鋼鐵生產(chǎn)基礎(chǔ)知識(shí)

鋼鐵生產(chǎn)基礎(chǔ)知識(shí)烘熔鋼鐵技術(shù)中心2017年10月鋼鐵生產(chǎn)鐵礦含鐵50%以上成為富鐵礦；35-50%為低品位鐵礦；25-35%為貧鐵礦；25%以下為超貧鐵礦；中國(guó)97%的鐵礦為貧鐵礦；中國(guó)四大富鐵礦基地：河北武安、海南昌江、四川攀枝花、遼寧鞍山；中國(guó)鐵礦石需求量75%需要進(jìn)口，進(jìn)口來源地：澳大利亞、巴西、南非。鐵礦石1磁鐵礦：鐵黑色，化學(xué)式為Fe3O4,理論含鐵量為72.4%。一般來說，開采出來的磁鐵礦含鐵量為30%-60%赤鐵礦：半金屬色澤，化學(xué)式為Fe2O3，理論含鐵量為70%。赤鐵礦含鐵量一般為40%～60%，有害雜質(zhì)硫和磷含量少，還原較磁鐵礦好，赤鐵礦是優(yōu)良的煉鐵原料。磁鐵礦赤鐵礦鐵礦石2褐鐵礦：外表顏色為黃褐色、暗褐色，

化學(xué)式為2Fe2O3·H2O，一般品位37～55%。褐鐵礦含鐵量雖低于磁鐵礦和赤鐵礦，但它較疏松，易于冶煉，所以也是重要的鐵礦石。菱鐵礦：灰白或黃白色，化學(xué)式為FeCO3，理論含鐵量48.2%。自然界中有開采價(jià)值的菱鐵礦比其他三種礦石都少。褐鐵礦菱鐵礦鋼鐵生產(chǎn)流程1.---采礦，獲得鐵礦石；2.---選礦，將鐵礦石破碎、磁選成鐵精粉；3.---燒結(jié)，將鐵精粉燒結(jié)成具有一定強(qiáng)度、粒度的燒結(jié)礦；4.---煉鐵，將燒結(jié)礦運(yùn)送至高爐，熱風(fēng)、焦碳使燒結(jié)礦還原成鐵水，并脫硫；5.---煉鋼，在轉(zhuǎn)爐內(nèi)高壓氧氣將鐵水脫磷、去除夾雜，變成鋼水；6.---精煉，進(jìn)一步脫磷、去除夾雜，提高純凈度；7.---連鑄，熱狀態(tài)下將鋼水鑄成具有一定形狀的連鑄坯；8.---軋鋼，將連鑄坯軋制成用戶要求的各種型號(hào)的鋼材，如板材、線材、管材等。煉鐵

煉鐵實(shí)質(zhì)：是將鐵從礦石中還原的過程即焦炭作燃料和還原劑，在高溫下將鐵礦石從氧化物狀態(tài)還原為液態(tài)生鐵。其反應(yīng)原理：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2煉鐵方法：高爐煉鐵煉鐵的方法就是從爐頂加入礦石、焦炭和石灰石，從爐底部向爐內(nèi)通入加壓空氣，在焦炭燃燒時(shí)，礦石、石灰石與焦炭一起發(fā)生反應(yīng)，最終形成鐵水和爐渣。煉鐵原料：鐵礦石、焦炭、溶劑（石灰石）等煉鐵產(chǎn)品：生鐵液、副產(chǎn)品有爐渣和爐氣高爐結(jié)構(gòu)煉鐵系統(tǒng)鐵水預(yù)處理煉鋼煉鋼實(shí)質(zhì)：是通過氧化降低生鐵中的碳與雜

質(zhì)元素的含量，使之達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

定的成分和性能；煉鋼原料：煉鋼的原料有生鐵、廢鋼、熔劑

（石灰石等）、脫氧劑（硅鐵、錳

鐵、鋁等）、合金料等；煉鋼過程：主要包括氧化、造渣、脫氧等；煉鋼方法：目前煉鋼方法主要有氧氣頂吹轉(zhuǎn)

