普通热轧板 Q235B 本钢

1简介

steel sheet(s) and plate(s)

　　钢板是平板状，矩形的，可直接轧制或由宽钢带剪切而成。

　　钢板按厚度分，薄钢板<4毫米（*薄0.2毫米），厚钢板4~60毫米，特厚钢板60~115毫米。

　　钢板按轧制分，分热轧的和冷轧的。

　　薄板的宽度为500~1500毫米；厚的宽度为600~3000毫米。薄板按钢种分，有普通钢、优质钢、合金钢、弹簧钢、不锈钢、工具钢、耐热钢、轴承钢、硅钢和工业纯铁薄板等；按专业用途分，有油桶用板、搪瓷用板、防弹用板等；按表面涂镀层分，有镀锌薄板、镀锡薄板、镀铅薄板、塑料复合钢板等。

　　厚钢板的钢种大体上和薄钢板相同。在品各方面，除了桥梁钢板、锅炉钢板、汽车制造钢板、压力容器钢板和多层高压容器钢板等品种纯属厚板外，有些品种的钢板如汽车大梁钢板（厚2.5~10毫米）、花纹钢板（厚2.5~8毫米）、不锈钢板、耐热钢板等品种是同薄板交叉的。

　　另，钢板还有材质一说，并不是所有的钢板都是一样的，材质不一样，其钢板所用到的地方，也不一样。

2合金钢

概述

　　随着科学技术和工业的发展，对材料提出了更高的要求，如更高的强度，抗高温、高压、低温，耐腐蚀、磨损以及其它特殊物理、化学性能的要求，碳钢已不能完全满足要求。

　　碳钢的在性能上主要有以下几方面的不足：(1) 淬透性低 一般情况下，碳钢水淬的淬透直径只有10mm-20mm。

　　(2) 强度和屈强比较低 如普通碳钢Q235钢的σs为235MPa，而低合金结构钢 16Mn的σs则为360MPa以上。40钢的 σs /σb仅为0.43, 远低于合金钢。

　　(3) 回火稳定性差 由于回火稳定性差，碳钢在进行调质处理时，为了保证较高的强度需采用较低的回火温度，这样钢的韧性就偏低；为了保证较好的韧性，采用高的回火温度时强度又偏低，所以碳钢的综合机械性能水平不高。

　　(4) 不能满足特殊性能的要求 碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的需求。

分类

　　合金钢的分类

　　按合金元素含量多少，分为

　　低合金钢（合金元素总量低于5%）、

　　中合金钢（合金元素总量为5%-10%）

　　高合金钢（合金元素总量高于10%）。

　　按所含的主要合金元素，分为

　　铬钢（Cr-Fe-C) 铬镍钢（Cr-Ni-Fe-C)

　　锰钢（Mn-Fe-C)

　　硅锰钢（Si-Mn-Fe-C)

　　按小试样正火或铸态组织，分为

　　珠光体钢

　　马氏体钢

　　铁素体钢

　　奥氏体钢

　　莱氏体钢

　　按用途分类

　　合金结构钢

　　合金工具钢

　　特殊性能钢

编号

　　牌号的首部用数字标明碳含量。规定结构钢以万分之一为单位的数字（两位数）、工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）来表示碳含量，而工具钢的碳含量超过1%时，碳含量不标出。

　　在表明碳含量数字之后，用元素的化学符号表明钢中主要合金元素，含量由其后面的数字标明，平均含量少于1.5%时不标数, 平均含量为1.5%～2.49%、2.5%～3.49%……时,相应地标以2、3……。

　　合金结构钢40Cr，平均碳含量为0.40%，主要合金元素Cr的含量在1.5%以下。 

        合金 工具钢5CrMnMo, 平均碳含量为0.5%, 主要合金元素Cr、Mn、Mo的含量均在1.5%以下。

　　专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明。

　　如:滚珠轴承钢,在钢号前标以“G”。GCr15表示含碳量约1.0%、铬含量约1.5%(这是一个特例, 铬含量以千分之一为单位的数字表示)的滚珠轴承钢。

　　Y40Mn,表示碳含量为0.4%、锰含量少于1.5%的易切削钢等等。

　　对于高级优质钢，则在钢的末尾加“A”字表明，例如20Cr2Ni4

　　§7-1 钢的合金化

　　在钢中加入合金元素后，钢的基本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用。钢的合金化目的是希望利用合金元素与铁、碳的相互作用和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改善钢的组织和性能。

