鋼闆
鋼闆是用鋼水(shuǐ)澆注，冷卻後壓制(zhì)而成的平闆狀鋼材。
鋼闆是平闆狀，矩形的，可(kě)直接軋制(zhì)或由寬鋼帶剪切而成。
鋼闆按厚度分，薄鋼闆<4毫米（最薄0.2毫米），厚鋼闆4~60毫米，特厚鋼闆60~115毫米。
薄闆的寬度為(wèi)500~1500毫米；厚的寬度為(wèi)600~3000毫米。薄闆按鋼種分，有(yǒu)普通(tōng)鋼、優質鋼、合金鋼、彈簧鋼、不鏽鋼、工具鋼、耐熱鋼、軸承鋼、矽鋼和(hé)工業純鐵薄闆等；按專業用途分，有(yǒu)油桶用闆、搪瓷用闆、防彈用闆等；按表面塗鍍層分，有(yǒu)鍍鋅薄闆、鍍錫薄闆、鍍鉛薄闆、塑料複合鋼闆等。
厚鋼闆的鋼種大(dà)體(tǐ)上(shàng)和(hé)薄鋼闆相同。在品各方面，除了橋梁鋼闆、鍋爐鋼闆、汽車(chē)制(zhì)造鋼闆、壓力容器(qì)鋼闆和(hé)多(duō)層高(gāo)壓容器(qì)鋼闆等品種純屬厚闆外，有(yǒu)些(xiē)品種的鋼闆如汽車(chē)大(dà)梁鋼闆（厚2.5~10毫米）、花(huā)紋鋼闆（厚2.5~8毫米）、不鏽鋼闆、耐熱鋼闆等品種是同薄闆交叉的。
另，鋼闆還(hái)有(yǒu)材質一說，并不是所有(yǒu)的鋼闆都是一樣的，材質不一樣，其鋼闆所用到的地方，也不一樣。
合金鋼
概述
随着科學技(jì)術(shù)和(hé)工業的發展，對材料提出了更高(gāo)的要求，如更高(gāo)的強度，抗高(gāo)溫、高(gāo)壓、低(dī)溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理(lǐ)、化學性能的要求，碳鋼已不能完全滿足要求。
碳鋼的在性能上(shàng)主要有(yǒu)以下幾方面的不足：
(1) 淬透性低(dī)。一般情況下，碳鋼水(shuǐ)淬的最大(dà)淬透直徑隻有(yǒu)10mm-20mm。
(2) 強度和(hé)屈強比較低(dī)。如普通(tōng)碳鋼Q235鋼的σs為(wèi)235MPa，而低(dī)合金結構鋼16Mn的σs則為(wèi)360MPa以上(shàng)。40鋼的 σs /σb僅為(wèi)0.43, 遠低(dī)于合金鋼。
(3) 回火(huǒ)穩定性差。由于回火(huǒ)穩定性差，碳鋼在進行(xíng)調質處理(lǐ)時(shí)，為(wèi)了保證較高(gāo)的強度需采用較低(dī)的回火(huǒ)溫度，這樣鋼的韌性就偏低(dī)；為(wèi)了保證較好的韌性，采用高(gāo)的回火(huǒ)溫度時(shí)強度又偏低(dī)，所以碳鋼的綜合機械性能水(shuǐ)平不高(gāo)。
(4) 不能滿足特殊性能的要求。碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低(dī)溫、耐磨損以及特殊電(diàn)磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。
分類
合金鋼的分類
按合金元素含量多(duō)少(shǎo)，分為(wèi)
低(dī)合金鋼（合金元素總量低(dī)于5%）、
中合金鋼（合金元素總量為(wèi)5%-10%）
高(gāo)合金鋼（合金元素總量高(gāo)于10%）。
按所含的主要合金元素，分為(wèi)
鉻鋼（Cr-Fe-C) 鉻鎳鋼（Cr-Ni-Fe-C)
錳鋼（Mn-Fe-C)
