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碳素結構鋼常識

2019-11-27 12:40   评论:04 点击:295
中國鋼管信息據新聞報道:碳素鋼有各種分類方法﹐如按化學成分(即以含碳量)可分為低碳鋼﹑中碳鋼和高碳鋼。我國高腐蝕性油氣井用G3油氣井管全部依托進口,隨著我國高腐蝕性油氣井對G3管材需求量日益增加,敦促我們盡快開發生產這類我國油氣田急需的管材品種。對於G3合金管材的生產及工藝研究,國內外所見報道比較少。從國外相關G3技術要求看,該合金的冶煉、鍛製不是開發中的難點,而其在成管過程中的熱變形是該合金管材量產的瓶頸。
四川長城鋼管有限公司的科研職員通過對製管工藝中的熱擠壓、熱處理及冷軋工藝進行試驗和工藝研究,基本把握了合金產業生產的成管工藝參數,為該合金無縫鋼管的國產化提供了數據撐持和產業化童產根據。可以得出如下幾個結論:1)在現有設備狀況下,以3檔速(變形速率約120mm/s~150mm/s)擠壓時,適合G3合金熱變形的加熱溫度為1180℃~1250℃;從兩種工藝的對比結果看,鍛坯成型的溫度範圍優於離心鑄造坯成形溫度範圍。2)推薦采用1130℃~1150℃作為中間坯的熱處理製度;在相同熱處理製度下,鍛坯晶粒度細於離心鑄造坯。3)隨著冷加工變形量的增加,強度、屈服都增加,延伸率降低,而屈服/強度的比值先增加後降低;控製G3合金冷加工變形量在b%~c%範圍,可以使該合金管滿足API5CT標準中P110鋼級要求。
按鋼的品質可分為普通碳素鋼和優良碳素鋼。按用處則又可分為碳素結構鋼﹑碳素工具鋼。此外﹐還可以按冶煉方法和所保證的性能要求等來進行分類。
  普通碳素結構鋼又稱普通碳素鋼﹐對含碳量﹑性能範圍和磷﹑硫和其它殘餘元素含量的限製較寬。在中國和某些國家根據交貨的保證條件又分為三類﹕甲類鋼(A類鋼)是保證力學性能的鋼 。乙類鋼(B類鋼)是保證化學成分的鋼 。特類鋼 (C類鋼)是既保證力學性能又保證化學成分的鋼﹐常用於製造較首要的結構件。中國目前生產和使用最多的是含碳量在0.20%擺布的A3鋼(甲類3號鋼)﹐首要用於工程結構。
  中國鋼管信息據新聞報道:有的碳素結構鋼還添加微量的鋁或铌(或其它碳化物形成元素)形成氮化物或碳化物微粒﹐以限製晶粒長大﹐使鋼強化﹐節約鋼材。在中國和某些國家﹐為適應專業用鋼的特殊要求﹐對普通碳素結構鋼的化學成分和性能進行調整﹐從而發展了一係列普通碳素結構鋼的專業用鋼(如橋梁﹑建築﹑鋼筋﹑壓力容器用鋼等) 。
  優良碳素結構鋼和普通碳素結構鋼相比﹐硫﹑磷及其它非金屬夾雜物的含量較低。根據含碳量和用處的不同﹐這類鋼大致又分為三類﹕
  1. 小於0.25%C為低碳鋼﹐其中尤以含碳低於0.10%的08F﹐08Al等﹐由於具有很好的深衝性和焊接性而被廣泛地用作深衝件如汽車﹑製罐……等﹐20G則是製造普通鍋爐的首要材料﹐此外﹐低碳鋼也廣泛地作為滲碳鋼﹐用於機械製造業﹐
  2. 0.25~0.60%C為中碳鋼﹐多在調質狀況下使用﹐建造機械製造產業的零件。
  3. 大於0.6%C為高碳鋼﹐多用於製造彈簧﹑齒輪﹑軋輥等﹐根據含錳量的不同﹐又可分為普通含錳量(0.25~0.8%)和較高含錳量(0.7~1.0%和0.9~1.2%)兩鋼組。錳能改善鋼的淬透性﹐強化鐵素體﹐進步鋼的屈服強度﹑抗拉強度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號後附加標記“Mn”﹐如15Mn﹑20Mn以區別於正常含錳量的碳素鋼。
