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金属组织和热处理知识
（一）、金属组织
1、金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。
2、合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。
3、相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。
4、固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。
5、固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。
6、化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。
7、机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。
8、铁素全：碳在α-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
9、奥氏体：碳在γ-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
10、渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。
11、珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%）
12、莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）
（二）、热处理
把金属材料在固态范围内通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。
13、退火：将金属或合金的材料或制件加热到相变或部分相变温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的一种热处理工艺。
14、正火：将钢加热到完全相变以上的某一温度，保温一定的时间后，在空气中冷却的一种热处理工艺。
15、淬火：将钢加热到相变或部分相变温度，保温一段时间后，快速冷却的热处理工艺。
16、回火：将经过淬火的钢，重新加热到一定温度（相变温度以下），保温一段时间，然后冷却的热处理工艺。
17、调质处理：将钢件淬火，随之进行高温回火，这种复合工艺称调质处理。
18、表面热处理：改变钢件表面组织或化学成分，以其改面表面性能的热处理工艺。
无缝钢管
基本概念: 无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。
钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。
用钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时，如滚动轴承套圈、千斤顶套等，目前已广泛用钢管来制造。钢管还是各种常规武器不可缺少的材料，枪管、炮筒等都要钢管来制造。钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下，圆面积最大，用圆形管可以输送更多的流体。此外，圆环截面在承受内部或外部径向压力时，受力较均匀，因此，绝大多数钢管是圆管。
但是，圆管也有一定的局限性，如在受平面弯曲的条件下，圆管就不如方、矩形管抗弯强度大，一些农机具骨架、钢木家具等就常用方、矩形管。根据不同用途还需有其他截面形状的异型钢管。
各类钢管标准及用途
1.结构用无缝钢管（GB/T8162-1999）是用于一般结构和机械结构的无缝钢管。
2.流体输送用无缝钢管（GB/T8163-1999）是用于输送水、油、气等流体的一般无缝钢管。
3.低中压锅炉用无缝钢管（GB3087-1999）是用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拔（轧）无缝钢管。
4.高压锅炉用无缝钢管（GB5310-1995）是用于制造高压及其以上压力的水管锅炉受热面用的优质碳素钢、合金钢和不锈耐热钢无缝钢管。
5.化肥设备用高压无缝钢管（GB6479-2000）是适用于工作温度为-40~400℃、工作压力为10~30Ma的化工设备和管道的优质碳素结构钢和合金钢无缝钢管。
6.石油裂化用无缝钢管（GB9948-88）是适用于石油精炼厂的炉管、热交换器和管道无缝钢管。
7.地质钻探用钢管（YB235-70）是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管，按用途可分为钻杆、钻铤、岩心管、套管和沉淀管等。