矽錳鋼（Si-Mn-Fe-C)
按小(xiǎo)試樣正火(huǒ)或鑄态組織，分為(wèi)
鐵素體(tǐ)鋼
奧氏體(tǐ)鋼
萊氏體(tǐ)鋼
按用途分類
合金結構鋼
牌号的首部用數(shù)字标明(míng)碳含量。規定結構鋼以萬分之一為(wèi)單位的數(shù)字（兩位數(shù)）、工具鋼和(hé)特殊性能鋼以千分之一為(wèi)單位的數(shù)字（一位數(shù)）來(lái)表示碳含量，而工具鋼的碳含量超過1%時(shí)，碳含量不标出。
在表明(míng)碳含量數(shù)字之後，用元素的化學符号表明(míng)鋼中主要合金元素，含量由其後面的數(shù)字标明(míng)，平均含量少(shǎo)于1.5%時(shí)不标數(shù), 平均含量為(wèi)1.5%～2.49%、2.5%～3.49%……時(shí),相應地标以2、3……。
合金結構鋼40Cr，平均碳含量為(wèi)0.40%，主要合金元素Cr的含量在1.5%以下。 合金工具鋼5CrMnMo, 平均碳含量為(wèi)0.5%, 主要合金元素Cr、Mn、Mo的含量均在1.5%以下。
專用鋼用其用途的漢語拼音(yīn)字首來(lái)标明(míng)。
如:滾珠軸承鋼,在鋼号前标以“G”。GCr15表示含碳量約1.0%、鉻含量約1.5%(這是一個(gè)特例, 鉻含量以千分之一為(wèi)單位的數(shù)字表示)的滾珠軸承鋼。
Y40Mn,表示碳含量為(wèi)0.4%、錳含量少(shǎo)于1.5%的易切削鋼等等。
對于高(gāo)級優質鋼，則在鋼的末尾加“A”字表明(míng)，例如20Cr2Ni4A
§7-1 鋼的合金化
在鋼中加入合金元素後，鋼的基本組元鐵和(hé)碳與加入的合金元素會(huì)發生(shēng)交互作(zuò)用。鋼的合金化目的是希望利用合金元素與鐵、碳的相互作(zuò)用和(hé)對鐵碳相圖及對鋼的熱處理(lǐ)的影(yǐng)響來(lái)改善鋼的組織和(hé)性能。
相互作(zuò)用
合金元素與鐵、碳的相互作(zuò)用
合金元素加入鋼中後，主要以三種形式存在鋼中。即：與鐵形成固溶體(tǐ)；與碳形成碳化物；在高(gāo)合金鋼中還(hái)可(kě)能形成金屬間(jiān)化合物。
1. 溶于鐵中
幾乎所有(yǒu)的合金元素（除Pb外）都可(kě)溶入鐵中, 形成合金鐵素體(tǐ)或合金奧氏體(tǐ), 按其對α-Fe或γ-Fe的作(zuò)用, 可(kě)将合金元素分為(wèi)擴大(dà)奧氏體(tǐ)相區(qū)和(hé)縮小(xiǎo)奧氏體(tǐ)相區(qū)兩大(dà)類。
擴大(dà)γ相區(qū)的元素—亦稱奧氏體(tǐ)穩定化元素, 主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等, 它們使A3點(γ-Fe α-Fe的轉變點)下降, A4點( γ-Fe的轉變點)上(shàng)升, 從而擴大(dà)γ-相的存在範圍。其中Ni、Mn等加入到一定量後, 可(kě)使γ相區(qū)擴大(dà)到室溫以下, 使α相區(qū)消失, 稱為(wèi)完全擴大(dà)γ相區(qū)元素。另外一些(xiē)元素(如C、N、Cu等), 雖然擴大(dà)γ相區(qū), 但(dàn)不能擴大(dà)到室溫, 故稱之為(wèi)部分擴大(dà)γ相區(qū)的元素。
