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    鋼材化學成分分析中的允許偏差

    2019-01-17   來源:   點擊數:26次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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       中國鋼管信息港昨日記者獲悉:用半鎮靜鋼代替鎮靜鋼,由于切頭減少,故可提高成坯率,并可節約脫氧劑。用它代替沸騰鋼,由于偏析較少和軋制廢品減少,成材率可接近沸騰鋼而鋼材性能卻優于沸騰鋼。半鎮靜鋼對碳含量與錳含量無嚴格限制,還允許含有一定量的合金元素,因而鋼種多。因其具有上述優點,半鎮靜鋼在生產和使用上得到迅速發展。世界各主要產鋼國家的半鎮靜鋼產量已占總鋼產量的10%~30%,用它大批生產普通碳素鋼和普通低合金鋼,廣泛應用于建筑、機械、石油、化工、造船等部門。生產半鎮靜鋼時,鋼水氧含量需穩定控制在很窄的范圍內,脫氧程度要求很嚴,故不易掌握。半鎮靜鋼的偏析程度較鎮靜鋼重。同時由于用硅脫氧,硅酸鹽生成物不易自鋼中很好排除,會降低鋼材橫向沖擊性能和塑性,因此半鎮靜鋼不適合于重要零件用。
      
      1.成品化學成分的允許偏差。
      
      這里涉及到兩個概念%26ldquo;熔煉分析%26rdquo;和%26ldquo;成品分析%26rdquo;。熔煉分析是指在鋼液在澆注過程中采取樣錠,然后進一步制成試樣并對其進行的化學分析。分析結果表示同一爐或同一罐鋼液的平均化學成分。GB/T699%26mdash;1999《優質碳素結構鋼》中規定的鋼的化學成分就是針對熔煉分析而言的。成品分析是指在經過加工的成品鋼材(包括鋼坯)上采取試樣,然后對其進行的化學分析。由于鋼液在結晶過程中會產生元素的不均勻分布(或偏析),成品分析的值有時與熔煉分析的值不同。既于以上原因,就出現了成品化學成分允許偏差。具體地說,由于鋼中元素偏析,成品分析的值有可能超出標準規定的成分范圍。對超出的范圍規定一個允許的數值,就是成品化學成分允許偏差。
      
      2.成品分析的取樣原則。
      
      GB/T222%26mdash;1984〈鋼的化學分析用試樣取樣法及成品化學成分允許偏差〉對鋼材成品分析的取樣原則做了具體的規定:
      
      1)用于鋼的化學成分成品分析的試樣必須在鋼液或鋼材具有代表性的部位采取。試樣應均勻一致,能充分代表每一罐號鋼材的化學成分,并應具有足夠數量。
      
      2)化學分析用試樣切削,可以鉆取、刨取、或用某些工具制取。切削應粉碎并混合均勻。制取切削時不能用水、油或其他潤滑劑,并應去除表面氧化鐵皮和臟物。
      
      3)大截面鋼材,樣屑應從鋼材橫截面中心至邊緣的中間部位平行于軸線上鉆取,或從鋼材側面垂直于軸中心線鉆取,此時鉆孔深度應達鋼材或鋼坯的軸心處。
      
      4)小截面鋼材,切屑應從鋼材的整個橫截面上刨取,或從橫截面上沿軋制方向鉆取。
      
      3.偏差表的正確使用
      
      GB/T222共給出了幾個化學成分允許偏差表。其中表1適用于普通碳素鋼和低合金鋼,表2適用于優質碳素鋼和合金鋼。一種鋼的成品化學成分允許偏差只能使用一個表,而不能兩個表同時混用。成品分析所得的值,不能超過規定化學成分范圍的上限加上偏差,或不能超過規定化學成分范圍的下限減下偏差。同一熔煉號的成品分析,同一元素只允許有單向偏差。不能同時出現上偏差和下偏差。舉個例子,某一規格為SWRCH35K鋼的成品碳含量檢測值為0.39%,要判定它是否合格,我們查標準會得知,SWRCH35K鋼的含碳量規定范圍是0.33%~0.38%,若僅以此判斷0.39%不合格是不正確的。我們應繼續查GB/T222中的表2,按其要求,成品分析所得的值不能超過規定化學成分范圍的上限加上偏差。經查,對于規定化學成分>0.25%的優質碳素結構鋼,其上偏差為0.01%,所以此鋼材的碳含量0.39%=(0.38+0.01)%,此結果應判為合格。
      
      中國鋼管信息港昨日記者獲悉:在正常脫氧情況下,排出氣體量使鋼錠內生成的氣泡基本抵消了鋼液的冷凝收縮。其下部結構比較致密,沒有蜂窩氣泡,而上部有可能產生短小的蜂窩氣絕熱板堅殼帶半鎮靜鋼芯堅殼帶半鎮靜鋼芯圖2外沸內鎮、外沸內半鎮鋼錠結構泡。在其頭部中心,存在氣泡疏松。整個鋼錠似乎下部具有鎮靜鋼鋼錠特點,上部則具有沸騰鋼鋼錠的一些特征(圖3b和3c)。脫氧不足時,放出氣體稍多,氣泡接近鋼錠側面和上表面,蜂窩氣泡甚至布滿整個高度,并在頭部有大量集中的氣泡(圖3a);而脫氧過度時,放出氣體很少,將產生縮孔,實質上成為鎮靜鋼的結構(圖3d)。
      