爐煉鋼和電爐煉鋼等；煉鋼產(chǎn)品：鋼水（澆注成鑄錠或連鑄成鋼坯）；副產(chǎn)品：鋼渣、爐灰、沉積物等氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐1氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐2轉(zhuǎn)爐煉鋼的特點(diǎn)使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量（含1%的硅可使生鐵的溫度升高200℃），可使?fàn)t內(nèi)達(dá)到足夠高的溫度。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。主要以生鐵液為原料，加適量的廢鋼，其特點(diǎn)是生產(chǎn)率高、節(jié)省能源、成本低，適合于大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，主要生產(chǎn)各類普通用途的非合金鋼（碳鋼）。爐外精煉1為了滿足更高質(zhì)量、更多品種的高級(jí)鋼，對(duì)出爐后的鋼水進(jìn)行如吹氬處理、真空脫氣、爐外脫硫等爐外處理。也叫二次冶金。初煉和精煉初煉：爐料在氧化性氣氛的爐內(nèi)進(jìn)行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉：將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進(jìn)行脫氣、脫氧、脫硫，去除夾雜物和進(jìn)行成分微調(diào)等。將煉鋼分兩步進(jìn)行的好處是：可提高鋼的質(zhì)量，縮短冶煉時(shí)間，簡(jiǎn)化工藝過程并降低生產(chǎn)成本。爐外精煉2爐外精煉的種類很多，大致可分為常壓下爐外精煉真空下爐外精煉。按處理方式的不同，又可分為鋼包處理型爐外精煉鋼包精煉型爐外精煉等。爐外精煉3目前得到公認(rèn)并被廣泛應(yīng)用的爐外精煉方法有：LF法、RH法、VOD法：LF法：鋼包爐精煉法。LF爐已成為煉鋼爐與連鑄機(jī)之間不可缺

少的一種爐外精煉設(shè)備。RH法：循環(huán)法真空處理法。大容量鋼包（＞80t）的鋼水主要真空處理方法。VOD法：真空吹氧脫碳法一種在真空條件下吹氧脫碳并吹氬攪拌生產(chǎn)高鉻不銹鋼的爐外精煉技術(shù)。爐外精煉4LF爐連鑄軋鋼軋制軋鋼工序有兩大任務(wù)：精確形狀尺寸，改善組織性能精確形狀尺寸①合理的孔型設(shè)計(jì)（型鋼）、輥型設(shè)計(jì)（板帶鋼）、壓下規(guī)程及軋機(jī)調(diào)整（壓下規(guī)程內(nèi)容是確定所需采用的軋制方法，軋制道次及每道次壓下量）

②軋制過程工藝參數(shù)穩(wěn)定，如：溫度、速度、張力等改善組織性能①變形程度：應(yīng)保證改善鑄態(tài)組織，保證壓縮比和細(xì)致均勻的晶粒度（變形程度較大，壓應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)，有利于改善組織和性能）。②變形溫度：開軋溫度和終軋溫度影響鋼材的組織和性能（鋼坯在不影響質(zhì)量的前提下盡量提高開軋溫度，開軋溫度的確定原則：必須以保證終軋溫度為依據(jù)）。鐵碳平衡相圖0.09七種鐵碳合金

按含碳量和室溫平衡組織的不同，鐵碳合金分為七種：1、含碳量0~0.0218%，為工業(yè)純鐵。組織為：鐵素體+三次滲碳體。

2、含碳量0.0218~0.77%，為亞共析鋼。組織為：珠光體+鐵素體

3、含碳量恰好為0.77%，則為共析鋼。組織為：珠光體

4、含碳量0.77~2.11%，為過共析鋼。組織為：珠光體+二次滲碳體

5、含碳量2.11~4.30%，為亞共晶白口鑄鐵。組織為：珠光體+二次滲碳體+萊氏體

6、含碳量恰好為4.30%，則為共晶白口鑄鐵。組織為：萊氏體

7、含碳量4.30~6.69%，為過共晶白口鑄鐵。組織為：一次滲碳體+萊氏體說明：一次滲碳體由液體中結(jié)晶出粗大的先共晶滲碳體，為粗大的片狀；一次滲碳體只有在含碳量大于2.11%的鐵碳合金（白口鐵）中才能見到。二次滲碳體由奧氏體中析出，多在過共析鋼中出現(xiàn)，一般都是呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；網(wǎng)狀降低材料強(qiáng)度，一般用正火消除或者等溫球化退火使之球化三次滲碳體由鐵素體中析出，為短棒狀，片狀等；三次滲碳體很難觀察到，因?yàn)榱刻?，一般是鐵素體區(qū)域中的那些小點(diǎn)。萊氏體常溫下是珠光體和滲碳體（一次和二次）的機(jī)械混合物。鐵的三種晶格結(jié)構(gòu)α－Fe：溫度在912℃以下的純鐵,晶格類型是體心立方；

γ-Fe：溫度在912℃～1394℃的純鐵,晶格類型是面心立方；

δ-Fe:溫度在1394℃～1538℃的純鐵,晶格類型是體心立方；鐵素體碳溶于α-Fe中形成的間隙固溶體，以F或α表示；體心立方晶格結(jié)構(gòu)，溶碳能力很低（0.0218%727℃）；組織為多邊形晶粒，其力學(xué)性能與純鐵相當(dāng)。碳溶于γ-Fe中的間隙固溶體，用A或γ表示面心立方晶格結(jié)構(gòu)，溶碳能力很大（2.11%1148℃）組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界比較直，由于其強(qiáng)度低、塑性好，鋼材軋制通常選擇在奧氏體區(qū)進(jìn)行。奧氏體滲碳體是鐵與碳形成的金屬化合物Fe3C，它是常溫下鋼鐵中的強(qiáng)化相，在高溫下可以分解為鐵和石墨碳。其含碳量為6.69%，晶格構(gòu)造十分復(fù)雜，性能很硬