8.金刚石岩芯钻探用无缝钢管（GB3423-82）是用于金刚石岩芯钻探的钻杆、岩心杆、套管的无缝钢管。
9.石油钻探管（YB528-65）是用于石油钻探两端内加厚或外加厚的无缝钢管。钢管分车丝和不车丝两种，车丝管用接头联结，不车丝管用对焊的方法与工具接头联结。
10.船舶用碳钢无缝钢管（GB5213-85）是制造船舶I级耐压管系、Ⅱ级耐压管系、锅炉及过热器用的碳素钢无缝钢管。碳素钢无缝钢管管壁工作温度不超过450℃，合金钢无缝钢管管壁工作温度超过450℃。
11.汽车半轴套管用无缝钢管（GB3088-82）是制造汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管。
12.柴油机用高压油管（GB3093-2002）是制造柴油机喷射系统高压管用的冷拔无缝钢管。
13.液压和气动缸筒用精密内径无缝钢管（GB8713-88）是制造液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧精密无缝钢管。
14.冷拔或冷轧精密无缝钢管（GB3639-2000）是用于机械结构、液压设备的尺寸精度高和表面光洁度好的冷拔或冷轧精密无缝钢管。选用精密无缝钢管制造机械结构或液压设备等，可以大大节约机械加工工时，提高材料利用率，同时有利于提高产品质量。
15.结构用不锈钢无缝钢管（GB/T14975-2002）是广泛用于化工、石油、轻纺、医疗、食品、机械等工业的耐腐蚀管道和结构件及零件的不锈钢制成的热轧（挤、扩）和冷拔（轧）无缝钢管。
16.流体输送用不锈钢无缝钢管（GB/T14976-2002）是用于输送流体的不锈钢制成的热轧（挤、扩）和冷拔（轧）无缝钢管。
17.异型无缝钢管是除了圆管以外的其他截面形状的无缝钢管的总称。按钢管截面形状尺寸的不同又可分为等壁厚异型无缝钢管（代号为D）、不等壁厚异型无缝钢管（代号为BD）、变直径异型无缝钢管（代号为BJ）。异型无缝钢管广泛用于各种结构件、工具和机械零部件。和圆管相比，异型管一般都有较大的惯性矩和截面模数，有较大的抗弯抗扭能力，可以大大减轻结构重量，节约钢材。
马口铁
基本概念:马口铁是表面镀有一层锡的铁皮，它不易生锈，又叫镀锡铁。
马口铁最早产于波希米亚（今捷克和斯洛伐克境内）。该地自古就盛产金属，工艺先进，且懂得利用水力从事机器制造，从14世纪起就开始生产马口铁。在很长一段时期内，这里一直是世界上马口铁的主要产地。当时马口铁主要用来制造餐具和饮具。
17世纪，英、法、瑞典都曾希望建立自己的马口铁工业，但由于需要大笔资金，所以迟迟未得到发展。直到1811年，布莱恩·唐金和约翰·霍尔开办马口铁罐头食品之后，马口铁制造才大规模发展起来。如今全世界每年产锡约25万吨，1／3以上用来制造马口铁，其中大部分用于罐头食品业。
马口铁发展史
1810年：世界第一只马口铁罐由英国人发明，并取得专利。
当时一位制罐专家一天可做60只空罐。
1900年：发明电銲机。
1847年：美国发明制罐机器，代替人工。
1965年：铝易开盖开始使用於制罐。
1973年：铁易开盖开始使用於制罐。
1990年：制罐技术提昇到每分钟生产 1，000罐以上。
马口铁名称的由来
马口铁早期称洋铁 (Tin Plate)，正式名称应为镀锡钢片。因为中国第一批洋铁是於清代中叶自澳门 (Macau)进口，澳门当时音译「马口」，故中国人一般称之为「马口铁」。
马口铁的特性及优点
1.不透光性
光缐除了会引发食品的劣变反应之外，也会引起蛋白质和氨基酸的变化。而维他命C 受到光缐照射更容易使其与其他食品成份作用，以致大量流失。据研究分析显示，透明玻璃瓶装的牛奶，维他命C 的损失量比深色瓶装的牛奶高14倍，光亦会使牛奶产生氧化异味，以及核素、甲硫胺酸等裂解而损失营养价值，马口铁罐的不透光使得维他命C的保存率最高。
2.良好的密封性
包装容器对空气及其他挥发性气体的阻隔性对营养成份及感官品质的保存非常重要。比较各种果汁包装容器证明，容器的氧气透过率直接影响果汁的褐变及维他命C的保存；氧气透过率低的金属罐、玻璃瓶和铝箔胶积层、纸盒对维他命C 的保存较好，其中又以铁罐最佳。3.锡的还原作用
马口铁内壁的锡会与充填时残存於容器内的氧气作用，减少食品成份被氧化的机会。锡的还原作用，对淡色水果、果汁的风味和色泽有很好的保存效果，因而使用不涂漆铁罐装的果汁罐要比其他包材装的果汁罐营养保存更好，褐变更轻微，风味品质的接受性较好，贮存期限因而延长。
因为具有这些属性，因此马口铁罐提供一个除了热以外，完全隔绝环境因素的密闭系统，避色食品因光、氧气、溼气而劣变，也不因香气透过而变淡或受环境气味透过污染而变味，食品贮存的稳定度优於其他包装材质，维他命C 的保存率最高，营养素的保存性亦最好。
4.提供有效铁的来源