縮小(xiǎo)γ相區(qū)元素——亦稱鐵素體(tǐ)穩定化元素, 主要有(yǒu)Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它們使A3點上(shàng)升, A4點下降(鉻除外, 鉻含量小(xiǎo)于7%時(shí), A3點下降; 大(dà)于7%後,A3點迅速上(shàng)升), 從而縮小(xiǎo)γ相區(qū)存在的範圍, 使鐵素體(tǐ)穩定區(qū)域擴大(dà)。按其作(zuò)用不同可(kě)分為(wèi)完全封閉γ相區(qū)的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和(hé)部分縮小(xiǎo)γ相區(qū)的元素(如B、Nb、Zr等)。
2. 形成碳化物
合金元素按其與鋼中碳的親和(hé)力的大(dà)小(xiǎo), 可(kě)分為(wèi)碳化物形成元素和(hé)非碳化物形成元素兩大(dà)類。
常見非碳化物形成元素有(yǒu)：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它們基本上(shàng)都溶于鐵素體(tǐ)和(hé)奧氏體(tǐ)中。常見碳化物形成元素有(yǒu)：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的穩定性程度由弱到強的次序排列)，它們在鋼中一部分固溶于基體(tǐ)相中，一部分形成合金滲碳體(tǐ), 含量高(gāo)時(shí)可(kě)形成新的合金碳化合物。
影(yǐng)響
對奧氏體(tǐ)和(hé)鐵素體(tǐ)存在範圍的影(yǐng)響
擴大(dà)或縮小(xiǎo)γ相區(qū)的元素均同樣擴大(dà)或縮小(xiǎo)Fe-Fe3C相圖中的γ相區(qū), 且同樣Ni或Mn的含量較多(duō)時(shí), 可(kě)使鋼在室溫下得(de)到單相奧氏體(tǐ)組織(如1Cr18Ni9奧氏體(tǐ)不鏽鋼和(hé)ZGMn13高(gāo)錳鋼等)， 而Cr、Ti、Si等超過一定含量時(shí), 可(kě)使鋼在室溫獲得(de)單相鐵素體(tǐ)組織 (如1Cr17Ti高(gāo)鉻鐵素體(tǐ)不鏽鋼等)。
對Fe-Fe3C相圖臨界點(S和(hé)E點)的影(yǐng)響
擴大(dà)γ相區(qū)的元素使Fe-Fe3C相圖中的共析轉變溫度下降, 縮小(xiǎo)γ相區(qū)的元素則使其上(shàng)升, 并都使共析反應在一個(gè)溫度範圍內(nèi)進行(xíng)。幾乎所有(yǒu)的合金元素都使共析點(S)和(hé)共晶點(E)的碳含量降低(dī)，即S點和(hé)E點左移, 強碳化物形成元素的作(zuò)用尤為(wèi)強烈。
合金元素對鋼熱處理(lǐ)的影(yǐng)響
合金元素的加入會(huì)影(yǐng)響鋼在熱處理(lǐ)過程中的組織轉變。
1. 合金元素對加熱時(shí)相轉變的影(yǐng)響
合金元素影(yǐng)響加熱時(shí)奧氏體(tǐ)形成的速度和(hé)奧氏體(tǐ)晶粒的大(dà)小(xiǎo)。
(1)對奧氏體(tǐ)形成速度的影(yǐng)響： Cr、Mo、W、V等強碳化物形成元素與碳的親合力大(dà), 形成難溶于奧氏體(tǐ)的合金碳化物, 顯著減慢奧氏體(tǐ)形成速度；Co、Ni等部分非碳化物形成元素, 因增大(dà)碳的擴散速度, 使奧氏體(tǐ)的形成速度加快；Al、Si、Mn等合金元素對奧氏體(tǐ)形成速度影(yǐng)響不大(dà)。