很脆，塑性幾乎為零，只

能做為鋼中的硬化相使用，

沒有單獨(dú)使用價(jià)值。珠光體其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替疊壓的層狀復(fù)相物，也稱片狀珠光體。用符號(hào)P表示，含碳量Wc=0.77%。在珠光體中鐵素體占88%,

滲碳體占12%,由于鐵素體

的數(shù)量大大多于滲碳體,所

以鐵素體層片要比滲碳體厚

得多。在球化退火條件下,珠光體

中的滲碳體也可呈粒狀,這

樣的珠光體稱為粒狀珠光體。亞共析鋼含碳量在0.0218—0.77%之間的結(jié)構(gòu)鋼稱為亞共析鋼。奧氏體冷卻至Ar3線溫度時(shí)，開始析出鐵素體。隨著溫度的降低，析出過程持續(xù)進(jìn)行，但溫度降到Ar1溫度時(shí)，具有共析成分的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，最終得到由鐵素體和珠光體組成的兩相組織。碳含量越少，鋼組織中珠光體比例也越小，鋼的強(qiáng)度也越低，但塑性越好，這類鋼統(tǒng)稱為亞共析鋼。鐵碳相圖中的A1、A3線

A1：PSK線，溫度727℃，共析轉(zhuǎn)變溫度。

A3：GS線，溫度727~912°，鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終了線（加熱）或奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線（冷卻）。由于加熱的時(shí)候有過熱度，冷卻的時(shí)候有過冷度，所以同樣一個(gè)相變點(diǎn)，加熱和冷卻不一樣。加熱用c表示，冷卻用r表示，因此：加熱Ac1、Ac3，冷卻Ar1、Ar3。鋼中的非金屬夾雜物鋼中常存元素及其對(duì)鋼的影響常存元素：Si,Mn,P,S1.有益元素Si—

有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,能脫氧。

Mn—脫氧、去硫,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。鋼中常存元素及其對(duì)鋼的影響P

—

有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,低溫韌性差

(冷脆)。S—能引起鋼在熱加工時(shí)或高溫工作下開裂

(熱裂/熱脆)。一般說來，鋼的質(zhì)量主要看P、S含量的高低，愈是優(yōu)質(zhì)高級(jí)的鋼種，其P、S含量愈低。鋼中常存元素及其對(duì)鋼的影響N：鋼中過飽和N在常溫放置過程中會(huì)發(fā)生時(shí)效脆化。加Ti、V、Al等元素可消除時(shí)效傾向。O：鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源。H：原子態(tài)的過飽和氫時(shí)將降低韌性,引起氫脆。當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點(diǎn)或發(fā)裂。夾雜物分類夾雜物的延展性（1）脆性?shī)A雜：熱加工后形狀和尺寸都不變化，沿軋制方向成串或成點(diǎn)鏈狀排列。主要是Al2O3.（2）塑性?shī)A雜：沿軋制方向延伸成條帶狀。MnS、鐵錳硅酸鹽（SiO2含量40-60%）。（3）球狀不變夾雜：軋制后保持球狀不變。SiO2和SiO2大于70%的硅酸鹽。（4）半塑性?shī)A雜：復(fù)相鋁硅酸鹽。基體鋁硅酸鹽有塑性，熱加工產(chǎn)生塑性變形，但是其中包含的Al2O3是脆性的，軋制后仍保持原狀或只是拉開距離。鋼鐵分類與牌號(hào)鐵與鋼含碳量鋼鐵（2%－4%）生鐵（低于0.03%）熟鐵（0.03%－2%）碳素鋼按品質(zhì)分（GB13304）按化學(xué)成份分(1)普通鋼（P、S含量均≥0.045%）(2)優(yōu)質(zhì)鋼（P、S含量均0.025-0.045%）(3)特殊質(zhì)量鋼（P、S含量均≤0.025%）（1）碳素鋼：

a.低碳鋼（C≤0.25%）；

b.中碳鋼（C≤0.25-0.60%）；

c.高碳鋼（C≤0.60%）。（2）合金鋼：

a.低合金鋼（合金元素總含量≤5%）；

b.中合金鋼（合金元素總含量＞5-10%）；

c.高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。綜合分類(1)普通鋼

a.碳素結(jié)構(gòu)鋼；

b.低合金結(jié)構(gòu)鋼；

c.特定用途的普通結(jié)構(gòu)鋼。(2)特殊鋼是指具有特殊的化學(xué)成分（合金化）、采用特殊的工藝生產(chǎn)、具備特殊的組織和性能、能夠滿足特殊需要的鋼類。

