軋鋼基礎(chǔ)知識

軋鋼基礎(chǔ)知識板材知識一、鋼板（包括帶鋼）的分類：、按厚度分類：（1）薄板（2）中板（3）厚板（4）特厚板、按生產(chǎn)方法分類：（1）熱軋鋼板（2）冷軋鋼板、按表面特征分類:（1）鍍鋅板（熱鍍鋅板、電鍍鋅板）（2）鍍錫板（3）復合鋼板（4）彩色涂層鋼板4、按用途分類:（1）橋梁鋼板（2）鍋爐鋼板（3）造船鋼板（4）裝甲鋼板（5）汽車鋼板（6）屋面鋼板（7）結(jié)構(gòu)鋼板（8）電工鋼板（硅鋼片）（9）彈簧鋼板（10）其他二、普通及機械結(jié)構(gòu)用鋼板中常見的日本牌號1、日本鋼材（JIS系列）的牌號中普通結(jié)構(gòu)鋼主要由三部分組成第一部分表示材質(zhì)，如：S（Steel）表示鋼，F(xiàn)（Ferrum）表示鐵；第二部分表示不同的形狀、種類、用途，如P（Plate）表示板，T（Tube）表示管,K（Kogu）表示工具；第三部分表示特征數(shù)字，一般為最低抗拉強度。女如SS400——第一個S表示鋼（Steel）,第二個S表示“結(jié)構(gòu)”（Structure），400為下限抗拉強度400MPa,整體表示抗拉強度為400MPa的普通結(jié)構(gòu)鋼。2、 SPHC—首位S為鋼Steel的縮寫，P為板Plate的縮寫，H為熱Heat的縮寫，C為商業(yè)Commercial的縮寫，整體表示一般用熱軋鋼板及鋼帶。3、 SPHD—表示沖壓用熱軋鋼板及鋼帶。4、 SPHE—表示深沖用熱軋鋼板及鋼帶。5、 SPCC—表示一般用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相當于中國Q195-215A牌號。其中第三個字母C為冷Cold的縮寫。需保證抗拉試驗時，在牌號末尾加T為SPCCT。6、 SPCD—表示沖壓用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相當于中?8AL（13237）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。7、 SPCE—表示深沖用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相當于中?8AL（5213）深沖鋼。需保證非時效性時，在牌號末尾加N為SPCEN。冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸д{(diào)質(zhì)代號：退火狀態(tài)為A,標準調(diào)質(zhì)為S，1/8硬為8，1/4硬為4，1/2硬為2,硬為1。表面加工代號：無光澤精軋為D,光亮精軋為B。如SPCC-SD表示標準調(diào)質(zhì)、無光澤精軋的一般用冷軋?zhí)妓乇“?。再如SPCCT-SB表示標準調(diào)質(zhì)、光亮加工，要求保證機械性能的冷軋?zhí)妓乇“濉?JIS機械結(jié)構(gòu)用鋼牌號表示方法為：S+含碳量+字母代號（C、CK）,其中含碳量用中間值x100表示，字母C：表示碳K:表示滲碳用鋼。如碳結(jié)卷板S20C其含碳量為0.18-0.23%。三、我國及日本硅鋼片牌號表示方法1、中國牌號表示方法：（1）冷軋無取向硅鋼帶（片）表示方法：DW+鐵損值（在頻率為50H乙波形為正弦的磁感峰值為1.5T的單位重量鐵損值。）的100倍+厚度值的100倍。如DW470-50表示鐵損值為4.7w/kg,厚度為0.5mm的冷軋無取向硅鋼，現(xiàn)新型號表示為50W470。