马口铁罐装食品，除少数淡色水果及果汁罐头外，大都使用内部涂漆的空罐，以提高容器的耐蚀特性；由於金属的电化学作用，涂漆罐装罐头食品於贮存中会有少量的铁溶出，以二价铁形态存在於密封的罐头食品中，很容易被人体吸收，含量大约1 至10 ppm。以水果蔬菜产品而言，原料本身含铁量并不多，铁罐产品以每罐 350 ml的饮料罐，铁含量 5 ppm计算，每罐可提供1.75mg铁，约为人体每日摄取量18mg的十分之一。若上述果蔬汁饮料罐中含有丰富的维他命C ，则铁更容易被吸收，因而铁罐装食品饮料不失为一个铁的很好来源，对於铁罐食品提供营养的意义更为深远。
马口铁的用途：
马口铁的应用非常的广泛，从作为食品及饮料的包装材到油脂罐、化学品罐以及其他的杂罐，马口铁的优点及特点提供内容物在物理及化学性质上很好的保护。
1.食品罐头
马口铁可以确保食品的卫生，将腐败的可能性降到最低，有效阻绝健康上的危险，同时也符合现代人在饮食上方便、快速的需求。
2.饮料罐
马口铁罐可用於填充果汁、咖啡、茶类及运动饮料，也可填装可乐、汽水、啤酒等饮料。而马口铁罐的可高度工性使其罐型变化多，无论高、矮、大、小，或方、或圆，均可满足现今饮料包装多样化的需求及消费者嗜好。
3.油脂罐
光缐会引发及加速油脂的氧化反应，降低营养价值，也可能产生有害物质，更严重的是破坏油脂性的维他命，特别是维他命D和A。 而空气中的氧气则促使食品油脂氧化，降低蛋白质的生物质，破坏维他命，而马口铁不透光性及密封空气的隔绝效果，正是包装油脂食品的最佳选择。
4.化学品罐
马口铁材质坚固、保护性好，不变形、耐震、耐火，是化学品的最佳包装材料。
5.喷雾及其他杂罐
可耐高温及高压的马口铁罐，特别适合高压充填之喷雾罐。 罐形多变以及印刷精美的饼乾桶、文具盒以及奶粉罐皆是马口铁的产品。
亚共析钢、过共析钢
常用的结构钢含碳量大都在0.5%以下，由于含碳量低于0.77%，所以组织中的渗碳体量也少于12%，于是铁素体除去一部分要与渗碳体形成珠光 体外，还会有多余的出现，所以这种钢的组织是铁素体+珠光体。碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，钢的强度也越低，但塑性越好，这类钢统称为亚共析钢。
工具用钢的含碳量往往超过0.77%，这种钢组织中渗碳体的比例超过12%，所以除与铁素体形成珠光体外，还有多余的渗碳体，于是这类钢的组 织是珠光体+渗碳体。这类钢统称为过共析钢。
共析钢
碳溶解在铁的晶格中形成固溶体，碳溶解到α——铁中的固溶体叫铁素体，溶解到γ——铁中的固溶体叫奥氏体。铁素体与奥氏体都具有良好 的塑性。当铁碳合金中的碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时，剩余出来的碳将与铁形成化合物——碳化铁（Fe3C）这种化合物的晶体组织叫 渗碳体，它的硬度极高，塑性几乎为零。从反映钢的组织结构与钢的含碳量和钢的温度之间关系的铁碳平衡状态图上可见，当碳的含量正好等于0.77%时，即相当于合金中渗碳体（碳化 铁）约占12%，铁素体约占88%时，该合金的相变是在恒温下实现的。即在这种特定比例下的渗碳体和铁素体，在发生相变时，如果消失两者同 时消失（加热时），如果出现则两者又同时出现，在这一点上这种组织与纯金属的相变类似。基于这个原因，人们就把这种由特定比例构成的 两相组织当作一种组织来看待，并且命名为珠光体，这种钢就叫做共析钢。即含碳量正好是0.77%的钢就叫做共析钢，它的组织是珠光体。
矿石
基本概念 矿石是矿物集合体。在现代技术经济条件下，能以工业规模从矿物中加工提取金属或其他产品。原先是指从金属矿床中开采出来的固体物质，现已扩大到形成后堆积在母岩中的硫黄、萤石和重晶石之类非金属矿物。
矿石中有用成分（元素或矿物）重量和矿石重量之比称为矿石品位，金、铂等贵金属矿石用克／吨表示，其他矿石常用百分数表示。常用矿石品位来衡量矿石的价值，但同样有效成分矿石中脉石（矿石中的无用矿物或有用成分含量甚微而不能利用的矿物）的成分和有害杂质的多少也影响矿石价值。
分类 一般分为贫矿石、普通矿石和富矿石。有时仅分为贫矿石和富矿石，这种划分没有统一的标准，一般每个工业部门和矿区都有各自的计算范围。按所含有用矿物性质和利用的特征分为金属矿石和非金属矿石两大类。 矿石的主要品种 物铁矿物种类繁多，目前已发现的铁矿物和含铁矿物约300余种，其中常见的有170余种。但在当前技术条件下，具有工业利用价值的主要是磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。
钢坯
基本概念：钢坯是炼钢炉炼成的钢水经过铸造后得到的半成品。
从外形上主要分为两种：
板坯：截面宽、高的比值较大，主要用来轧制板材。
方坯：截面宽、高相等，或差别不大，主要用来轧制型钢、线材。
钢坯材质标准