a.工具鋼：

(a)碳素工具鋼；(b)合金工具鋼；(c)高速工具鋼。

b.結(jié)構(gòu)鋼：

(a)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；(b)合金結(jié)構(gòu)鋼。

c.特殊性能鋼：

(a)彈簧鋼；(b)軸承鋼；(c)不銹鋼；(d)易切削鋼；(e)高強(qiáng)度鋼；（f）其他。鋼家族鋼分類（GB/T13304）鋼分類（GB/T13304）GBT13304.1-2008鋼分類第1部分：按化學(xué)成分分類GB13304.1鋼分類按化學(xué)成分分類表.docxGBT13304.2-2008鋼分類第2部分：按主要質(zhì)量等級(jí)和主要性能或使用特性的分類GB13304.2鋼分類按質(zhì)量等級(jí)分類表.docxGB13304.2鋼分類按質(zhì)量等級(jí)分類表2.docxGB221鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法11生鐵01生鐵牌號(hào)（GB221）.docx2碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼02碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)（GB221）.docx3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼03優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼牌號(hào)（GB221）.docx4易切削鋼04易切削鋼牌號(hào)（GB221）.docx5車輛車軸及機(jī)車車輛用鋼05車輛車軸及機(jī)車車輛用鋼牌號(hào)（GB221）.docxGB221鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法26合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼06合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼（GB221）.docx7非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼07非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼（GB221）.docx8工具鋼（碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼）08工具鋼（GB221）.docx9軸承鋼（高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高碳鉻不銹軸承鋼和高溫軸承鋼）09軸承鋼牌號(hào)（GB221）.docxGB221鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法310鋼軌鋼、冷鐓鋼10鋼軌鋼和冷鐓鋼牌號(hào)（GB221）.docx11不銹鋼和耐熱鋼11不銹鋼和耐熱鋼牌號(hào)（GB221）.docx12焊接用鋼12焊接用鋼牌號(hào)（GB221）.docx13冷軋電工鋼13冷軋電工鋼牌號(hào)（GB221）.docx14電磁純鐵14電磁純鐵牌號(hào)（GB221）.docx15原料純鐵15原料純鐵牌號(hào)（GB221）.docx16高電阻電熱合金16高電阻電熱合金牌號(hào)（GB221）.docx鋼材的分類鋼材鋼材是鋼鐵工業(yè)為社會(huì)生產(chǎn)和生活提供的最終產(chǎn)品的主要形式。由于鋼材產(chǎn)品品種、規(guī)格復(fù)雜多樣，為了適應(yīng)統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)、營(yíng)銷、庫(kù)存等多方面管理的需要，國(guó)際上通常將鋼材分為長(zhǎng)材(也稱“型材”)、扁平材(也稱“板帶材”或“鋼板”)、鋼管(也稱“管材”)和其它（金屬制品）等四大類。類別品種說明型材重軌每米重量大于30千克的鋼軌（包括起重機(jī)軌）輕軌每米重量小于或等于30千克的鋼軌大型型鋼

