鋼鐵行業(yè)從業(yè)人員培訓(xùn)講義課件

員工培訓(xùn)主講：鋼鐵加工及中厚

板生產(chǎn)的基礎(chǔ)知識(shí)金屬材料的分類：金屬材料通常分為黑色金屬和有色金屬。黑色金屬是指鐵、鉻、錳及其合金制成的材料，其中最主要的是生鐵和鋼。有色金屬是指黑色金屬以外的所有金屬和合金制成的原材料，包括各種有色純金屬及合金材料。一、鋼的分類1，按化學(xué)成分分類：1）碳素鋼：是指含碳量低于2.11%，以鐵碳兩種元素為主，只含有少量硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)的鐵碳合金，根據(jù)碳含量不同，碳素鋼可分為：＊低碳鋼：C含量〈0.25%＊中碳鋼：C含量〈0.25-0.60%＊高碳鋼：C含量〉0.60%2）合金鋼：在碳素鋼的基礎(chǔ)上，為了達(dá)到某些特定的性能，在冶煉時(shí)有目的加某些合金元素，稱合金鋼，按所含合金元素總量多少分為：＊低合金鋼：合金元素含量〈5%＊中合金鋼：合金元素含量〈5-10%＊高合金鋼：合金元素含量〉10%2，按用途分類：1）結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種機(jī)械零件和工程構(gòu)件的鋼叫結(jié)構(gòu)鋼。按成分可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼；按用途，可分為建筑工程用鋼和機(jī)械制造用鋼。

建筑工程用鋼主要用于各種建筑及工程結(jié)構(gòu)，如：廠房框架，船舶，車輛，橋梁，鉆井架，高壓電線塔，高層建筑等。機(jī)械制造用鋼：主要用于機(jī)械制造部門制造各種軸類、軸承、彈簧、齒輪、連桿等機(jī)器零件。3）特殊性能鋼：是指具有特殊物理或化學(xué)性能的鋼。具體包括：不銹耐酸鋼，耐熱鋼，耐磨鋼，耐候鋼，電工硅鋼，電熱合金，高溫合金，精密合金等。4，按冶煉質(zhì)量分類：可分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼以及特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。鋼的質(zhì)量主要決定于硫、磷含量的多少，對(duì)大多數(shù)鋼種來說，硫，磷是有害元素，按其含量可分為：

＊普通質(zhì)量鋼：S含量0.050%，P含量0.045%

＊優(yōu)質(zhì)鋼：S含量0.035%，P含量0.035%＊高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S含量0.025%，P含量0.025%

＊特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S含量0.025%，P含量0.015%6，鋼的綜合分類：是綜合鋼的質(zhì)量，用途等，以便于管理，對(duì)鋼進(jìn)行的分類。二、常用的一些知識(shí)

1，屈服點(diǎn)和屈服強(qiáng)度：材料表失了抵抗彈性變形的能力，稱為材料”的“屈服”。發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力即為屈服點(diǎn)，用σs,表示，單位是N/MM2（牛頓每毫米平方）。

σs=Ps/FoPs—開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的載荷Fo—試樣原始截面積＊屈服點(diǎn)σσs代表材料抵抗微量塑性變形的能力，σs值越大，則表示該能力越大。＊有些金屬材料（如高碳鋼等）屈服現(xiàn)象不明顯，測(cè)定屈服點(diǎn)較困難，工程上常用屈服強(qiáng)度或條件屈服極限60.2來代替，60.2表示塑性變形量為試樣原長(zhǎng)度0.2%時(shí)的應(yīng)力值。

2，抗拉強(qiáng)度：拉伸過程中，金屬材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度。σb=Pb/Fo（用σb表示，單位是牛頓每平方毫米）Pb---試樣在斷裂前承受最大載荷。

抗拉強(qiáng)度代表材料抵抗大量塑性變形的能力，對(duì)于不發(fā)生頸縮的材料，則代表抵抗破斷的能力。工程結(jié)構(gòu)上，為了提高材料的有效利用率，不僅希望具有高的屈服點(diǎn)，往往還要求具有一定的屈強(qiáng)比（σs/σb）