(2)對奧氏體(tǐ)晶粒大(dà)小(xiǎo)的影(yǐng)響：大(dà)多(duō)數(shù)合金元素都有(yǒu)阻止奧氏體(tǐ)晶粒長大(dà)的作(zuò)用, 但(dàn)影(yǐng)響程度不同。強烈阻礙晶粒長大(dà)的元素有(yǒu)：V、Ti、Nb、Zr等；中等阻礙晶粒長大(dà)的元素有(yǒu)：W、Mn、Cr等；對晶粒長大(dà)影(yǐng)響不大(dà)的元素有(yǒu)：Si、Ni、Cu等；促進晶粒長大(dà)的元素：Mn、P等。
2. 合金元素對過冷奧氏體(tǐ)分解轉變的影(yǐng)響
除Co外, 幾乎所有(yǒu)合金元素都增大(dà)過冷奧氏體(tǐ)的穩定性, 推遲珠光體(tǐ)類型組織的轉變, 使C曲線右移, 即提高(gāo)鋼的淬透性。常用提高(gāo)淬透性的元素有(yǒu)：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。必須指出, 加入的合金元素, 隻有(yǒu)完全溶于奧氏體(tǐ)時(shí), 才能提高(gāo)淬透性。如果未完全溶解, 則碳化物會(huì)成為(wèi)珠光體(tǐ)的核心, 反而降低(dī)鋼的淬透性。另外, 兩種或多(duō)種合金元素的同時(shí)加入(如, 鉻錳鋼、鉻鎳鋼等), 比單個(gè)元素對淬透性的影(yǐng)響要強得(de)多(duō)。
除Co、Al外, 多(duō)數(shù)合金元素都使Ms和(hé)Mf點下降。其作(zuò)用大(dà)小(xiǎo)的次序是：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作(zuò)用最強, Si實際上(shàng)無影(yǐng)響。Ms和(hé)Mf點的下降, 使淬火(huǒ)後鋼中殘餘奧氏體(tǐ)量增多(duō)。殘餘奧氏體(tǐ)量過多(duō)時(shí),可(kě)進行(xíng)冷處理(lǐ)(冷至Mf點以下), 以使其轉變為(wèi)馬氏體(tǐ); 或進行(xíng)多(duō)次回火(huǒ), 這時(shí)殘餘奧氏體(tǐ)因析出合金碳化物會(huì)使Ms、Mf點上(shàng)升, 并在冷卻過程中轉變為(wèi)馬氏體(tǐ)或貝氏體(tǐ)(即發生(shēng)所謂二次淬火(huǒ))。
3. 合金元素對回火(huǒ)轉變的影(yǐng)響
(1)提高(gāo)回火(huǒ)穩定性 合金元素在回火(huǒ)過程中推遲馬氏體(tǐ)的分解和(hé)殘餘奧氏體(tǐ)的轉變(即在較高(gāo)溫度才開(kāi)始分解和(hé)轉變)， 提高(gāo)鐵素體(tǐ)的再結晶溫度, 使碳化物難以聚集長大(dà)，因此提高(gāo)了鋼對回火(huǒ)軟化的抗力, 即提高(gāo)了鋼的回火(huǒ)穩定性。提高(gāo)回火(huǒ)穩定性作(zuò)用較強的合金元素有(yǒu)：V、Si、Mo、W、Ni、Co等。