厚度范围：150-240mm +/-5mm 宽度范围：880-1530mm +/-20mm
长度范围：3700-10000mm +/-500mm
横截尺寸: 64*64;82*82;98*98;124*124;120*150;152*164;152*170mm
长度: 9000mm
断面公差: 方坯:+1.0/-2.0----+3.0/-1.0mm 板坯:宽度: +/-2.0MM 厚度: +/-3.0MM
长度公差: +/-200MM
断面对角线公差: 3.5-8.0MM
方坯断面尺寸突状要求: <1242MM， 不允许; =1242MM， <=2MM >1242MM， <=3MM
断头(剪切)扩展变形: <1242MM方坯: 不控制; 板坯: <=15MM
表面倾斜: 不超过坯断面的0.1
弯曲度: 每1M 长度不超过10MM
扭曲度: 长度<=5M， <=11。; 长度<=7.5M， <=5。
材质3SP/PS化学成份%:C Mn Si S P
钢板分类
一、钢板（包括带钢）的分类： 钢板理重
1、按厚度分类：（1）薄板（2）中板（3）厚板（4）特厚板
2、按生产方法分类：（1）热轧钢板（2）冷轧钢板
3、按表面特征分类：（1）镀锌板（热镀锌板、电镀锌板）（2）镀锡板（3）复合钢板（4）彩色涂层钢板
4、按用途分类：（1）桥梁钢板（2）锅炉钢板（3）造船钢板（4）装甲钢板（5）汽车钢板（6）屋面钢板（7）结构钢板（8）电工钢板（硅钢片）（9）弹簧钢板（10）其他
二、热轧
酸洗卷热轧板卷结构钢板汽车钢板造船钢板桥梁钢板锅炉钢板容器钢板耐腐蚀板 以热代冷宝钢宽厚板 耐火耐候钢
三、冷轧
轧硬卷冷轧板卷电镀锌板热镀锌板镀铝锌板彩涂板卷镀锡板卷宝钢电工钢复合钢板 冷轧钢带 GB热镀锌镀铝锌彩涂彩涂色卡 GB镀锡武钢硅钢使用
四、沸腾钢板与镇静钢板
1、沸腾钢板是由普通碳素结构钢沸腾钢热轧成的钢板。沸腾钢是一种脱氧不完全的钢，只用一定量的弱脱氧剂对钢液脱氧，钢液含氧量较高，当钢水注入钢锭模后，碳氧反应产生大量气体，造成钢液沸腾，沸腾钢由此而得名。沸腾钢含碳量低，由于不用硅铁脱氧，钢中含硅量也低（Si<0.07%）。沸腾钢的外层是在沸腾所造成的钢液剧烈搅动的条件下结晶成的，故表层纯净、致密，表面质量好，有很好的塑性和冲压性能，没有大的集中缩孔，切头少，成材率高，而且沸腾钢生产工艺简单，铁合金消耗少，钢材成本低。沸腾钢板大量用于制造各种冲压件，建筑及工程结构及一些不太重要的机器结构零部件。但沸腾钢心部杂质较多，偏析较严重，组织不致密，力学性能不均匀。同时由于钢中气体含量较多，故韧性低，冷脆和时效敏感性较大，焊接性能也较差。故沸腾钢板不适于制造承受冲击载荷、在低温条件下工作的焊接结构及其他重要结构。
2、镇静钢板是由普通碳素结构钢镇静钢热轧制成的钢板。镇静钢是脱氧完全的钢，钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铝等进行充分脱氧，钢液含氧量低（一般为0.002-0.003%），钢液在钢锭模中较平静，不产生沸腾现象，镇静钢由此得名。在正常操作条件下，镇静钢中没有气泡，组织均匀致密；由于含氧量低，钢中氧化物夹杂较少，纯净度较高，冷脆和时效倾向小；同时，镇静钢偏析较小，性能比较均匀，质量较高。镇静钢的缺点是有集中缩孔，成材率低，价格较高。因此，镇静钢材主要用于低温下承受冲击的构件、焊接结构及其他要求强度较高的构件。
低合金钢板都是镇静钢和半镇静钢钢板。由于强度较高，性能优越，能节约大量钢材，减轻结构重量，其应用已越来越广泛。
五、优质碳素结构钢板
优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，这种钢中所含的硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少，机械性能较为优良。
优质碳素结构钢按含碳量不同可分为三类：低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C为0.25-0.6%）和高碳钢（C＞0.6%）。
优质碳素结构钢按含锰量不同分为正常含锰量（含锰0.25%-0.8%）和较高含锰量（含锰0.70%-1.20%）两组，后者具有较好的力学性能和加工性能。
1、优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带
优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带用于汽车、航空工业及其他部门。其钢的牌号为沸腾钢：08F、10F、15F；镇静钢：08、08AL、10、15、20、25、30、35、40、45、50。25及25以下为低碳钢板，30及30以上为中碳钢板。