相互作用

　　合金元素与铁、碳的相互作用

　　合金元素加入钢中后，主要以三种形式存在钢中。即：与铁形成固溶体；与碳形成碳化物；在高合金钢中还可能形成金属间化合物。

　　1. 溶于铁中

　　几乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入铁中, 形成合金铁素体或合金奥氏体, 按其对α-Fe或γ-Fe的作用, 可将合金元素分为扩大奥氏体相区和缩小奥氏体相区两大类。

　　扩大γ相区的元素—亦称奥氏体稳定化元素, 主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等, 它们使A3点(γ-Fe α-Fe的转变点)下降, A4点( γ-Fe的转变点)上升, 从而扩大γ-相的存在范围。其中Ni、Mn等加入到一定量后, 可使γ相区扩大到室温以下, 使α相区消失, 称为完全扩大γ相区元素。另外一些元素(如C、N、Cu等), 虽然扩大γ相区, 但不能扩大到室温, 故称之为部分扩大γ相区的元素。

　　缩小γ相区元素——亦称铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它们使A3点上升, A4点下降(铬除外, 铬含量小于7%时, A3点下降; 大于7%后,A3点迅速上升), 从而缩小γ相区存在的范围, 使铁素体稳定区域扩大。按其作用不同可分为完全封闭γ相区的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分缩小γ相区的元素(如B、Nb、Zr等)。

　　2. 形成碳化物 
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小, 可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。

　　常见非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们基本上都溶于铁素体和奥氏体中。常见碳化物形成元素有：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排列)，它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化合物。

低合金结构钢

　　（亦称普通低合金钢、HSLA）

　　1. 用途

　　主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。

　　2. 性能要求

　　(1) 高强度：一般其的屈服强度在300MPa以上。

　　(2) 高韧性：要求延伸率为15%～20%，室温冲击韧性大于600kJ/m～800kJ/m。 对于大型焊接构件，还要求有较高的断裂韧性。

　　(3) 良好的焊接性能和冷成型性能。

　　(4) 低的冷脆转变温度。

　　(5) 良好的耐蚀性。

　　3. 成分特点

　　(1) 低碳：由于韧性、焊接性和冷成形性能的要求高，其碳含量不超过0.20%。

　　(2) 加入以锰为主的合金元素。

　　(3) 加入铌、钛或钒等辅加元素：少量的铌、钛或钒在钢中形成细碳化物或碳氮化物，有利于获得细小的铁素体晶粒和提高钢的强度和韧性。

　　此外，加入少量铜（≤0.4%）和磷（0.1%左右）等，可提高抗腐蚀性能。加入少量稀土元素，可以脱硫、去气，使钢材净化，改善韧性和工艺性能。

　　4. 常用低合金结构钢

　　16Mn是我国低合金高强钢中用量*多、产量的钢种。使用状态的组织为细晶粒的铁素体—珠光体，强度比普通碳素结构钢Q235高约20%～30%，耐大气腐蚀性能高20%～38%。

　　15MnVN 中等级别强度钢中使用*多的钢种。强度较高，且韧性、焊接性及低温韧性也较好，被广泛用于制造桥梁、锅炉、船舶等大型结构。

　　强度级别超过500MPa后，铁素体和珠光体组织难以满足要求，于是发展了低碳贝氏体钢。加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利于空冷条件下得到贝氏体组织，使强度更高，塑性、焊接性能也较好，多用于高压锅炉、高压容器等。

　　5. 热处理特点

　　这类钢一般在热轧空冷状态下使用，不需要进行专门的热处理。使用状态下的显微组织一般为铁素体+索氏体。

合金渗碳钢

　　1. 用途

　　主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零件在工作中遭受强烈的摩擦磨损，同时又承受较大的交变载荷，特别是冲击载荷。