普通鋼圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼、工字鋼、槽鋼、等邊和不等邊角鋼及螺紋鋼等。按尺寸大小分為大、中、小型中型型鋼小型型鋼線材直徑5-10毫米的圓鋼和盤條冷彎型鋼將鋼材或鋼帶冷彎成型制成的型鋼優(yōu)質(zhì)型材優(yōu)質(zhì)鋼圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼等其它鋼材包括重軌配件、車軸坯、輪箍等板材薄鋼板厚度等于和小于4毫米的鋼板中厚鋼板厚度大于4毫米的鋼板。中板（厚度大于4mm小于20mm）、厚板（厚度大于20mm小于60mm）、特厚板（厚度大于60mm）鋼帶也叫帶鋼，實(shí)際上是長(zhǎng)而窄并成卷供應(yīng)的薄鋼板電工硅鋼薄板也叫硅鋼片或矽鋼片管材無縫鋼管用熱軋、熱軋——冷拔或擠壓等方法生產(chǎn)的管壁無接縫的鋼管焊接鋼管將鋼板或鋼帶卷曲成型，然后焊接制成的鋼管金屬制品金屬制品包括鋼絲、鋼絲繩、鋼絞線等長(zhǎng)材(也稱“型材”)軌道鋼:重軌每米重量大于30公斤，30公斤及以下為輕軌。鋼板樁:主要包括薄板樁、組合支撐樁和管狀支承樁等。大型型鋼:是指高度不小于80毫米的I型鋼(工字鋼)、H型鋼、U型鋼(槽鋼)、角鋼、Z字鋼、丁字鋼、T型鋼等。中小型型鋼:是指高度小于80毫米的I型鋼(工字鋼)、H型鋼、U型鋼(槽鋼)、角鋼、T型鋼以及球扁鋼、窗框鋼等。冷彎型鋼:是指用鋼板或帶鋼在冷狀態(tài)下彎曲成的各種斷面形狀的成品鋼材。棒材:是指產(chǎn)品斷面形狀為圓形、方形、扁形、六角形、八角形等簡(jiǎn)單斷面，并以直條交貨的鋼材(混凝土用鋼筋除外)盤條(線材):是指熱軋后成盤狀交貨的產(chǎn)品，又稱線材，其橫截面通常為圓形、橢圓形、方形、矩形、六角形、八角形、半圓形等。在產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)中，還包括企業(yè)自用于拔制鋼絲的線材，但切斷的直條列入型鋼。鋼筋:是指鋼筋混凝土用鋼材和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土用鋼材，橫截面為圓形，有時(shí)為帶有圓角的方形，包括光圓鋼筋、帶肋鋼筋、扭轉(zhuǎn)鋼筋等。扁平材是指厚度與寬度、長(zhǎng)度比相差較大的平板鋼材，用“厚×寬×長(zhǎng)”表示產(chǎn)品規(guī)格；按生產(chǎn)方法可分為熱軋鋼板、冷軋鋼板。厚鋼板：是指厚度大于4毫米的鋼板，其中厚度50毫米及以上的為特厚鋼板，主要用于造船、鍋爐、橋梁和高壓容器殼體等；厚度4～50毫米的為中厚鋼板。薄鋼板：是指厚度不大于4毫米的鋼板，按軋制工藝分為熱軋薄鋼板和冷軋薄鋼板鋼帶(帶鋼)：是一種寬度一定呈長(zhǎng)帶狀的鋼材，大多卷成卷狀，也稱帶鋼。寬度600毫米及以上的為寬鋼帶，寬度小于600毫米的為窄鋼帶。鍍錫板：俗稱“馬口鐵”，是指表面鍍有一薄層金屬錫的鋼板。鍍鋅板：是指表面鍍有一層鋅的鋼板。有機(jī)涂層鋼板：是指以鍍鋅板、鍍鋁板、鍍鋅鋁合金板、冷軋板等作為基體材料，表面涂上一或兩層有機(jī)涂料（如環(huán)氧酯、聚酯、丙烯酸脂、塑料溶膠等）或者覆上一層塑料薄膜而得到的產(chǎn)品，可以制成不同的顏色或壓出花紋，也叫彩色鋼板。電工鋼板：又稱“硅鋼片”、“矽鋼片”，是指一種含碳量極低的硅鐵軟磁合金，一般硅含量為0.5%～4.5%管材是指兩端開口并具有中空斷面、長(zhǎng)度與周邊之比較大的鋼材，規(guī)格用外形尺寸（如外徑或邊長(zhǎng)）及壁厚表示。無縫鋼管：是指由整塊金屬制成的表面上沒有接縫的鋼管，按生產(chǎn)方法可分為熱軋管、冷軋管、冷拔管、擠壓管，按斷面形狀可分為圓形和異形兩種，按壁厚不同可分為厚壁管和薄壁管。焊接鋼管：是指用鋼帶或鋼板彎曲變形為圓形、方形等形狀后焊接形成的、表面有接縫的鋼管。按焊接方法不同可分為電弧焊管、高頻或低頻電阻焊管、氣焊管、爐焊管、邦迪管等，按焊縫形狀可分為直縫焊管和螺旋焊管。鋼材的機(jī)械性能力學(xué)性能是指材料在承受外力作用下所顯示的性能，它包括強(qiáng)度、剛度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞抗力等。力性指標(biāo)是選材、材料檢驗(yàn)、零件設(shè)計(jì)計(jì)算、評(píng)定工藝質(zhì)量或生產(chǎn)操作質(zhì)量，尤其是熱處理質(zhì)量的重要依據(jù)。力學(xué)性能與受力狀態(tài)，材料成分，組織及加工過程有關(guān)。強(qiáng)度金屬在緩慢加載的靜載荷作用下，抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。金屬拉伸試樣在逐漸增大的外力作用下，一般依次產(chǎn)生彈性變形、塑性變形和斷裂。彈性變形是外力卸除后能完全消失的變形;塑性變形(永久變形)是外力卸除后仍然保留的變形；斷裂是試樣整體性被永久性地破壞的呈現(xiàn)形式。測(cè)定金屬?gòu)?qiáng)度、剛度和塑性的常用方法是拉伸試驗(yàn)。