2、优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带
优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带用于各种机械结构件。其钢的牌号为低碳钢包括：05F、08F、08、10F、10、15F、15、20F、20、25、20Mn、25Mn等；中碳钢包括：30、35、40、45、50、55、60、30Mn、40Mn、50Mn、60Mn等；高碳钢包括：65、70、65Mn等。 六、专用结构钢板 1、压力容器用钢板：用大写R在牌号尾表示，其牌号可用屈服点也可用含碳量或含合金元素表示。如：Q345R，Q345 为屈服点。再如：20R、16MnR、15MnVR、15MnVNR、8MnMoNbR、MnNiMoNbR、15CrMoR等均用含碳量或含合金元素来表示。
2、焊接气瓶用钢板：用大写HP在牌号尾表示，其牌号可以用屈服点表示，如：Q295HP、Q345HP；也可用含合金元素来表示如：16MnREHP。
3、锅炉用钢板：用小写g在牌号尾表示。其牌号可用屈服点表示，如：Q390g；也可用含碳量或含合金元素来表示，如20g、22Mng、15CrMog、16Mng、19Mng、13MnNiCrMoNbg、12Cr1MoVg等。
4、桥梁用钢板：用小写q在牌号尾表示，如Q420q、16Mnq、14MnNbq等。
5、汽车大梁用钢板：用大写L在牌号尾表示，如09MnREL、06TiL、08TiL、10TiL、09SiVL、16MnL、16MnREL等。
认识钢的来源
钢的源头是铁矿砂，即铁元素（Fe）在自然界中的存在形式，纯粹的铁在自然界中是不存在的，铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种，这些都是铁的氧化物，不同之处在于它们的氧化方式。铁矿砂中的含铁量越高越好，理论上铁矿砂中的最高含铁量在72%左右，含铁量在60%以上称为富铁矿。铁矿砂先在熔炉内还原成铁（铣铁），再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢，废钢也可在炼钢炉熔炼再生。一般钢铁依使用用途制成性质、形状各异的商品，既所谓的钢铁制品。通常钢铁制品是将铁矿石还原，熔解成铣铁（炼铣），铣铁精炼成钢（炼钢），钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品，广义的钢铁制品包含铸铁、铸钢、锻造钢品及钢材加工的制品。
什么叫滚珠轴承钢？
滚珠轴承钢是指用于制造各种环境中工作的各类滚动轴承圈和滚动体的钢。这类钢虽化学成分不复杂（含碳1%左右，含铬最高1.65%），但由于滚珠轴承是在高速度的转动和滑动的条件下工作，相互间产生极大的摩擦，因此要求具有高而均匀的硬度和耐磨性。这样，对钢的内部组织和化学成分的均匀性，所含非金属夹杂物和碳化物的数量与分布以及钢的脱碳程度等，比其他一般工业用钢都有更高的要求。轴承钢分为高碳铬轴承钢、无铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢及中、高温轴承钢五大类。
中厚板基础知识集锦
中厚钢板：厚度大于4mm的钢板属于中厚钢板。其中，厚度4.5-25.0mm的钢板称为中厚板， 厚度25.0-100.0mm的称为厚板，厚度超过100.0mm的为特厚板。
中厚板主要用途有哪些？
答：建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁等。
普通中厚板用途：广泛用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、桥梁用钢板、造般钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板、拖拉机某些零件及焊接构件。
桥梁用钢板用于大型铁路桥梁。要求承受动载荷、冲击、震动、耐蚀等。
造船钢板：用于制造海洋及内河船舶船体。要求强度高、塑性、韧性、冷弯性能、焊接性能、耐蚀性能都好。
锅炉钢板：用于制造各种锅炉及重要附件，由于锅炉钢板处于中温（350°C以下）高压状态下工作，除承受较高压力外，还受到冲击，疲劳载荷及水和气腐蚀，要求保证一定强度，还要有良好的焊接及冷弯性能。
压力容器用钢板：主要用于制造石油、化工气体分离和气体储运的压力容器或其它类似设备，一般工作压力在常压到320kg/cm2甚至到630kg/cm2，温度在-20-450°C范围内工作，要求容器钢板除具有一定强度和良好塑性和韧性外，还必须有较好冷弯和焊接性能。
汽车大梁钢，用于制造汽车大梁（纵梁、横梁）用厚度为2.5-12.0mm的低合金热轧钢板。由汽车大梁形状复杂，除要求较高强度和冷弯性能外，要求冲压性能好。
钢的加工和检验方法
钢材的压力加工方法