      碳素工具鋼(非合工具鋼)是高碳過共析、共析或亞共析鋼,含碳量范圍為0.7%~1.3%(質量分數)。其性能除了與冶煉、熱塑性變形工藝有關外,主要取決于碳含量。碳是碳素工具鋼的主要強化元素。這類鋼經熱處理后具有較高的硬度和耐磨性,但紅硬性差、淬透性低。為了提高鋼的淬透性,有的牌號在鋼中加入0.40%~0.60(質量分數)的錳。碳素工具鋼鋼材通常以退人狀態交貨,一般應檢驗硬度,高倍、低倍和斷口組織,及表面脫碳層深度等。這類鋼主要用于制造一般切削速度,且加工硬度和強度不太高的材料的工具,以及形狀簡單發、精度要求較低的量具、模具等。
      
      用于制作刃具、模具和量具的碳素鋼。與合金工具鋼相比,其加工性良好,價格低廉,使用范圍廣泛,所以它在工具生產中用量較大。碳素工具鋼分為碳素刃具鋼、碳素模具鋼和碳素量具鋼。碳素刃具鋼指用于制作切削工具的碳素工具鋼,碳素模具鋼指用于制作冷、熱加工模具的碳素工具鋼,碳素量具鋼指用于制作測量工具的碳素工具鋼。
      
      此類鋼一般以退火狀態交貨,根據需方要求也可以不退火狀態交貨。退火鋼材的硬度、斷口組織、網狀碳化物、珠光體組織、試樣淬火硬度、淬透性深度和鋼材表面脫碳層深度應符合中國國家標準GB1298規定。此類鋼中存在網狀碳化物和層片狀珠光體時,容易產生淬火變形、開裂和硬度不均勻,并降低刃具耐磨性,容易引起刃具崩刃,降低刃具壽命。為了防止網狀碳化物的產生,鋼材要反復鍛造,鍛后要快速冷卻。通過球化退火可使層片狀珠光體中的滲碳體球化。此類鋼淬火加熱一般用鹽浴爐,它可防止或減輕工具表層脫碳。在淬火冷卻時要注意防止變形和開裂,為此一般采用分級淬火或等溫淬火,有的采用高頻淬火。淬火后應及時回火,以防停放時發生變形或開裂。
      
      與合金工具鋼相比,此類鋼淬透性低,在水中淬透直徑為15mm,而在油中淬透直徑僅為5mm。另外,此類鋼的熱硬性低,工作溫度高于250℃時鋼的硬度和耐磨性急劇下降,從而鋼的切削能力顯著降低,所以此類鋼只適于制作尺寸小、形狀簡單、切削速度低、進刀量小、工作溫度不高的工具。
      
      此類鋼的碳含量范圍為0.65%~1.35%。在中國國家標準GB1298%26mdash;77中共有8個牌號碳素工具鋼。其中碳含量較低的T7鋼具有良好的韌性,但耐磨性不高,適于制作切削軟材料的刃具和承受沖擊負荷的工具,如木工工具、鐮刀、鑿子、睡子等。T8鋼具有較好的韌性和較高的硬度,適于制作沖頭、剪刀,也可制作木工工具。錳含量較高的T8Mn鋼淬透性較好,適于制作斷口較大的木工工具、煤礦用鑿、石工鑿和要求變形小的手鋸條、橫紋銼刀。T10鋼耐磨性較好,應用范圍較廣,適于制作切削條件較差、耐磨性要求較高的金屬切削工具,以及冷沖模具和測量工具,如車刀、刨刀、銑刀、搓絲板、拉絲模、刻紋鑿子、卡尺和塞規等。T12鋼硬度高、耐磨性好,但是韌性低,可以用于制作不受沖擊的,要求硬度高、耐磨性好的切削工具和測量工具,如刮刀、鉆頭、鉸刀、擴孔鉆、絲錐、板牙和千分尺等。T13鋼是碳素工具鋼中碳含量最高的鋼種,其硬度極高,但韌性低,不能承受沖擊載荷,只適于制作切削高硬度材料的刃具和加工堅硬巖石的工具,如銼刀、刻刀、拉絲模具、雕刻工具等。
      
      半鎮靜鋼在澆注過程中沸騰微弱,注完沸騰很快停止。因此其偏析比沸騰鋼鋼錠少得多,但比鎮靜鋼鋼錠大。
      
      鉻錳系列不銹鋼最早出現于20世紀30年代初期,50年代作為節約鎳的一種方法在美國被更多地使用,一直到今天仍有新的鋼種被不斷地開發出來。這種材料的普及是因為全球鎳價的波動(漲價)以及不銹鋼生產技術的進步。
      
      上世紀80年代后期的鎳危機中,印度政府開始減少鎳進口,于是這個國家的鉻錳系列不銹鋼得以持續大量的生產和開發。在對這些鋼種的使用性能知識的掌握和積累過程中,摸索出了許多特別適合于應用這些鋼種的用途。
      
      中國鋼管信息港昨日記者獲悉:進入新世紀,鎳價格開始了新一輪的劇烈波動,同時中國的不銹鋼消耗量開始增長。在不斷削減成本的壓力下,尤其是在亞洲市場,開始出現了開發從未有過的低鎳和低鉻奧氏體不銹鋼的情況,這些(新開發的)鋼種通常并不在國際標準和規格中。事實上,數量眾多的鉻錳鋼都是企業按自己的規格生產的,產品也只是簡單由生產企業自行命名。
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