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无尘车间吸尘器-百级无尘车间-无尘车间公司

2011 年 10 月 30 日 上午 8:27

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体的 ! 铁#”中的固溶体,常温下溶碳仅 !” !!! #$,与纯铁的显微组织没有明显的区别,其强度、硬度较低,而塑性、韧性良好。铁素体在钢中形成不同取向的结晶群( 晶粒),是钢的主要成分,约占重量的 %%$。渗碳体是铁碳化合物,含碳 &” &’$,其熔点高,硬度大,几乎没有塑性,在钢中其与铁素体晶粒形成机械混合物———珠光体,填充在铁素体晶粒的空隙中,形成网状间层(图 (” (” )*)。珠光体强度很高,坚硬而富于弹性。另外,还有少量的锰、硅、硫、磷及其化合物溶解于铁素体和珠光体中。碳素钢的力学性能在很大程度上与铁素体和珠光体这两种成分的比例有关。同时,铁素体的晶粒越细小,珠光体的分布越均匀,钢的性能也就越好。

图 (” (” )+ 钢的组织结构

(*)碳素钢多晶体结构示意图;(,)! 铁的体心立方晶格

低合金结构钢是在低碳钢中加入少量的锰、硅、钒、铌、钛、铝、铬、镍、铜、氮、稀土等合金元素 炼成的钢材,其组织结构与碳素钢类似。合金元素及其化合物溶解于铁素体和珠光体中,形成新 的固溶体———合金铁素体和新的合金渗碳体组成的珠光体类网状间层,使钢材的强度得到提高, 而塑性、韧性和焊接性能并不降低。

!” 钢材的铸造缺陷

当采用铸模浇注钢锭时,与连续铸造生产的钢坯质量均匀相反,由于冷却过程中向周边散

热,各部分冷却速度不同,在钢锭内形成了不同的结晶带(图 (” (” ()。靠近铸模外壳区形成了细 小的等轴晶带,靠近中部形成了粗大的等轴晶带,在这两部分之间形成了柱状晶带。这种组织结 构的不均匀性,会给钢材的性能带来差异。

钢在冶炼和浇注过程中还会产生其他的冶金缺陷,如偏析、非金属夹杂、气孔、缩孔和裂纹

等。所谓偏析是指化学成分在钢内的分布不均匀,特别是有害元素如硫、磷等在钢锭中的富集现 象;非金属夹杂是指钢中含有硫化物与氧化物等杂质;气孔是指由氧化铁与碳作用生成的一氧化 碳气体,在浇注时不能充分逸出而留在钢锭中的微小孔洞;缩孔是因钢液在钢锭模中由外向内、 自下而上凝固时体积收缩,因液面下降,最后凝固部位得不到钢液补充而形成;钢液在凝固中因 先后次序的不同会引起内应力,拉力较大的部位可能出现裂纹。

钢材的组织构造和缺陷,均会对钢材的力学性能产生重要的影响。

!# 第( 章+ 钢结构的材料

# 纯铁在不同温度下有同素异构现象,在铁液凝固点 ) -.# / ) .%0 1之间为高温体心立方晶格的 # 铁,在 %)( 1以下为 !

铁,而在 ) .%0 / %)( 1之间为面心立方晶格的 $ 铁。

图 !” !” !# 钢锭组织示意图

$—表面细晶粒层;!—柱状晶粒区;%—心部等轴晶粒区

!” !” #$ 钢材的加工

钢材的加工分为热加工、冷加工和热处理三种。将钢坯加热至塑性状态,依靠外力改变其形

状,产生出各种厚度的钢板和型钢,称为热加工。在常温下对钢材进行加工称为冷加工。通过加

热、保温、冷却的操作方法,使钢的组织结构发生变化,以获得所需性能的加工工艺称为热处理。

%” 热加工

将钢锭或钢坯加热至一定温度时,钢的组织将完全转变为奥氏体状态,奥氏体是碳溶入面心

立方晶格的 ! 铁的固溶体,虽然含碳量很高,但其强度较低,塑性较好,便于塑性变形。因此钢

材的轧制或锻压等热加工,经常选择在形成奥氏体时的适当温度范围内进行。选择原则是开始

热加工时的温度不得过高,以免钢材氧化严重,而终止热加工时的温度也不能过低,以免钢材塑

性差,引发裂纹。一般开轧和锻压温度控制在 $ $&’ ( $ %’’ )。

钢材的轧制是通过一系列轧辊,使钢坯逐渐辊轧成所需厚度的钢板或型钢,图 !” !” % 是宽翼

缘 * 型钢的轧制示意图。钢材的锻压是将加热了的钢坯用锤击或模压的方法加工成所需的形

状,钢结构中的某些连接零件常采用此种方法制造。

图 !” !” %# 宽翼缘 * 型钢轧制示意图

热加工可破坏钢锭的铸造组织,使金属的晶粒变细,还可在高温和压力下压合钢坯中的气

孔、裂纹等缺陷,改善钢材的力学性能。热轧薄板和壁厚较薄的热轧型钢,因辊轧次数较多,轧制

的压缩比大,钢材的性能改善明显,其强度、塑性、韧性和焊接性能均优于厚板和厚壁型钢。钢材

的强度按板厚分组就是这个缘故。

+ !” !# 钢材的生产 !%

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