大部分钢材加工都是通过压力加工，使被加工的钢（坯、锭等）产生塑性变形。根据钢材加工温度不同，分为冷加工和热加工两种。钢材的主要加工方法有：
轧制
将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。分冷轧、热轧。
锻造
利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成我们所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。一般分为自由锻和模锻，常用作生产大型材、开坯等截面尺寸较大的材料。
拉拨
是将已经轧制的金属坯料（型、管、制品等）通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法大多用作冷加工。
挤压
将金属放在密闭的挤压简内，一端施加压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到有同形状和尺寸的成品的加工方法，多用于生产有色金属材料。
钢的宏观和微观检验方法
1．钢的宏观检验
有肉眼或小于十倍的放大镜对钢的质量进行检验，常有的有以下几种：
低倍酸侵试验
在钢坯或钢材上取样，经车削加工，再经过酸的侵蚀，观察钢材在不同断面上的缺陷，如缩孔、疏松、偏析、气泡、夹杂物等。
断口试验
将试样按规定采取，经热处理后，用冲击力将其折断，观察其断口情况，如检查“白点”等。
塔形试验
沿轧制的纵向取一定长度的试棒，然后车成粗、细不同的三种直径试样，检查不同截面上是否有发纹（细裂纹缺陷）。
硫印
检验钢锭或钢坯的常用方法：将断面刨光后，在印相纸上显影，可以明显地看出硫化物在钢中的分布情况，及钢材的低倍缺陷。
超声波探伤
一种无损检验，通过超声波的传播情况观察钢内部的缺陷情况。
2．钢的微观检测
在金相显微镜下进行质量检查，通常放大倍数为50-100倍，目前常用于检查钢的晶粒度、脱碳层、带状组织、网状组织等，与上述的低倍检查相对应，通常叫做高倍检验。
钢的机械性能的常用检验方法
常用的检验方法有以下几种：
拉力试验
在拉伸试验机上，通过对试样的位伸，可以取得以下结果：
屈服点（可屈服强度）
在拉伸机的位力下，试样被位长，在开始时试样的伸长和拉力成正比，当拉力取消后试样仍收缩到原来尺寸，试样的这种变形叫做弹性变形。在拉力不断加大后试样继续被伸长，但外力取消后试样却不再收缩到原来长度，这种变形收叫做塑性变形。由弹性变形点转变为塑性变形的时候，叫做屈服点，其代表符号是σb，单位是MPa或N/平方毫米。
抗张强度
在上述试验中，当试样产生塑性变形后，拉力继续增大，试样最后被拉断。这时候的力就是抗张强度，其代表符号是σb，单位是MPa或N/平方毫米。
延伸率
在上述试验中，在试验拉断以后，原定标距被位长后与原来标距的比叫做延伸率，其代表符号为τ，单位是%。
断面收缩率（或收缩率）
上述试样在拉断后，测量拉断后的断面颈缩与原来断面积的比，叫做断面收缩率，其代表符号为φ，单位为%。
弯曲试验
将试样在热或冷的状态下进行弯曲，将钢材折弯90度或120度，检查钢材承受弯曲的能力，不同钢材对弯曲的角度和弯曲的直径有不同要求。
冲击试验
测量钢材韧性（或冲击韧性）的方法。将试样加工成规定形状（在试样上有不同开头的缺口），在试验机上有重锤摆动将试样冲断，叫做冲击功，符号为Akv，单位为焦耳，或J。
此外，还有硬度试验、顶锻试验等。
铁矿石基础知识介绍
磁铁矿
FeO 31.03%，Fe2O3 68.97%或含Fe 72.2%，O 27.6%，等轴晶系。单晶体常呈八面体，较少呈菱形十二面体。在菱形十二面体面上，长对角线方向常现条纹。集合体多呈致密块状和粒状。颜色为铁黑色、条痕为黑色，半金属光泽，不透明。硬度5.5？6.5。比重4.9？5.2。具强磁性。
磁铁矿中常有相当数量的Ti4+以类质同象代替Fe3+，还伴随有Mg2+和V3+等相应地代替Fe2+和Fe3+，因而形成一些矿物亚种，即：
(1)钛磁铁矿 Fe2+(2+x)Fe3+(2-2x)TixO4(0＜x＜1)，含TiO212%？16%。常温下，钛从其中分离成板状和柱状的钛铁矿及布纹状的钛铁晶石。
(2)钒磁铁矿 FeV2O4或Fe2+(Fe3+V)O4，含V2O5有时高达68.41%？72.04%。
(3)钒钛磁铁矿 为成分更为复杂的上述两种矿物的固溶体产物。
(4)铬磁铁矿 含Cr2O3可达百分之几。
(5)镁磁铁矿 含MgO可达6.01%。
磁铁矿是岩浆成因铁矿床、接触交代-热液铁矿床、沉积变质铁矿床，以及一系列与火山作用有关的铁矿床中铁矿石的主要矿物。此外，也常见于砂矿床中。
磁铁矿氧化后可变成赤铁矿(假象赤铁矿及褐铁矿)，但仍能保持其原来的晶形。
赤铁矿