＊塑性的指標(biāo)：用伸長(zhǎng)率表示。＊伸長(zhǎng)率：材料試樣在靜拉力作用下斷裂后，其標(biāo)距增長(zhǎng)量（Lk-Lo）與原標(biāo)距長(zhǎng)度（Lo）比值的百分率稱伸長(zhǎng)率（也稱延伸率）用符號(hào)S表示：S=Lk-Lo—————X100%。Lo式中：Lk—拉斷后試樣標(biāo)距長(zhǎng)度。伸長(zhǎng)率的大小表明金屬材料破斷前能夠拉長(zhǎng)的程度。S越大表明材料塑料越好。由于標(biāo)距長(zhǎng)度對(duì)伸長(zhǎng)率的數(shù)值影響很大，所以伸長(zhǎng)率S必須注明標(biāo)距，對(duì)于長(zhǎng)試樣（Lo=10do）用S10或者S表示，對(duì)于短試樣（Lo=10do）則S5表示，對(duì)于同一材料而言，存在S5〉S10的關(guān)系，不同材料的塑性S的標(biāo)距應(yīng)該一致。do---伸長(zhǎng)后，試樣最細(xì)處的直徑。4，沖擊功Ak=G(H1-H2)單位焦耳。

沖擊載荷折斷時(shí)所吸收的功，稱沖擊吸收功。G---擺錘的重量H1---擺錘舉起的規(guī)定高度。H2---沖斷試樣后擺錘回升的高度。冷彎實(shí)驗(yàn)的彎曲程度有三種類型：彎到規(guī)定角度，如90度，120度等；繞彎心彎到兩面平行，彎心直徑d等于試樣厚度α一定倍數(shù)，如：d=0.5a,d=a,d=2a等；彎到兩面接觸，即α=180度，d=0；金屬材料的彎曲是靠彎曲處附近的塑性變形來實(shí)現(xiàn)的，因此塑性越大，冷彎性能也越好。6，鋼中基本的組成元素有Fe,C,Si,Mn,P,S.其中碳對(duì)鋼的性能產(chǎn)生較大的影響，Si,Mn,P,S.亦對(duì)鋼產(chǎn)生一定影響。1）錳的影響：錳是煉鋼生鐵和脫氧劑錳鐵殘留在鋼中的元素，錳具有很強(qiáng)的脫氧能力，能還原在鋼中的氧化鐵，改善鋼的質(zhì)量，錳能溶于鐵素體，也能溶于滲碳體。提高鋼的強(qiáng)度和硬度，錳由于能消除硫的有害作用而改善鋼的加工性和焊接性，所以，錳在鋼中是有益元素。錳在鋼中的有意作用，其含量愈接近規(guī)定的上限愈好，含錳量0.8%以下時(shí)對(duì)鋼性能影響不顯著。3）硫的影響：硫能引起鋼的熱脆性，硫不溶于鐵。而以低熔點(diǎn)（985C）的硫化物FeS形式存在。在熱壓力加工時(shí)（加工溫度在800C-1200C）硫化物首先熔化，造成晶粒脫開，引起熱加工鋼材脆性開裂，即“熱脆”。此外，鋼中含硫高還會(huì)影響沖壓性能，焊接性能，降低塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度，但當(dāng)鋼中含錳量足夠多，含量大于硫5-10倍時(shí)，由于錳和硫形成高溫塑性好，熔點(diǎn)高（1620C）的MnS，從而可消除硫的熱脆性，同時(shí)，還具有斷削、潤(rùn)滑和減磨作用，可改善鋼的切削加工性能。4）磷的影響：磷能全部熔于鐵素體中，從而使鋼的溫度、硬度提高，但塑性、韌性明顯下降，特別是使鋼在低溫下的塑性和韌性下降劇烈。這種現(xiàn)象稱為鋼的冷脆。磷和硫一樣，在鋼中同屬有害元素，但在易切削鋼中，如果磷和錳的含量配合得當(dāng)，可改善切削加工性能，在合金鋼中，磷還能和某些合金元素配合，從而提高鋼的抗腐蝕性能。5）碳的作用有很多，這里簡(jiǎn)單介紹：＊低碳---塑性韌性好＊中碳---有極好的塑性和韌性，且有一定的強(qiáng)度。＊高碳---高強(qiáng)度。