（2）冷軋取向硅鋼帶（片）表示方法：DQ+鐵損值（在頻率為50H乙波形為正弦的磁感峰值為1.7T的單位重量鐵損值。）的100倍+厚度值的100倍。有時鐵損值后加G表示高磁感。如DQ133-30表示鐵損值為1.33，厚度為0.3mm的冷軋取向硅鋼帶（片），現(xiàn)新型號表示為30Q133。（3）熱軋硅鋼板熱軋硅鋼板用DR表示，按硅含量的多少分成低硅鋼（含硅量S2.8%）、高硅鋼（含硅量〉2.8%）。表示方法：DR+鐵損值（用50HZ反復磁化和按正弦形變化的磁感應強度最大值為1.5T時的單位重量鐵損值）的100倍+厚度值的100倍。如DR510-50表示鐵損值為5.1，厚度為0.5mm的熱軋硅鋼板。家用電器用熱軋硅鋼薄板的牌號用JDR+鐵損值+厚度值來表示，如JDR540-50。2、日本牌號表示方法：(1)冷軋無取向硅鋼帶由公稱厚度(擴大100倍的值)+代號A+鐵損保證值(將頻率50HZ,最大磁通密度為1.5T時的鐵損值擴大100倍后的值)。如50A470表示厚度為0.5mm，鐵損保證值為S4.7的冷軋無取向硅鋼帶。(2)冷軋取向硅鋼帶由公稱厚度(擴大100倍的值)+代號G：表示普通材料，P：表示高取向性材料+鐵損保證值(將頻率50HZ,最大磁通密度為1.7T時的鐵損值擴大100倍后的值)。如30G130表示厚度為0.3mm,鐵損保證值為＜1.3的冷軋取向硅鋼帶。四、電鍍錫板和熱鍍鋅板：電鍍錫板電鍍錫薄鋼板和鋼帶，也稱馬口鐵，這種鋼板(帶)表面鍍了錫，有很好的耐蝕性，且無毒，可用作罐頭的包裝材料，電纜內(nèi)外護皮，儀表電訊零件，電筒等小五金。鋼材的牌號一、 型材起重機鋼軌(GB3426-82)鐵路鋼軌(GB2585-81)輕軌(GB11264-89)熱軋鋼筋(GB1499-84)預應力混凝土用熱處理鋼筋(GB4463-84)冷鐓鋼(YB534-65)冷、熱頂鍛鉚螺鋼(GB715-89)(GB715-65)鑿巖釬桿用中空鋼(GB1301-87)冷拉優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼(GB3078-82)碳素焊條鋼盤條(GB3429-82)橋梁用結(jié)構(gòu)鋼[YB(T)10-81]橋梁建筑用熱軋?zhí)妓劁?GB714-65)電焊錨鏈用鋼(YB897-85)礦用鋼(GB3414-82)農(nóng)用復合鋼(GB1199-75)農(nóng)機用鋼機引犁犁鏵用型鋼(GB1465-78)覆帶板用熱軋型鋼(GB3085-82)二、 板材1?優(yōu)質(zhì)碳素厚鋼板(GB711-88)造船用結(jié)構(gòu)鋼(GB712-88)壓力容器和多層壓力容器用厚鋼板(GB6654-86)低溫壓力容器用低合金厚鋼板(GB3531-83)耐候結(jié)構(gòu)鋼汽車用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板(GB3275-82)汽車大梁用熱軋鋼板(GB3273-89)鍋爐用碳素鋼及低合金鋼鋼板(GB713-88)橋梁用碳素鋼及普通低合金鋼鋼板(YB168-70)航空用合金結(jié)構(gòu)鋼板(YB540-65)不銹熱軋厚鋼板(GB4237-84)不銹冷軋薄鋼板(GB3280-84)不銹鋼板重量計算方法(GB4229-84)耐熱鋼熱軋鋼板和冷軋鋼板(GB4238-84)合金結(jié)構(gòu)鋼薄鋼板(GB5067-85)彈簧鋼熱軋薄鋼板(GB3279-89)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼薄鋼板和鋼帶(GB710-88)一般結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼板和鋼帶(GB2517-81)深沖壓用冷軋薄鋼板和鋼帶(GB5213-85)酸洗薄鋼板(YB178-65)搪瓷用熱軋薄鋼板(YB474-64)空壓機閥片用熱軋薄鋼板(YB539-65)200升油桶用熱軋?zhí)妓亟Y(jié)構(gòu)鋼薄鋼板(GB3276-89)熱鍍鋅薄鋼板和鋼帶鍍錫薄鋼板和鋼帶塑料符合薄鋼板鋼帶的分類及代號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋鋼帶(GB3522-83)低碳鋼冷軋鋼帶(GB3526-83)自行車用熱軋?zhí)妓劁摵偷秃辖痄搶掍搸Ъ颁摪?GB3645-89)自行車用冷軋?zhí)妓劁搶掍搸Ш弯摪?GB3644-89)自行車鏈條用冷軋鋼帶(GB3643-83)自行車用冷軋鋼帶(GB3646-89)手表用冷軋、熱軋鋼帶和扁鋼刮臉刀片用冷軋鋼帶(GB3527-89)彈簧鋼、工具鋼冷軋鋼帶(GB3525-83)冷軋不銹鋼帶和耐熱鋼帶(GB4239-84)熱軋電工鋼板(GB5212-85)冷軋電工鋼帶(片)(GB2521-88)冷軋電工鋼板(YB73-63)晶粒取向硅鋼薄鋼帶(GB11255-89)三、管材結(jié)構(gòu)用無縫鋼管(GB8162-87)冷拔或冷軋精密無縫鋼管(GB3639-83)化肥設(shè)備用高壓無縫鋼管(GB6479-86)鍋爐用高壓無縫鋼管(GB5310-85)鍋爐用低中壓無縫鋼管(GB3087-82)(YB(T)33-86)汽車半軸套管用無縫鋼管(GB3088-82)金剛石巖心鉆探用無縫鋼管(GB3423-82)石油對焊鉆桿、鉆鋌、方鉆桿管材及套管(YB691-70)地質(zhì)、石油鉆探用鋼管，石油油管及其接頭(YB235-70)石油裂化用無縫鋼管(GB9948-88)輸送流體用無縫鋼管(GB8163-87)12.柴油機、船舶和軸承用無縫鋼管不銹鋼無縫鋼管(GB2270-80)不銹耐酸鋼極薄壁和小直徑無縫鋼管(GB3089-82)(GB3090-82)直徑5-152毫米電焊鋼管(YB242-63)四、絲材焊接用鋼絲(GB1300-77)(GB4242-84)碳素彈簧鋼絲(GB4357-89)鉻釩彈簧鋼絲(GB5219-85)重要用途的彈簧鋼絲(GB4359-89)軸承保持器用碳素結(jié)構(gòu)鋼絲(GB5955-86)冷頂鍛用碳素結(jié)構(gòu)鋼絲(GB5953-86)冷頂鍛用合金結(jié)構(gòu)鋼絲(GB5954-86)輻條用鋼絲(GB1201-89)合金結(jié)構(gòu)鋼絲(GB3079-82)高速工具鋼絲(GB3080-82)不銹鋼絲(GB4240-84)預應力混凝土用鋼絲(GB5223-85)一般用途熱鍍鋅低碳鋼絲(GB3081-82)一般用途電鍍鋅低碳鋼絲(GB9972-88)重要用途低碳鋼絲(GB3083-82)通信線用鍍鋅低碳鋼絲(GB346-84)制繩用鋼絲(GB1178-74)鋼心鋁絞線用鍍鋅鋼絲(GB3428-82)手表用易切削鋼及碳素工具鋼銀亮鋼棒(YB467-64)(YB468-64)手表用高速工具鋼銀亮鋼棒和不銹鋼及鉆基合金圓絲(YB470-64)(YB471-64)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼絲(GB3206-82)碳素工具鋼絲(GB5952-86)琴鋼絲(GB4358-84)焊接用鋼絲推薦鋼號(YB/Z11-76)五、高溫、耐蝕及精密合金牌號和用途高溫合金(GBn175-82)耐蝕合金(GBn271-88)精密合金(GBn291-89)1、碳素鋼的定義及鋼中五元素含碳2.11%以下的鐵碳合金稱為鋼。