　　2. 性能要求

　　(1) 表面渗碳层硬度高，以保证优异的耐磨性和接触疲劳抗力，同时具有适当的塑性和韧性。

　　(2) 心部具有高的韧性和足够高的强度。心部韧性不足时，在冲击载荷或过载作用下容易断裂；强度不足时，则较脆的渗碳层易碎裂、剥落。

　　(3) 有良好的热处理工艺性能 在高的渗碳温度（900℃～950℃）下，奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性。

　　3. 成分特点

　　(1)低碳：碳含量一般为0.10%～0.25%，使零件心部有足够的塑性和韧性。

　　(2) 加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。

　　(3) 加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素：主要加入少量强碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物。

　　4.钢种及牌号

　　20Cr低淬透性合金渗碳钢。这类钢的淬透性低，心部强度较低。

　　20CrMnTi中淬透性合金渗碳钢。这类钢淬透性较高、过热敏感性较小，渗碳过渡层比较均匀，具有良好的机械性能和工艺性能。

　　18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金渗碳钢。这类钢含有较多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韧性和低温冲击韧性。

　　5. 热处理和组织性能

　　合金渗碳钢的热处理工艺一般都是渗碳后直接淬火，再低温回火。 热处理后，表面渗碳层的组织为合金渗碳体+回火马氏体+少量残余奥氏体组织，硬度为60HRC～62HRC。心部组织与钢的淬透性及零件截面尺寸有关，完全淬透时为低碳回火马氏体，硬度为40HRC～48HRC；多数情况下是屈氏体、回火马氏体和少量铁素体，硬度为25HRC～40HRC。心部韧性一般都高于700KJ/m2。

合金调质钢

　　1. 用途

　　合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆、螺栓等。

　　2. 性能要求

　　调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度和良好的塑性、韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透性。但不同零件受力情况不同，对淬透性的要求不一样。

　　3. 成分特点

　　(1) 中碳：碳含量一般在0.25%～0.50%之间，以0.4%居多；

　　(2) 加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：这些合金元素除了提高淬透性外，还能形成合金铁素体，提高钢的强度。如调质处理后的40Cr钢的性能比45钢的性能高很多；

　　(3) 加入防止第二类回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn的合金调质钢，高温回火慢冷时易产生第二类回火脆性。在钢中加入Mo、W可以防止第二类回火脆性，其适宜含量约为0.15%～0.30%Mo或0.8%～1.2%的W。

　　45钢与40Cr钢调质后性能的对比

　　钢号及热处理状态 截面尺寸/ mm sb/ MPa ss/MPa d5/ % y/% ak/kJ/m2

　　45钢 850℃水淬, 550℃回火 f50 　700 　500 　15 　45 　700

　　40Cr钢 850℃油淬, 570℃回火 f50 (心部) 　850 　670 　16 　58 　1000

　　4. 钢种及牌号

　　(1)40Cr低淬透性调质钢：这类钢的油淬临界直径为30mm～40mm，用于制造一般尺寸的重要零件。

　　(2)35CrMo中淬透性合金调质钢：这类钢的油淬临界直径为40mm～60mm,加入钼不仅可提高淬透性，而且可防止第二类回火脆性。

　　(3)40CrNiMo高淬透性合金调质钢：这类钢的油淬临界直径为60mm-100mm，多半是铬镍钢。铬镍钢中加入适当的钼，不但具有好的淬透性，还可消除第二类回火脆性。

　　5. 热处理和组织性能 合金调质钢的*终热处理是淬火加高温回火（调质处理）。合金调质钢淬透性较高，一般都用油，淬透性特别大时甚至可以空冷，这能减少热处理缺陷。

　　合金调质钢的*终性能决定于回火温度。一般采用500℃-650℃回火。通过选择回火温度，可以获得所要求的性能。为防止第二类回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韧性的提高。

　　合金调质钢常规热处理后的组织是回火索氏体。对于表面要求耐磨的零件（如齿轮、主轴），再进行感应加热表面淬火及低温回火，表面组织为回火马氏体。表面硬度可达55HRC～58HRC。

　　合金调质钢淬透调质后的屈服强度约为800MPa, 冲击韧性在800kJ/m2心部硬度可达22HRC～25HRC。若截面尺寸大而未淬透时，性能显著降低。