屈服點(diǎn)（Rel）

鋼材或試樣在拉伸時(shí)，當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限，即使應(yīng)力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力值即為屈服點(diǎn)。

設(shè)Ps為屈服點(diǎn)s處的外力，F(xiàn)o為試樣斷面積，則屈服點(diǎn)Rel=Ps/Fo(MPa)，MPa稱為兆帕等于N（牛頓）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）

屈服強(qiáng)度（Rp0.2）

有的金屬材料的屈服點(diǎn)極不明顯，在測(cè)量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產(chǎn)生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長(zhǎng)度的0.2%）時(shí)的應(yīng)力，稱為條件屈服強(qiáng)度或簡(jiǎn)稱屈服強(qiáng)度Rp0.2。抗拉強(qiáng)度（Rm）

材料在拉伸過程中，從開始到發(fā)生斷裂時(shí)所達(dá)到的最大應(yīng)力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強(qiáng)度相應(yīng)的還有抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等。

設(shè)Pb為材料被拉斷前達(dá)到的最大拉力，F(xiàn)o為試樣截面面積，則抗拉強(qiáng)度Rm=Pb/Fo

（MPa）。屈強(qiáng)比（Rel/Rm）

鋼材的屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）與抗拉強(qiáng)度的比值，稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比越大，結(jié)構(gòu)零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強(qiáng)比為0.6-0.65，低合金結(jié)構(gòu)鋼為0.65-0.75合金結(jié)構(gòu)鋼為0.84-0.86。斷裂強(qiáng)度屈服強(qiáng)度σb≥σk

σb≤σk脆性材料塑性材料脆性材料的強(qiáng)度通常以σk表示塑性材料的強(qiáng)度通常以σb表示塑性塑性的概念——材料斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。主要用斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率和冷彎角來表示。伸長(zhǎng)率（A）

材料在拉斷后，其塑性伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度與原試樣長(zhǎng)度的百分比叫伸長(zhǎng)率或延伸率。Δl=L1–L0表示材料被拉伸后的縱向變形程度。斷面收縮率Z指拉伸試樣被拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。ΔS=S0-S1