碳素鋼中的五元素是指化學成份中的主要組成物，即C、Si、Mn、S、P(碳、硅、錳、硫、磷)。其次是在煉鋼過程中不可避免地會混入氣體，含0、H、N(氧、氫、氮)。此外,用鋁一硅脫氧鎮(zhèn)靜工藝中，必然在鋼水中含有Al,當Als(酸溶鋁)>0。020%時，還有細化晶粒的作用。2、鋼鐵是怎樣煉成的？煉鋼的主要任務是按所煉鋼種的質(zhì)量要求，調(diào)整鋼中碳和合金元素含量到規(guī)定范圍之內(nèi)，并使P、S、H、O、N等雜質(zhì)的含量降至允許限量之下。煉鋼過程實質(zhì)上是一個氧化過程，爐料中過剩的碳被氧化，燃燒成CO氣體逸出，其它Si、P、Mn等氧化后進入爐渣中。S部份進入煉渣中，部份則生成SO2排出。當鋼水成份和溫度達到工藝要求后，即可出鋼。為了除去鋼中過剩的氧及調(diào)整化學成份，可以添加脫氧劑和鐵合金或合金元素。3、 轉(zhuǎn)爐煉鋼簡介從魚雷車運來的鐵水經(jīng)過脫硫、擋渣等處理后即可倒入轉(zhuǎn)爐中作為主要爐料，另加10%以下的廢鋼。然后，向轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹氧燃燒，鐵水中的過量碳被氧化并放出大量熱量，當探頭測得達到預定的低碳含量時，即停止吹氧并出鋼。一般在鋼包中需進行脫氧及調(diào)整成份操作；然后在鋼液表面拋上碳化稻殼防止鋼水被氧化，即可送往連鑄或模鑄工區(qū)。對要求高的鋼種可增加底吹氬、RH真空處理、噴粉處理（噴SI—CA粉及變性石灰）可以有效降低鋼中的氣體與夾雜，并有進一步降碳及降硫的作用。在這些爐外精煉措施后還可以最終微調(diào)成份，滿足優(yōu)質(zhì)鋼材的需求。4、 初軋模鑄鋼錠采取熱裝、熱送新工藝，進入均熱爐加熱，然后通過初軋機及鋼坯連軋機軋成板坯、管坯、小方坯等初軋產(chǎn)品，經(jīng)過切頭、切尾、表面清理，（火焰清理、打磨）高品質(zhì)產(chǎn)品則還需對初軋坯進行扒皮和探傷，檢驗合格后入庫。目前初軋廠的產(chǎn)品有初軋板坯、軋制方坯、氧氣瓶用鋼坯、齒輪用圓管坯、鐵路車輛用車軸坯及塑模用鋼等。初軋板坯主要供應熱軋廠作為原料；軋制方坯除部份外供，主要送往高速線材軋機作原料。由于連鑄板坯的先進性，初軋板坯的需求量大為削減，因此轉(zhuǎn)向上述其它產(chǎn)品了。5、 熱連軋用連鑄板坯或初軋板坯作原料，經(jīng)步進式加熱爐加熱，高壓水除鱗后進入粗軋機，粗軋料經(jīng)切頭、尾、再進入精軋機，實施計算機控制軋制，終軋后即經(jīng)過層流冷卻（計算機控制冷卻速率）和卷取機卷取、成為直發(fā)卷。直發(fā)卷的頭、尾往往呈舌狀及魚尾狀，厚度、寬度精度較差，邊部常存在浪形、折邊、塔形等缺陷。其卷重較重、鋼卷內(nèi)徑為760mm。（一般制管行業(yè)喜歡使用。）將直發(fā)卷經(jīng)切頭、切尾、切邊及多道次的矯直、平整等精整線處理后，再切板或重卷，即成為：熱軋鋼板、平整熱軋鋼卷、縱切帶等產(chǎn)品。熱軋精整卷若經(jīng)酸洗去除氧化皮并涂油后即成熱軋酸洗板卷。該產(chǎn)品有局部替代冷軋板的趨向，價格適中，深受廣大用戶喜愛。寶鋼新投資的一條熱軋酸洗線正在緊張建設(shè)中。