(2)産生(shēng)二次硬化 一些(xiē)Mo、W、V含量較高(gāo)的高(gāo)合金鋼回火(huǒ)時(shí), 硬度不是随回火(huǒ)溫度升高(gāo)而單調降低(dī), 而是到某一溫度(約400℃)後反而開(kāi)始增大(dà), 并在另一更高(gāo)溫度(一般為(wèi)550℃左右)達到峰值。這是回火(huǒ)過程的二次硬化現象, 它與回火(huǒ)析出物的性質有(yǒu)關。當回火(huǒ)溫度低(dī)于450℃時(shí), 鋼中析出滲碳體(tǐ); 在450℃以上(shàng)滲碳體(tǐ)溶解, 鋼中開(kāi)始沉澱出彌散穩定的難熔碳化物Mo2C、W2C、VC等, 使硬度重新升高(gāo), 稱為(wèi)沉澱硬化。回火(huǒ)時(shí)冷卻過程中殘餘奧氏體(tǐ)轉變為(wèi)馬氏體(tǐ)的二次淬火(huǒ)所也可(kě)導緻二次硬化。
産生(shēng)二次硬化效應的合金元素
産生(shēng)二次硬化的原因 合 金 元 素
殘餘奧氏體(tǐ)的轉變 沉澱硬化 Mn、Mo、W、Cr、Ni、Co①、V V、Mo、W、Cr、Ni①、Co①
①僅在高(gāo)含量并有(yǒu)其他合金元素存在時(shí), 由于能生(shēng)成彌散分布的金屬間(jiān)化合物才有(yǒu)效。
(3)增大(dà)回火(huǒ)脆性 和(hé)碳鋼一樣, 合金鋼也産生(shēng)回火(huǒ)脆性, 而且更明(míng)顯。這是合金元素的不利影(yǐng)響。在450℃-600℃間(jiān)發生(shēng)的第二類回火(huǒ)脆性(高(gāo)溫回火(huǒ)脆性) 主要與某些(xiē)雜質元素以及合金元素本身在原奧氏體(tǐ)晶界上(shàng)的嚴重偏聚有(yǒu)關, 多(duō)發生(shēng)在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中。 這是一種可(kě)逆回火(huǒ)脆性, 回火(huǒ)後快冷(通(tōng)常用油冷)可(kě)防止其發生(shēng)。鋼中加入适當Mo或W(0.5%Mo, 1%W)也可(kě)基本上(shàng)消除這類脆性。
合金元素對鋼的機械性能的影(yǐng)響
提高(gāo)鋼的強度是加入合金元素的主要目的之一。欲提高(gāo)強度, 就要設法增大(dà)位錯運動的阻力。金屬中的強化機制(zhì)主要有(yǒu)固溶強化、位錯強化、細晶強化、第二相(沉澱和(hé)彌散)強化。合金元素的強化作(zuò)用, 正是利用了這些(xiē)強化機制(zhì)。
1. 對退火(huǒ)狀态下鋼的機械性能的影(yǐng)響
結構鋼在退火(huǒ)狀态下的基本相是鐵素體(tǐ)和(hé)碳化物。合金元素溶于鐵素體(tǐ)中, 形成合金鐵素體(tǐ), 依靠固溶強化作(zuò)用, 提高(gāo)強度和(hé)硬度, 但(dàn)同時(shí)降低(dī)塑性和(hé)韌性。
2.對退火(huǒ)狀态下鋼的機械性能的影(yǐng)響
由于合金元素的加入降低(dī)了共析點的碳含量、使C曲線右移, 從而使組織中的珠光體(tǐ)的比例增大(dà), 使珠光體(tǐ)層片距離減小(xiǎo), 這也使鋼的強度增加, 塑性下降。但(dàn)是在退火(huǒ)狀态下, 合金鋼沒有(yǒu)很(hěn)大(dà)的優越性。
由于過冷奧氏體(tǐ)穩定性增大(dà), 合金鋼在正火(huǒ)狀态下可(kě)得(de)到層片距離更小(xiǎo)的珠光體(tǐ), 或貝氏體(tǐ)甚至馬氏體(tǐ)組織, 從而強度大(dà)為(wèi)增加。Mn、Cr、Cu的強化作(zuò)用較大(dà), 而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一般結構鋼的實際含量)下影(yǐng)響很(hěn)小(xiǎo)。
