奥氏体
较高
400系
铁素体/马氏体
中/高
一般
备注:不锈钢金相组织决定其是否具有磁性。其中铁素体(F)型不锈钢、马氏体(M)型不锈钢具有磁性;奥氏体(A)型不锈钢无磁性。目前市场上将是否具有磁性将不锈钢分为不锈钢和“不锈铁”是不科学的。
4.3 铬与镍在不锈钢中作用
4.3.1铬在不锈钢中的决定作用
每种不锈钢都必须含有一定数量的铬。迄今为止,还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素,根本的原因是向钢中添加12%以上的铬作为合金元素以后,钢表面自动形成一种非常薄的无色、透明且非常光滑的一层富铬的氧化物膜(即钝化膜),这层膜的形成大大缓减了钢的氧化。
4.3.2镍与铬配合在不锈钢中发挥重要作用
镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构,从而改善和加强铬的钝化机理,其抗晶间腐蚀能力得到提高,同时如加工性、可焊接性和韧性等机械性能提高。即300系不锈钢。
然而,镍并不是唯一的奥氏体形成元素,常见的奥氏体形成元素还有:碳、氮、锰、铜等。最著名的是下面的公式:
  奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%
所以,在不锈钢中通过增加一定量锰、氮元素,也可以形成奥氏体不锈钢,即200系不锈钢。
虽然碳是一种较强的奥氏体形成元素,但是它不能被添加到耐腐蚀的不锈钢中,因为在焊接后它会造成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。氮元素形成奥氏体的能力也是镍的30倍,但由于溶解度问题,只能在不锈钢中添加数量有限的氮。添加锰和铜会造成钢材使用过程中的焊接问题。
4.4四种鉴别不锈钢的方法
4.4.1光谱:
用高压电激发光谱仪(该仪器体积小,携带方便)打光谱可定性区分出钢的元素种类,以及含量的大致高低。 
4.4.2化学试剂:
有一种专门的试剂叫镍定性液,将其滴在不锈钢表面,通电后瞬间氧化,生成淡白色或浅黄色,说明该不锈钢不含镍;生成淡玫瑰红色且马上褪色变成深黄色,说明该不锈钢含镍在1%—2%左右;生成玫瑰红色且不褪色,说明该不锈钢含镍在4%以上,玫瑰红色越鲜艳说明含镍量越高。
4.4.3 色泽:
经过酸洗的不锈钢的表面色泽:300系不锈钢银白色并呈玉色;400系不锈钢白色并稍灰,光泽弱;200系不锈钢的色泽与300系不锈钢相似,稍淡。
未经酸洗的不锈钢的表面色泽:300系不锈钢呈棕白色;400系不锈钢呈棕黑色;200系不锈钢呈黑色。
4.4.4火花:
火花鉴别是把不锈钢在砂轮机上磨,观其火花。如火花呈流线形,并有较多较密的节花,即为含锰较高的200系不锈钢;如无节花即为300或400系不锈钢。
     备注:上述几种方法均为简便易行的鉴别方法,但也存在一定误差,尤其
是第4.4.3、4.4.4种方法完全靠视觉经验判断,可能误差会更大。
最精确的方法当然还是有资质的检验机构出具的检验报告。
5 小结:
这次的报告是为了以后机械课在正常投产后运作建立自己的资料库,本次报告简单学习了解钢材的基本知识,并且相关具体的规范标准在这边已经存档整理作为以后的资料查询依据。另外下周我们将把机械常用的零件,管件,板件做系统的介绍,同样对其做资料整理存档作为资料的查询依据。

标签:碳钢 不锈钢 
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