6、 冷連軋用熱軋鋼卷為原料，經(jīng)酸洗去除氧化皮后進行冷連軋，其成品為軋硬卷，由于連續(xù)冷變形引起的冷作硬化使軋硬卷的強度、硬度上升、韌塑指標下降，因此沖壓性能將惡化，只能用于簡單變形的零件。軋硬卷可作為熱鍍鋅廠的原料，因為熱鍍鋅機組均設(shè)置有退火線。軋硬卷重一般在6~13.5噸，鋼卷內(nèi)徑為610mm。一般冷連軋板、卷均應經(jīng)過連續(xù)退火（CAPL機組）或罩式爐退火消除冷作硬化及軋制應力，達到相應標準規(guī)定的力學性能指標。冷軋鋼板的表面質(zhì)量、外觀、尺寸精度均優(yōu)于熱軋板，且其產(chǎn)品厚度右軋薄至0.18mm左右，因此深受廣大用戶青睞。以冷軋鋼卷為基板進行產(chǎn)品的深加工，成為高附加值產(chǎn)品。如電鍍鋅、熱鍍鋅、耐指紋電鍍鋅、彩涂鋼板卷及減振復合鋼板、PVC復膜鋼板等，使這些產(chǎn)品具有美觀、高抗腐蝕等優(yōu)良品質(zhì)，得到了廣泛應用。冷軋鋼卷經(jīng)退火后必須進行精整，包括切頭、尾、切邊、矯平、平整、重卷、或縱剪切板等。冷軋產(chǎn)品廣泛應用于汽車制造、家電產(chǎn)品、儀表開關(guān)、建筑、辦公家具等行業(yè)。鋼板捆包后的每包重量為3~5噸。平整分卷重一般為3~10噸/卷。鋼卷內(nèi)徑610mm。7、 鋼的力學性能7．1拉力試驗按標準制備的拉力試樣，安裝在拉力試驗機的夾頭內(nèi)，對試樣緩慢施加單軸向拉伸應力，直至試樣被拉斷為止的試驗稱作拉力試驗。7．1．1強度金屬材料在外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力叫強度。強度指標包括：比例極限、彈性極限、屈服強度、抗拉強度等。7．1．2比例極限對金屬施加拉力，金屬存在著力與變形成直線比例的階段，而這個階段的最大極限負荷Pp除以試樣的原橫截面積即為比例極限，用oP表示。7．1．3彈性極限金屬受外力作用發(fā)生了變形，外力去掉后，能完全恢復原來的形狀，這種變形稱為彈性變形。金屬能保持彈性變形的最大應力稱為彈性極限，用oe表示。7．1．4抗拉強度試樣拉伸時，在拉斷前所承受的最大負荷除以原橫截面積所得的應力，稱作抗拉強度，用ob表示。當材料所受的外應力大于其抗拉強度時，將會發(fā)生斷裂。因此ob越高，則表示它能承受愈大的外應力而不致于斷裂。國外標準的結(jié)構(gòu)鋼常按抗拉強度來分類，如SS400，其中400即表示ob的最小值為400MPa超高強度鋼是指ob>1373Mpa的鋼。7．1．5屈強比屈強比即屈服強度與抗拉強度之比值(oS/ob)。屈服比值越高，則該材料的強度愈高，屈強比值愈低則塑性愈佳，沖壓成形性愈好。如深沖鋼板的屈強比值為<0.65。彈簧鋼一般均在彈性極限范圍內(nèi)服役，受載荷時不允許產(chǎn)生塑性變形，因此要求彈簧鋼經(jīng)淬火、回火后具有盡可能高的彈性極限和屈強比值(oS/ob>0.90)此外疲勞壽命與抗拉強度及表面質(zhì)量往往有很大關(guān)連。7．1．6塑性金屬材料在受力破壞前可以經(jīng)受永久變形的性能稱為塑性。塑性指標通常伸長率和斷面收縮率表示。伸長率與斷面收縮率越高，則塑性越好。8、沖擊韌性用一定尺寸和形狀的金屬試樣，在規(guī)定類型的沖擊試驗上受沖擊負荷折斷時，試樣刻槽處單位橫截面上所消耗的沖擊功，稱為沖擊韌性以ak表示。目前常用的10x10x55mm，帶2mm深的V形缺口夏氏沖擊試樣，標準上直接采用沖擊功J焦耳值)AK,而不是采用aK值。因為單位面積上的沖擊功并無實際意義。