3. 對淬火(huǒ)、回火(huǒ)狀态下鋼的機械性能的影(yǐng)響
合金元素對淬火(huǒ)、回火(huǒ)狀态下鋼的強化作(zuò)用最顯著, 因為(wèi)它充分利用了全部的四種強化機制(zhì)。淬火(huǒ)時(shí)形成馬氏體(tǐ), 回火(huǒ)時(shí)析出碳化物, 造成強烈的第二相強化，同時(shí)使韌性大(dà)大(dà)改善, 故獲得(de)馬氏體(tǐ)并對其回火(huǒ)是鋼的最經濟和(hé)最有(yǒu)效的綜合強化方法。
合金元素加入鋼中, 首要的目的是提高(gāo)鋼的淬透性, 保證在淬火(huǒ)時(shí)容易獲得(de)馬氏體(tǐ)。其次是提高(gāo)鋼的回火(huǒ)穩定性, 使馬氏體(tǐ)的保持到較高(gāo)溫度，使淬火(huǒ)鋼在回火(huǒ)時(shí)析出的碳化物更細小(xiǎo)、均勻和(hé)穩定。這樣, 在同樣條件下, 合金鋼比碳鋼具有(yǒu)更高(gāo)的強度。
合金元素對鋼的工藝性能的影(yǐng)響
1. 合金元素對鋼鑄造性能的影(yǐng)響
固、液相線的溫度愈低(dī)和(hé)結晶溫區(qū)愈窄, 其鑄造性能愈好。合金元素對鑄造性能的影(yǐng)響, 主要取決于它們對Fe-Fe3C相圖的影(yǐng)響。另外, 許多(duō)元素, 如Cr、Mo、V、Ti、Al等在鋼中形成高(gāo)熔點碳化物或氧化物質點, 增大(dà)鋼的粘度, 降低(dī)流動性, 使鑄造性能惡化。
2.合金元素對鋼塑性加工性能的影(yǐng)響
塑性加工分熱加工和(hé)冷加工。合金元素溶入固溶體(tǐ)中, 或形成碳化物(如Cr、Mo、W等), 都使鋼的熱變形抗力提高(gāo)和(hé)熱塑性明(míng)顯下降而容易鍛裂。一般合金鋼的熱加工工藝性能比碳鋼要差得(de)多(duō)。
3. 合金元素對鋼焊接性能的影(yǐng)響
合金元素都提高(gāo)鋼的淬透性, 促進脆性組織(馬氏體(tǐ))的形成, 使焊接性能變壞。但(dàn)鋼中含有(yǒu)少(shǎo)量Ti和(hé)V, 可(kě)改善鋼的焊接性能。
4. 合金元素對鋼切削性能的影(yǐng)響 切削性能與鋼的硬度密切相關, 鋼是适合于切削加工的硬度範圍為(wèi)170HB～230HB。一般合金鋼的切削性能比碳鋼差。但(dàn)适當加入S、P、Pb等元素可(kě)以大(dà)大(dà)改善鋼的切削性能。
5. 合金元素對鋼熱處理(lǐ)工藝性能的影(yǐng)響
熱處理(lǐ)工藝性能反映鋼熱處理(lǐ)的難易程度和(hé)熱處理(lǐ)産生(shēng)缺陷的傾向。主要包括淬透性、過熱敏感性、回火(huǒ)脆化傾向和(hé)氧化脫碳傾向等。合金鋼的淬透性高(gāo), 淬火(huǒ)時(shí)可(kě)以采用比較緩慢的冷卻方法,可(kě)減少(shǎo)工件的變形和(hé)開(kāi)裂傾向。加入錳、矽會(huì)增大(dà)鋼的過熱敏感性。
§7-2 合金結構鋼
用于制(zhì)造重要工程結構和(hé)機器(qì)零件的鋼種稱為(wèi)合金結構鋼。主要有(yǒu)低(dī)合金結構鋼、合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼、滾珠軸承鋼。