表示材料被拉變細(xì)的程度。硬度

硬度(hardness):金屬抵抗較硬物體壓入其表面的能力。不是一個(gè)單純的物理量，是反映材料強(qiáng)度、塑性、彈性的綜合力學(xué)性能指標(biāo)。試驗(yàn)方法主要有布氏硬度HB、洛氏硬度HR、維氏硬度HV、銼刀法等。布氏硬度HB按照ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)規(guī)定，用一定直徑時(shí)鋼球或硬質(zhì)合金球，以相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量試樣表面的壓痕直徑。在實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)測(cè)得的d值查表求出布氏硬度值。壓頭為淬火鋼球時(shí)，布氏硬度用符號(hào)HBS表示，適用于布氏硬度值在450以下的材料;壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，用HBW表示，適用于布氏硬度值在650以下的材料。符號(hào)HBS或HBW之前為硬度值，符號(hào)后面按以下順序用數(shù)值表示試驗(yàn)條件:1·球體直徑;2·試驗(yàn)力;3·試驗(yàn)力保持時(shí)間(10~15s不標(biāo)注)。例如:125HBS10/l000/30表示用直徑l0mm淬火鋼球在1000×9.8N試驗(yàn)力作用下保持30s測(cè)得的布氏硬度值為125;500HBW5/750表示用直徑5mm硬質(zhì)合金球在750×9.8N試驗(yàn)力作用下保持10~15s測(cè)得的布氏硬度值為500。布氏硬度值的單位為MPa，一般情況下可不標(biāo)出。洛氏硬度HR洛氏硬度試驗(yàn)原理和布氏硬度試驗(yàn)一樣，也是一種靜載荷壓入法。將頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為1.588mm的淬火鋼球，在一定的載荷作用下，壓入被測(cè)金屬表面，保持一定時(shí)間后卸掉載荷，根據(jù)壓痕的深度確定被測(cè)金屬的硬度值。硬度值的讀取——洛氏硬度是在洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，其硬度值可直接從表盤上讀出。硬度值的表示——根據(jù)國(guó)標(biāo)和ISO推薦標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，洛氏硬度符號(hào)HR前面的數(shù)宇為硬度值，后面的字母表示級(jí)數(shù)。如60HRC表示C標(biāo)尺測(cè)定的洛氏硬度值為60；標(biāo)尺測(cè)量范圍初載N主載N×9.8壓頭類型適用范圍HRA70~8598.160金剛石圓錐硬質(zhì)合金HRB25~100100鋼球相對(duì)不太硬度的材料HRC20~67150金剛石圓錐較硬材料維氏硬度HV維氏硬度試驗(yàn)法可以在同一種硬度標(biāo)尺上，測(cè)定從極軟到極硬金屬材料的硬度。其原理同樣是根據(jù)壓痕單位面積上所受的平均載荷計(jì)量硬度值，不同的是維氏硬度的壓頭采用金剛石制成的錐面夾角α為136°的正四棱錐體。顯微硬度計(jì)亦是在維氏硬度上發(fā)展而來。根據(jù)國(guó)標(biāo)(GB4340-84)和ISO推薦標(biāo)準(zhǔn)R81規(guī)定，維氏硬度符號(hào)HV前是硬度值，符號(hào)HV后附以試驗(yàn)載荷。如640HV30/20表示在30×9.8N作用下保持20s后測(cè)得的維氏硬度值為640；幾種硬度間的關(guān)系HB為200~400時(shí):1HRC=10HB;HV為200~400時(shí):1HB=1HV;1HRC=10HV;沖擊韌性許多機(jī)件，如槍管、炮管、冷沖模、錘頭等都是在沖擊載荷(載荷以很快的速度作用于機(jī)件)下工作。試驗(yàn)表明，載荷速度增加，材料的塑性、韌性下降，脆性增加，易發(fā)生突然性破斷。因此，使用的材料就不能用靜載荷下的性能來衡量，而必須用抵抗沖擊載荷的作用而不破壞的能力，即沖擊韌度來衡量。一種采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格缺口（U、V形）試樣在沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的，用來測(cè)試金屬材料的抗沖擊載荷變形和斷裂的力學(xué)性能試驗(yàn)。沖擊韌度對(duì)材料的脆性轉(zhuǎn)變情況很敏感，用系列沖擊韌度試驗(yàn)可以確定其冷脆性（脆性轉(zhuǎn)變溫度）。沖擊方法擺錘一次沖擊法沖擊韌度小能量多次沖擊法*沖擊次數(shù)幾個(gè)常用標(biāo)準(zhǔn)GB/T700碳素結(jié)構(gòu)鋼1化學(xué)成分GB/T700–2006碳素結(jié)構(gòu)鋼2機(jī)械性能常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼GB/T1591GB1499.1熱軋光圓鋼筋GB1499.2熱軋帶肋鋼筋潔凈鋼生產(chǎn)潔凈鋼生產(chǎn)1潔凈鋼的含義：潔凈鋼不是純凈鋼當(dāng)鋼中的非金屬夾雜物和有害雜質(zhì)直接或間接影響鋼的生產(chǎn)性能和使用性能時(shí)，該鋼就不是潔凈鋼。而如果鋼中夾雜物和有害雜質(zhì)的數(shù)量、尺寸、分布對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)性能和使用性能都沒有影響,那么這種鋼就被認(rèn)為是潔凈鋼。潔凈鋼生產(chǎn)2“經(jīng)濟(jì)潔凈度”的提出潔凈鋼生產(chǎn)3高效率、低成本潔凈鋼平臺(tái)建設(shè)其中應(yīng)該包括:解析-優(yōu)化的鐵水預(yù)處理技術(shù)==鐵水“三脫”(脫硅、脫硫、脫磷)；高效-長(zhǎng)壽的轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)；快速-協(xié)同的二次冶金技術(shù)==重視吹氬精煉，吹氬與喂線(鋁、各種合金芯線)相結(jié)合,冶金效果更佳，弱化LF爐作用(電耗高，調(diào)溫依賴)；高效-恒速的全連鑄技術(shù)；優(yōu)化-簡(jiǎn)捷的“流程網(wǎng)絡(luò)”技術(shù)(平面布置)；動(dòng)態(tài)-有序運(yùn)行的物流技術(shù)(動(dòng)態(tài)調(diào)控)。潔凈鋼生產(chǎn)4普通長(zhǎng)材高效率、低成本潔凈鋼平臺(tái)

國(guó)內(nèi)多采用轉(zhuǎn)爐→小方坯(或方坯)連鑄流程生產(chǎn),產(chǎn)品主要滿足長(zhǎng)度方向加工和使用時(shí)對(duì)強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、冷彎等性能方面的要求,產(chǎn)品成分對(duì)S、P的要求一般不高(但應(yīng)滿足w(Mn)/w(S)≥20的連鑄生產(chǎn)要求),因而,當(dāng)鐵水w(S)≤0.035%時(shí),并不要求一定進(jìn)行鐵水預(yù)脫硫,鋼水精煉的主要任務(wù)是脫氧、去夾雜、均勻和調(diào)整成分溫度,因此吹氬和喂線(或合成渣洗)相結(jié)合的精煉工藝即可滿足要求。這類鋼的高效率、低成本潔凈鋼生產(chǎn)工藝流程：