沖擊功對于檢查金屬材料在不同溫度下的脆性轉(zhuǎn)化最為敏感，而實際服役條件下的災難性破斷事故，往往與材料的沖擊功及服役溫度有關(guān)。因此在有關(guān)標準中常常規(guī)定某一溫度時的沖擊功值為多少、還規(guī)定FATT(斷口面積轉(zhuǎn)化溫度)要低于某一溫度的技術(shù)條件。所謂FATT，即一組在不同溫度下的沖擊試樣沖斷后，對沖擊斷口進行評定，當脆性斷裂占總面積的50%時所對應的溫度。由于鋼板厚度的影響，對厚度<10mm的鋼板，可取得3/4小尺寸沖擊試樣(7.5x10x55mm)或1/2小尺寸沖擊試樣(5x10x55mm)。但是一定要注意，同規(guī)格及同一溫度下的沖擊功值才可相互比較。只有在標準規(guī)定的條件下，才可按標準的換算方法，折算成標準沖擊試樣的沖擊功，再相互比較。9、硬度試驗金屬材料抵抗壓頭（淬硬的鋼球或具有1200圓錐或角錐的金剛石壓頭）壓陷表面的能力稱為硬度。根據(jù)試驗方法和適用范圍的不同，硬度可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度以及顯微硬度、高溫硬度等。冶金產(chǎn)品常用的是布氏硬度和洛氏硬度。10、寶鋼企業(yè)標準（Q/BQB）寶鋼企標中的鋼號大致可分為三個來源即從日本JIS標準、德國DIN標準移植及自行開發(fā)研制的鋼號。從日本JIS標準中移植來的鋼號，一般首位常為S（Steel）；從DIN標準移植來的鋼號，一般常以ST開頭（Stahl德文中的“鋼”）；寶鋼自行開發(fā)研制的鋼號，一般首位常以寶鋼的拼音首位B開頭。11、結(jié)構(gòu)用熱連軋、冷連軋鋼板及鋼帶結(jié)構(gòu)鋼一般按強度分類，在鋼號中的數(shù)字往往代表抗拉強度的最低值。由于該類鋼常用于制作結(jié)構(gòu)件，因此稱作為結(jié)構(gòu)鋼。結(jié)構(gòu)鋼的強化機制傾向于降碳增錳固溶強化鐵素體、細化珠光體和添加微合金的析出強化、沉淀強化和細晶強化，以確保在提高強度的同時仍保持較好的韌、塑指標并兼具良好的焊接性能。鋼中常見的元素、夾雜物對鋼性能的作用及影響常見元素主要有C、Si、Mn、P、S、N、H、O及其他非金屬夾雜物。碳（C）：是對鋼的性能影響最大的基本元素。不同的碳含量依據(jù)鋼中雜質(zhì)元素含量和軋后冷卻條件的不同對于鋼的性能影響是不同的，隨著鋼中碳含量的增加，碳鋼在熱軋狀態(tài)下的硬度直線上升，塑性和韌性降低。在亞共析范圍內(nèi)，碳對抗拉強度的影響是，隨著碳含量增加，抗拉強度不斷提高，超過共析范圍后，抗拉強度隨碳含量的增加減緩，最后發(fā)展到隨碳含量的增加抗拉強度降低。另外，含碳量增加時碳鋼的耐蝕性降低，同時碳也使碳鋼的焊接性能和冷加工（沖壓、垃拔）性能變壞。硅（Si）：硅在碳鋼的含量＜0.50%。硅也是鋼中的有益元素。在沸騰鋼中，含硅量很低，硅是作為脫氧元素加入到鋼中。在鎮(zhèn)靜鋼中硅的含量一般為0.12?0.37%。硅增大了鋼液的流動性，除了形成非金屬夾雜外，硅溶于鐵素體中。隨著硅含量的提高，鋼的抗拉強度提高，屈服點提高，伸長率下降，鋼的面縮率和沖擊韌性顯著降低。錳（Mn）：在碳鋼中，錳是有益元素。錳是作為脫氧除硫的元素加入到鋼中的。對于鎮(zhèn)靜鋼來說，錳可以提高硅和鋁的脫氧效果，可以同硫形成硫化錳，相當程度上降低硫在鋼中的危害。錳對碳鋼的力學性能有良好的影響，它能提高鋼熱軋后的硬度和強度，原因是錳溶入鐵素體中引起固溶強化。因此，精煉過程中要按照技術(shù)要求嚴格穩(wěn)定控制各爐次的錳含量。