根據(jù)退火的目的和鋼的成分、性能的不同通常分為：完全退火，等溫退火，球化退火，去應(yīng)力退火和擴(kuò)散退火等。A：完全退火：是將鋼加熱至Ac3以上30-50C。保溫適當(dāng)時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝。由于鋼的內(nèi)部組織全部進(jìn)行重結(jié)晶，故亦稱重結(jié)晶退火。B，等溫退火：在一般退火的過程中，如果在鋼件冷至Ar1以下一定的溫度后，再保溫一段時(shí)間，然后冷至室溫，這種處理叫做等溫退火。這種退火與一般退火比較，時(shí)間較短，并可以獲得在同一溫度下轉(zhuǎn)變的組織，因此可較好的控制組織的硬度，主要用于合金鋼的退火。C，球化退火：亦稱不完全退火，它是將鋼加熱到Ac1以上20-30C，保溫一定的時(shí)間后緩慢的冷卻的工藝，它和完全退火的區(qū)別在于，加熱溫度比較低，鋼的組織沒有完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織，所以亦稱為不完全退火。用于切削加工，鋼淬火時(shí)不易變形、開裂，并有較好的韌性，用于制造工具和軸承的高碳鋼。D，擴(kuò)散退火，是將鋼加熱到遠(yuǎn)高于Ac3或Acm以上很長(zhǎng)時(shí)間的保溫，然后緩冷的熱處理工藝。這種退火生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高，主要用于高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金鋼。E，去應(yīng)力退火和再結(jié)晶退火：去應(yīng)力退火是將鋼緩慢加熱到500-600C，經(jīng)保溫后緩慢的冷卻的熱處理工藝，其目的是消除鑄、鍛、軋、焊等加工造成的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度。再結(jié)晶退火是將鋼加熱至結(jié)晶溫度以上100-200C，經(jīng)保溫后緩冷的熱處理工藝，其目的是消除冷加工硬化，恢復(fù)其塑性。7）正火正火是將鋼加熱到Ac3或Acm以上30-50C，保溫一定時(shí)間后在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火和退火相比，冷卻較快，正火后的鋼的強(qiáng)度和硬度比退火高，正火的作用與完全退火相似，主要是細(xì)化晶粒，增強(qiáng)強(qiáng)度，消除缺陷，目前常用的低碳鋼和中碳鋼常以正火狀態(tài)交貨，因其操作簡(jiǎn)便，費(fèi)用較低，生產(chǎn)力較高。由于正火冷卻速度較退火快，為了提高熱處理效率，降低成本，可用正火代替退火淬火：A,淬火的加熱溫度：加熱溫度為Ac3以上30-50C，如果淬火溫度過高，會(huì)使鋼的脆性和淬火應(yīng)力增大，引起鋼件變形，如果溫度低于Ac3,則會(huì)造成淬火硬度不足，同時(shí)還會(huì)影響回火后的力學(xué)性能，對(duì)于特殊性能鋼及某些高合金鋼，加熱溫度有時(shí)可達(dá)到1000C以上。

B,淬火冷卻介質(zhì)，常用的是水、鹽水和油等。鋼在不聽介質(zhì)中冷卻速度是不同的，鹽水最快，其次是水，油的速度比較慢，一般情況下，碳素鋼淬火時(shí)要求冷卻速度快，因此用水或鹽水，合金鋼要求速度較慢，因此用油淬?；鼗穑喊汛慊鸷蟮匿摷匦录訜岬紸C1以下某一溫度，經(jīng)保溫后以一定的方式冷卻到室溫的熱處理工藝，它是鋼件熱處理最后一道工序。1）回火的目的：鋼件淬火后不能直接使用，必須經(jīng)過回火，是因?yàn)椋篈）淬火后的鋼件性能很脆，鋼件內(nèi)布又存在很大的內(nèi)應(yīng)力，如不及時(shí)消除，會(huì)使鋼件變形或開裂。B）淬火后鋼件的內(nèi)部組織都是不穩(wěn)定的，在零件加工進(jìn)程中會(huì)發(fā)生分解，導(dǎo)致尺寸的變化，影響零件的精密度。C）為了獲得要求的性能，以滿足零件中的使用要求。

2）回火組織及性能根據(jù)回火加熱溫度的高低，一般將回火分為三種。A)低溫回火（150-250C），目的：降低淬火的應(yīng)力，減少鋼的自脆性，保持淬火鋼的高硬度和耐磨性，適當(dāng)提高鋼的韌性，主要用于刃具、量具、軸承、模具等的熱處理，B)中溫回火（350-500C），目的：增鋼件強(qiáng)度和彈性，并有一定的塑性和韌性，主要用于彈簧，熱沖模及承受沖擊的工具。C)高溫回火（500-600C），目的：使鋼獲得最好的綜合力學(xué)性能，通常稱淬火加高溫回火熱處理工藝為調(diào)質(zhì)熱處理。3）鋼的回火性能A)穩(wěn)定性：多數(shù)鋼淬火后變得硬而脆，經(jīng)過回火處理之后，雖可提高其韌性，但硬度也同時(shí)會(huì)下降，而且回火溫度越高，其硬度下降就愈大。鋼在提高其回火溫度使韌性提高的同時(shí)，使其硬度下降變慢的能力稱為回火穩(wěn)定性或抗回火性。對(duì)于工具鋼，回火穩(wěn)定性愈高則制成的刀具在切削加工時(shí)愈不易因受熱而降低硬度，愈能勝任較多的切削速度。對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼，抗回火性愈高，其綜合性能就愈好，在強(qiáng)度、硬度相同時(shí)，其韌性愈好。B)回火脆性：有些合金鋼在淬火---回火后韌性顯著降低，這種現(xiàn)象稱鋼具有回火脆性?；鼗鸫嘈栽诨鼗饡r(shí)快速冷卻的條件下不會(huì)發(fā)生，另外加入鉬或鎢的鋼不會(huì)發(fā)生回火脆性。C)二次硬化：某些含釩、鉬、鎢、鉻的合金鋼，經(jīng)淬火后在高溫回火時(shí)，鋼的硬度、溫度和塑性均有提高。當(dāng)回火溫度再提高時(shí)，硬度和強(qiáng)度將出現(xiàn)極大值，硬度值甚至超過淬火狀態(tài)，這種硬度再次上升的現(xiàn)象叫做二次硬化。三、鋼號(hào)表示方法1，碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧程度符號(hào)等四個(gè)部分按順序組成。Q----鋼材屈服點(diǎn)“屈”字漢語拼音第一個(gè)字頭A、B、C、D,分別為質(zhì)量等級(jí)：A級(jí)最低，D級(jí)質(zhì)量最高，現(xiàn)在還有E級(jí),F級(jí)B—半鎮(zhèn)靜鋼F—沸騰鋼Z—鎮(zhèn)靜鋼TZ—特殊鎮(zhèn)靜鋼