  碳素工具鋼含碳量在0.65~1.35%之間﹐經熱處理後可得到高硬度和高耐磨性﹐首要用於製造各種工具﹑刃具﹑模具和量具(見工具鋼)。
  化學成分對碳素鋼性能的影響
  碳素鋼的性能首要取決於鋼的含碳量和顯微組織。在退火或熱軋狀況下﹐隨含碳量的增加﹐鋼的強度和硬度升高﹐而塑性和衝擊韌性下降。焊接性和冷彎性變差。所以工程結構用鋼﹐常限製含碳量。
  碳素鋼中的殘餘元素和雜質元素如錳﹑矽﹑鎳﹑磷﹑硫﹑氧﹑氮等﹐對碳素鋼的性能也有影響。這和影響有時互相加強﹐有時互相抵銷。例如﹕硫﹑氧﹑氮都能增加鋼的熱脆性﹐而適量的錳可減少或部分抵銷其熱脆性。殘餘元素除錳﹑鎳外都降低鋼的衝擊韌性﹐增加冷脆性。除硫和氧降低強度外﹐其它雜質元素均在不同程度上進步鋼的強度。幾乎所有的雜質元素都能降低鋼的塑性和焊接性。
  氫在鋼中能造成很多嚴重缺陷﹐如產生白點﹑點狀偏析﹑氫脆﹑表麵鼓泡和焊縫熱影響區內的裂縫等。為保證鋼的質量﹐必須盡可能降低鋼中氫的含量。脫氧帶進的殘餘元素如鋁﹐可減小低碳鋼的時效傾向﹐還可以細化晶粒﹐進步鋼在低溫下的韌性﹐但餘量不宜過多。由爐料中帶進的殘餘元素如鎳﹑鉻﹑鉬﹑銅等﹐含量高時可進步鋼的淬透性﹐但對要求具有高塑性的專用鋼﹐如深衝用鋼板﹐則是不利的。
  冶煉﹑加工對碳素鋼性能的影響 碳素鋼目前大都采用氧氣轉爐和平爐冶煉﹐優良碳素鋼也采用電弧爐生產。根據煉鋼過程脫氧程度的不同﹐碳素鋼可分為平靜鋼﹑沸騰鋼和介於兩者之間的半平靜鋼。冶煉方法對鋼的性能影響﹐首要是通過鋼的純淨度而起感化的。近年來人們通過真空處理﹑爐外精煉和噴吹技術等﹐都可獲得更高純淨度的鋼﹐從而明顯改善了碳素鋼的品質。
  碳素鋼的塑性加工工藝通常分熱加工和冷加工。經過熱加工﹐鋼錠中的小氣泡﹑疏鬆等缺陷被焊合起來﹐使鋼的組織致密 。同時﹐熱加工可破壞鑄態組織﹑細化晶粒。使鍛軋的鋼材比鑄態具有更好的力學性能。經冷加工的鋼﹐隨著冷塑性變形程度增大﹐強度和硬度增加﹐塑性和韌性降低 。為進步成材率﹐廣泛利用連續鑄鋼工藝。
  碳素鋼的時效
  中國鋼管信息據新聞報道:低碳鋼的時效通常有淬火時效和應變時效兩種﹐都是由間隙元素感化引發的﹐首要是由於碳﹑氮﹑氧的從頭分布所造成 。
  淬火時效 即鋼由高溫快速冷卻後性能隨時間而變化的現象。鋼中含碳量﹑脫氧程度和含氮量對淬火時效都有很大影響﹐低碳鋼﹑脫氧不充分的沸騰鋼和含氮量較高的鋼發生淬火時效最明顯﹐含碳約0.3%的中碳鋼﹐由淬火時效所引發的性能變化已大為減弱﹐含碳約0.6%的高碳鋼﹐實際上不起時效硬化感化。
  應變時效 經冷加工變形後的性能隨時間而變化的現象。碳和氮對應變時效的影響﹐與對淬火時效的影響相似﹐磷也促進應變時效。低碳鋼因冷變形而消失的屈服點﹐隨時間的延長而逐步恢複。應變時效比淬火時效更為複雜。如鋼材經淬火後再進行冷加工﹐無論在室溫或稍高溫度下﹐均將加速其應變時效。
碳素鋼的時效常給產業生產帶來很大危害﹐例如沸騰鋼焊接後﹐由於時效使焊接接頭熱影響區出現細小裂紋﹐嚴重影響焊接結構的安全性。但由於近代冶金技術的發展﹐和在產業生產中的利用﹐特別是氧氣轉爐煉鋼能獲得更低的氮﹑氧含量﹐是以時效題目有所減輕。中國鋼管信息據新聞報道

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