磷（P）：—般來說，磷是鋼中的有害元素。它來源于礦石和生鐵等煉鋼原料。磷能提高鋼的強度，但使塑性和韌性降低，特別是使鋼的脆性轉(zhuǎn)折溫度急劇上升，即提高鋼的冷脆性（低溫變脆）。由于磷的有害影響，同時考慮到磷有較大的偏析，因而對其含量要嚴格的控制。但是在含碳量比較低的鋼種中，磷的冷脆危害比較小。在這種情況下，可以用磷來提高鋼的強度，如鞍鋼生產(chǎn)的高強度IF鋼就需要加入磷。另外，在適當?shù)那闆r下，還利用磷的其他一些有益作用，如增加鋼的抗大氣腐蝕能力，如集裝箱用鋼；提高磁性，如電工硅鋼；改善鋼材的易切削加工性，減少熱軋薄板的粘結(jié)等。硫（S）:一般來說，硫是有害元素，他主要來自于煉鐵、煉鋼時加入的原材料和燃燒產(chǎn)物，二氧化硫。硫最大的為危害是引起鋼在熱加工時開裂，即產(chǎn)生所謂的熱脆。硫能提高鋼材的切削加工性，這是硫的有益作用。氮（N）：鋼中的氮來自爐料，同時，在冶煉、澆鑄時鋼液也會從爐氣和大氣中吸收氮。氮引起碳鋼的淬火時效和形變時效，從而對碳鋼的性能發(fā)生顯著的影響。由于氮的時效作用，鋼的硬度、強度固然提高，但是塑性和韌性降低，特別是在形變時效的情況下，塑性和韌性的降低比較顯著。因此，對于普通低合金鋼來說，時效現(xiàn)象是有害的，因而氮是有害元素。但對于一些細晶粒鋼以及含釩、鈮鋼，由于氮化物的強化細化晶粒作用，氮成為有益元素。另外，作為合金元素，氮在不銹耐酸鋼中得到應用，此外，氮化處理方法能使機器零件獲得極好的綜合力學性能，從而使零件的使用壽命延長。氫（H）：鋼中的氫是由銹蝕含水的爐料或從含有水蒸氣的爐氣中吸收的。氫對鋼的危害是很大的。一是引起氫脆，即在低于鋼材極限應力的作用下，經(jīng)一定的時間后，在無任何預兆的情況下突然斷裂，往往造成災難性的后果。二是導致鋼材內(nèi)部產(chǎn)生大量細微裂紋缺陷——白點，在鋼材縱端面上呈光滑的銀白的斑點，在酸洗后的端面上呈較多的發(fā)絲狀裂紋，白點使鋼材的延伸率顯著下降，尤其是端面收縮率和沖擊韌性降低得更多，有時可能接近于零值。因此具有白點的鋼是不能用的，這類缺陷主要發(fā)生在合金鋼中。氧（0）及其他非金屬夾雜物：氧在鋼中的溶解度很低，幾乎全部以氧化物夾雜形式存在于鋼中，如FeO、AL2O3、MnO、CaO、MgO等。除此之外，鋼中還存在FeS、MnS、硅酸鹽、氮化物及磷化物等。這些夾雜物破壞了鋼的基體的連續(xù)性，在靜載荷和動載荷的情況下往往成為裂紋的起點。這些非金屬夾雜物的各種狀態(tài)不同程度的影響到鋼的各種性能，尤其是對于鋼的塑性、韌性、疲勞強度和抗腐蝕性等危害很大。因此，對于非金屬夾雜物應嚴格控制。2.1常規(guī)馬氏體淬回火的組織與性能近20年來，常規(guī)的高碳鉻軸承鋼的馬氏體淬回火工藝的發(fā)展主要分兩個方面：一方面是開展淬回火工藝參數(shù)對組織和性能的影響，如淬回火過程中的組織轉(zhuǎn)變、殘余奧氏體的分解、淬回火后的韌性與疲勞性能等；另一方面是淬回火的工藝性能，如淬火條件對尺寸和變形的影響、尺寸穩(wěn)定性等。常規(guī)馬氏體淬火后的組織為馬氏體、殘余奧氏體和未溶（殘留）碳化物組成。其中，馬氏體的組織形態(tài)又可分為兩類：在金相顯微鏡下（放大倍數(shù)一般低于1000倍），馬氏體可分為板條狀馬氏體和片狀馬氏體兩類典型組織，一般淬火后為板條和片狀馬氏體的混合組織，或稱介于二者之間的中間形態(tài)—棗核狀馬氏體（軸承行業(yè)上所謂的隱晶馬氏體、結(jié)晶馬氏體）；在高倍電鏡下，其亞結(jié)構(gòu)可分為位錯纏結(jié)和孿晶。