鐵水預(yù)脫硫(當(dāng)鐵水w(S)>0.035%時(shí))→轉(zhuǎn)爐冶煉、擋渣出鋼→底吹氬加喂線(或CAS、合成渣洗)→連鑄保護(hù)澆鑄。需要重視的是：要注意以連鑄機(jī)多爐連澆、高效、恒拉速等核心要求出發(fā),不斷改進(jìn)“流程網(wǎng)絡(luò)”和煉鋼廠全廠性的有序運(yùn)行程序,并努力實(shí)現(xiàn)以不同連鑄機(jī)為中心的“層流”運(yùn)行。潔凈鋼生產(chǎn)5中厚板潔凈鋼平臺(tái)中厚板廣泛用于造船板、橋梁、壓力容器、油氣管線、工程機(jī)械、海洋平臺(tái)、高層建筑等,對(duì)強(qiáng)度、延性、低溫韌性、焊接、抗HIC等性能有很高要求,對(duì)鋼中硫、磷、氫等雜質(zhì)的控制要求也十分嚴(yán)格。中厚板鋼類爐外精煉的主要任務(wù)為脫硫、脫氫和夾雜物控制,其合理的爐外精煉工藝應(yīng)為L(zhǎng)F、LF+VD(或RH)精煉工藝。

由于VD在真空精煉脫氫的同時(shí),還能夠進(jìn)行高效脫硫,因此以生產(chǎn)中厚板為主的鋼廠,如新建真空精煉裝置,建議采用VD精煉工藝。選用VD工藝進(jìn)行厚板生產(chǎn)工藝的另一原因是中板品種連鑄拉速一般低于1m/min,而厚板鑄機(jī)拉速更慢,一般為0.2～0.3m/min,澆鑄周期長(zhǎng),VD處理時(shí)間較長(zhǎng),可以與之適應(yīng)。潔凈鋼生產(chǎn)7潔凈鋼生產(chǎn)對(duì)裝備的要求鐵水預(yù)處理（KR噴吹石灰粉攪拌脫硫）氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐鋼包和中間包頂渣中間包深度、容量和流暢控制裝置套管保護(hù)、氬氣保護(hù)和密封二次精煉連鑄機(jī)電磁制動(dòng)和電磁攪拌潔凈鋼生產(chǎn)8對(duì)于沒有精煉設(shè)備的工廠，目前流行的精煉工藝

----渣洗技術(shù)1、鋼包合成渣渣洗工藝合成渣洗是避免鋼液二次氧化獲得潔凈鋼并能進(jìn)行脫硫最簡(jiǎn)便的精煉手段。合成渣采用鋁酸鈣渣系(成分近于7Al2O3·12CaO),含有一定量的氧化鎂(或輕燒鎂)和少量脫氧材料。利用出鋼時(shí)鋼流的動(dòng)能造成的良好動(dòng)力學(xué)條件使合成渣的熔化并與鋼液充分混合,反應(yīng)進(jìn)行的比較徹底。采用不同成分組成的合成渣渣洗工藝可以實(shí)現(xiàn)鋼水脫硫、脫氧、減少鋼水回磷;促進(jìn)鋼中脫氧產(chǎn)物和其它夾雜物絮凝上浮;降低鋼包頂渣的氧化性;在生產(chǎn)普通鋼產(chǎn)品時(shí)可完成LF爐的精煉功能。2、鋼包直上渣洗工藝在出鋼過程中加入特殊配比的渣洗料---發(fā)熱型直上渣洗料，依靠良好的鋼包底吹攪拌和鋼流攪拌，可以使迅速溶化的渣洗料和鋼液充分接觸，液態(tài)的渣洗料液滴能立即與脫氧產(chǎn)物結(jié)合、吸附并快速上浮排除，實(shí)現(xiàn)凈化鋼液、輔助脫氧和脫硫、鋼包渣改質(zhì)、鋼水熱補(bǔ)償?shù)裙δ堋Ｔ摲椒ㄌ攸c(diǎn)：一是直上鋼水在原有工藝的基礎(chǔ)上，出鋼過程中加入新型渣洗料進(jìn)行渣洗，渣洗料對(duì)出鋼溫降影響小。二是新型渣洗料有較強(qiáng)的脫氧能力，而且鋼包渣流動(dòng)性好，渣洗后形成的低熔點(diǎn)、低氧化性的鋼包渣有利于吸收鋼水中脫氧物。三是使用新型渣洗料后，鋼水平均氧活度較低，可以有效降低鋼中自由氧含量。四是經(jīng)過渣洗，連鑄坯中大顆粒夾雜物基本消除，為免送LF精煉而直上連鑄創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件?？刂栖堉婆c控制冷卻控制軋制在奧氏體再結(jié)晶區(qū)控制軋制=Ⅰ型特點(diǎn)：軋制全