自然界中Fe2O3的同质多象变种已知有两种，即α-Fe2O3和γ-Fe2O3。前者在自然条件下稳定，称为赤铁矿；后者在自然条件下不如α-Fe2O3稳定，处于亚稳定状态，称之为磁赤铁矿。
赤铁矿：Fe 69.94%，O 30.06%，常含类质同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2+、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系，完好晶体少见。结晶赤铁矿为钢灰色，隐晶质；土状赤铁矿呈红色。条痕为樱桃红色或鲜猪肝色。金属至半金属光泽。有时光泽暗淡。硬度5？6。比重5？5.3。
赤铁矿的集合体有各种形态，形成一些矿物亚种，即：
(1)镜铁矿 为具金属光泽的玫瑰花状或片状赤铁矿的集合体。
(2)云母赤铁矿 具金属光泽的晶质细鳞状赤铁矿。
(3)鲕状或肾状赤铁矿 形态呈鲕状或肾状的赤铁矿。
赤铁矿是自然界中分布很广的铁矿物之一，可形成于各种地质作用，但以热液作用、沉积作用和区域变质作用为主。在氧化带里，赤铁矿可由褐铁矿或纤铁矿、针铁矿经脱水作用形成。但也可以变成针铁矿和水赤铁矿等。在还原条件下，赤铁矿可转变为磁铁矿，称假象磁铁矿。
赤铁矿
自然界中Fe2O3的同质多象变种已知有两种，即α-Fe2O3和γ-Fe2O3。前者在自然条件下稳定，称为赤铁矿；后者在自然条件下不如α-Fe2O3稳定，处于亚稳定状态，称之为磁赤铁矿。
赤铁矿：Fe 69.94%，O 30.06%，常含类质同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2+、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系，完好晶体少见。结晶赤铁矿为钢灰色，隐晶质；土状赤铁矿呈红色。条痕为樱桃红色或鲜猪肝色。金属至半金属光泽。有时光泽暗淡。硬度5？6。比重5？5.3。
赤铁矿的集合体有各种形态，形成一些矿物亚种，即：
(1)镜铁矿 为具金属光泽的玫瑰花状或片状赤铁矿的集合体
(2)云母赤铁矿 具金属光泽的晶质细鳞状赤铁矿。
(3)鲕状或肾状赤铁矿 形态呈鲕状或肾状的赤铁矿。
赤铁矿是自然界中分布很广的铁矿物之一，可形成于各种地质作用，但以热液作用、沉积作用和区域变质作用为主。在氧化带里，赤铁矿可由褐铁矿或纤铁矿、针铁矿经脱水作用形成。但也可以变成针铁矿和水赤铁矿等。在还原条件下，赤铁矿可转变为磁铁矿，称假象磁铁矿。
磁赤铁矿
γ-Fe2O3，其化学组成中常含有Mg、Ti和Mn等混入物。等轴晶系，五角三四面体晶类，多呈粒状集合体，致密块状，常具磁铁矿假象。颜色及条痕均为褐色，硬度5，比重4.88，强磁性。
磁赤铁矿主要是磁铁矿在氧化条件下经次生变化作用形成。磁铁矿中的Fe2+完全为Fe3+所代替(3Fe2+→2Fe3+)，所以有1/3Fe2+所占据的八面体位置产生了空位。另外，磁赤铁矿可由纤铁矿失水而形成，亦有由铁的氧化物经有机作用而形成的。
褐铁矿
实际上并不是一个矿物种，而是针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、水纤铁矿以及含水氧化硅、泥质等的混合物。化学成分变化大，含水量变化也大。
(1)针铁矿 α-FeO(OH)，含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者，称水针铁矿HFeO2？NH2O。斜方晶系，形态有针状、柱状、薄板状或鳞片状。通常呈豆状、肾状或钟乳状。切面具平行或放射纤维状构造。有时成致密块状、土状，也有呈鲕状。颜色红褐、暗褐至黑褐。经风化而成的粉末状、赭石状褐铁矿则呈黄褐色。针铁矿条痕为红褐色，硬度5？5.5，比重4？4.3。而褐铁矿条痕则一般为淡褐或黄褐色，硬度1？4，比重3.3？4。
(2)纤铁矿 γ-FeO(OH)，含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者，称水纤铁矿FeO(OH)？NH2O。斜方晶系。常见鳞片状或纤维状集合体。颜色暗红至黑红色。条痕为桔红色或砖红色。硬度4？5，比重4.01？4.1。
钛铁矿
FeTiO3，Fe 36.8%，Ti 36.6%，O 31.6%。三方晶系。菱面体晶类。常呈不规则粒状、鳞片状或厚板状。在950℃以上钛铁矿与赤铁矿形成完全类质同象。当温度降低时，即发生熔离，故钛铁矿中常含有细小鳞片状赤铁矿包体。钛铁矿颜色为铁黑色或钢灰色。条痕为钢灰色或黑色。含赤铁矿包体时呈褐色或带褐的红色条痕。金属-半金属光泽。不透明，无解理。硬度5？6.5，比重4？5。弱磁性。钛铁矿主要出现在超基性岩、基性岩、碱性岩、酸性岩及变质岩中。我国攀枝花钒钛磁铁矿床中，钛铁矿呈粒状或片状分布于钛磁铁矿等矿物颗粒之间，或沿钛磁铁矿裂开面成定向片晶。
不锈钢专业名词说明
不锈钢