在牌號(hào)組成表示方法中，Z、TZ代號(hào)予以省略比如有：Q235B一般情況下，各牌號(hào)的A級(jí)鋼的碳、錳含量可不作為交貨條件，但其含量應(yīng)在質(zhì)保書中注明，當(dāng)冷彎試驗(yàn)，在需方有要求時(shí)才進(jìn)行。當(dāng)冷彎試驗(yàn)合格時(shí)，抗拉強(qiáng)度上限可以不作為交貨條件，B級(jí)以上的中板，都要做沖擊試驗(yàn)。B級(jí)+20°沖擊試驗(yàn)C級(jí)0°沖擊試驗(yàn)D級(jí)-20°沖擊試驗(yàn)E級(jí)-40°沖擊試驗(yàn)四．中厚板的有關(guān)知識(shí)1，一般情況下，把4mm~20mm厚的板稱為中板，20~60mm稱為厚板，60以上稱為特厚板，2，中板的生產(chǎn)流程是：

3，目前中厚板的分類：A)碳素結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于汽車、船舶、橋梁、鍋爐、大型機(jī)械的一般構(gòu)件，也可制造大型機(jī)電、各類泵的外殼及底座。如：Q235Q255Q275對(duì)應(yīng)日標(biāo)為：SS400，歐標(biāo)：S235,美標(biāo)：A36,A283注意：①厚度負(fù)偏差：0.8~2.2mm（以7.5~150mm厚度為標(biāo)準(zhǔn)）②正偏差是：+0.2~+1.5mm（根據(jù)不同長(zhǎng)度）③寬度偏差：+10~+35mm（沒有負(fù)偏差，根據(jù)厚度的大小不等）④長(zhǎng)度偏差：+25~+50mm（沒有負(fù)偏差，根據(jù)厚度的大小不等）⑤鐮刀彎：切邊鋼板應(yīng)剪切成直角，切斜和鐮刀彎不得使長(zhǎng)度和寬度小于公稱尺寸，并必須保證訂貨公稱尺寸的最小矩形。⑥鋼極不平度：測(cè)量長(zhǎng)度為1米，不平度根據(jù)厚度不同從7~10mm。2，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造各種機(jī)械構(gòu)件，耐磨構(gòu)件，金屬結(jié)構(gòu)和各種模具。如：40、45、50，20Mn、25Mn相對(duì)應(yīng)的歐標(biāo)S40c、S45c、S50c，美標(biāo)A29，日標(biāo)SM45等。3，船體結(jié)構(gòu)用鋼：

用于制造各種遠(yuǎn)洋船舶和內(nèi)河船舶如：A、B、D、EA32、D32、E32A36、D36、E36注意：①厚度允許負(fù)偏差是0.3mm（任何規(guī)格）②厚度正偏差是0.7~3.4mm（不同長(zhǎng)度，公差不同）③寬度允許偏差+10~+35mm④長(zhǎng)度允許偏差+25~+50mm⑤鐮刀彎和鋼板不平度？和碳素結(jié)構(gòu)鋼一樣。4，低合金結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種機(jī)械結(jié)構(gòu)件和建筑構(gòu)件如：Q295、Q345、Q390，Q420、Q460相應(yīng)的歐標(biāo)是：S295、S355相應(yīng)的美標(biāo)是；A572相應(yīng)的日標(biāo)是：SM490厚度偏差、寬度偏差、長(zhǎng)度偏差、鐮刀彎、鋼板不平