其具體的組織形態(tài)主要取決于基體的碳含量，奧氏體溫度越高，原始組織越不穩(wěn)定，則奧氏體基體的碳含量越高，淬后組織中殘余奧氏體越多，片狀馬氏體越多，尺寸越大，亞結(jié)構(gòu)中孿晶的比例越大，且易形成淬火顯微裂紋。一般，基體碳含量低于0.3%時，馬氏體主要是位錯亞結(jié)構(gòu)為主的板條馬氏體；基體碳含量高于0.6%時，馬氏體是位錯和孿晶混合亞結(jié)構(gòu)的片狀馬氏體；基體碳含量為0.75%時，出現(xiàn)帶有明顯中脊面的大片狀馬氏體，且片狀馬氏體生長時相互撞擊處帶有顯微裂紋。與此同時，隨奧氏體化溫度的提高，淬后硬度提高，韌性下降，但奧氏體化溫度過高則因淬后殘余奧氏體過多而導致硬度下降。常規(guī)馬氏體淬火后的組織中殘余奧氏體的含量一般為6~15%，殘余奧氏體為軟的亞穩(wěn)定相，在一定常規(guī)高碳鉻軸承鋼馬氏體淬回火為：把軸承零件加熱到830~860°C保溫后，在油中進行淬火，之后進行低溫回火。淬回火后的力學性能除淬前的原始組織、淬火工藝有關(guān)外，還很大程度上取決于回火溫的條件下（如回火、自然時效或零件的使用過程中），其失穩(wěn)發(fā)生分解為馬氏體或貝氏體。分解帶來的后果是零件的硬度提高，韌性下降，尺寸發(fā)生變化而影響零件的尺寸精度甚至正常工作。對尺寸精度要求較高的軸承零件，一般希望殘余奧氏體越少越好，如淬火后進行補充水冷或深冷處理，采用較高溫度的回火等。但殘余奧氏體可提高韌性和裂紋擴展抗力，一定的條件下，工件表層的殘余奧氏體還可降低接觸應力集中，提高軸承的接觸疲勞壽命，這種情況下在工藝和材料的成分上采取一定的措施來保留一定量的殘余奧氏體并提高其穩(wěn)定性，如加入奧氏體穩(wěn)定化元素Si、Mn,進行穩(wěn)定化處理等。2.2常規(guī)馬氏體淬回火工藝度及時間。隨回火溫度升高和保溫時間的延長，硬度下降，強度和韌性提高。可根據(jù)零件的工作要求選擇合適的回火工藝：GCr15鋼制軸承零件：150~180C；GCr15SiMn鋼制軸承零件：170~190C。對有特殊要求的零件或采用較高溫度回火以提高軸承的使用溫度，或在淬火與回火之間進行-50~-78C的冷處理以提高軸承的尺寸穩(wěn)定性，或進行馬氏體分級淬火以穩(wěn)定殘余奧氏體獲得高的尺寸穩(wěn)定性和較高的韌性。不少學者對加熱過程中的轉(zhuǎn)變進行了研究，如奧氏體的形成、奧氏體的再結(jié)晶、殘留碳化物的分布及使用非球化組織作為原始組織等。G.Lowisch等兩次奧氏體化后淬火的軸承鋼100Cr6的機械性能進行了研究：首先，進行1050C奧氏體化并快冷至550C保溫后空冷，得到均勻的細片狀珠光體，隨后進行850C二次奧氏體化、淬油，其淬后組織中馬氏體及碳化物的尺寸細小、馬氏體基體的碳含量及殘余奧氏體含量較高，通過較高溫度的回火使奧氏體分解，馬氏體中析出大量的微細碳化物，降低淬火應力，提高硬度、強因素影響，是一個相當復雜的問題。如零件的形狀與尺寸、原始組織的均勻性、淬火前的粗加工狀態(tài)（車削時進刀量的大小、機加工的殘余應力等）、淬火時的加熱速度與溫度、工件的擺放方式、入油方式、淬火介質(zhì)的特性與循環(huán)方式、介質(zhì)的溫度等均影響零件的變形。國內(nèi)外對此進行了大量的研究，提出不少控制變形的措施，如采用旋轉(zhuǎn)淬火、壓模淬火、控制零件的入油方式等，韌性和軸承的承載能力。在接觸應力的作用下，其性能如何，需進行進一步的研究，但可推測：其接觸疲勞性能應優(yōu)于常規(guī)淬火。酒井久裕