通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。
奥氏体不锈钢
在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。
铁素体不锈钢
在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%~30%，具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，这类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。
奥氏体--铁素体双相不锈钢
是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。
马氏体不锈钢
通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢，通俗地说，是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型，如2Cr13 ，3Cr13 ，4Cr13等。粹火后硬度较高，不同回火温度具有不同强韧性组合，主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。根据化学成分的差异，马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同，还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体（或半马氏体）沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。
钢铁基本知识
纯铁是很软的金属，既不能制刀枪，也不能铸铁锅、犁锄。但当纯铁中含有一定量的碳后，就变成我们在各方面使用的钢铁了。纯铁中含碳在0.02%以上就变成硬度较低的能拔铁丝、轧制薄白铁板等用的低碳钢。铁中含碳量0.25%至0.6%的范围内的钢叫中碳钢，其硬度中等，可轧成建筑钢材，钢板、铁钉等制品。铁中含碳量0.6%至2.0%时就成为硬度很高的、可制刀枪、模具等的高碳钢了。低、中、高碳钢合在一起就叫“碳素钢”。如果铁中碳含量超过2.0%就变成又硬又脆的可铸铁锅、暖气片、犁等的生铁了。一般生铁含碳量为3.5%—5.5%。所以纯铁、钢和生铁的区别主要就在于铁中的含碳量的不同。
在铁与钢的生产中，首先是把铁矿石在炼铁高炉中用碳还原成铁的同时铁中也吸收了4.5%—5.5%的碳，然后再把生铁装入炼钢炉中把碳和其他杂质用氧气氧化去除降低到所需要的含量，即炼成各种含碳量的碳素钢。据《世界金属导报》报告的“国际钢协”统计2002年上半年（1至6月）累计我国钢产量为8480万吨，居世界首位；同期世界的十大产钢国排列顺序为：第2名日本5230万吨，第3美国4440万吨，第4俄罗斯2840万吨（独联体为4840万吨），第5德国2240万吨（欧盟15国总计8040万吨），第6韩国2230万吨，第7乌克兰1650万吨，第8巴西1410万吨，第9印度1400万吨，第10意大利1340万吨；英国607万吨，居第17位。
随着科学技术的发展，碳素钢在强度、硬度、韧性、弹性、抗腐蚀性等各方面都不能满足现代化工农业和国防上的需要了。冶金工作者们研究发现在钢中加入一些其他元素可改善碳素钢的性能，使碳钢获得更优异的和特殊的性能，扩充其用途和使用范围，从而研制出各种合金钢。在普通碳素钢的基础上，只要加入小于5%的总含量的硅、锰、铁、钛、铌、硼、稀土等合金元素就可炼出强度高于同等含碳量的普通碳素钢30—40%的低合金高强度钢，一吨钢可顶1.3—1.4%吨普通碳素钢用。若在含碳1%的碳素钢中加入6—15%铬，能炼出各种高级滚珠钢和滚动轴承钢。钢中加入13—19%铬就成为有磁性不锈钢，如在这种钢中再加入9%镍就变成无磁性不锈钢了；所以不能用有无磁来鉴别是否是不锈钢，因生活上用的大部分不锈钢是有磁的，可被磁铁吸起来。含碳低于0.06%的钢中加入8—27%铬和4.5—6.5%铝的钢称为电热合金，拔成丝缠成电炉，最高的可加热到1200℃。中碳钢中加1%锰炼成的钢制弹簧，弹性特别好。高碳钢中加2%锰和少量钼可炼成硬度特别高可做刀枪、模具和破碎机颚板寿命特别长。钢中加9—18%钨和少量钒就成为高速钢。低碳钢中加少量钼和铬成为高温下耐热并不起皮的钢。低碳钢中加2.5—4%的硅可炼成导磁性能非常好，可轧制制造电机，变压器的硅钢片。而低碳钢中加12%铝和25%镍炼出的就是永磁合金，可制永久性强磁铁。在高碳钢中加入适量硅可生产出石墨钢，既耐磨又有润滑作用，可制造在使用过程中不宜使用润滑油，而又需要耐磨的机械零件和轴承等部件。钢中加入稀土金属能提高钢的韧性；而生铁中加入稀土金属和镁则可变成和钢一样强度高，又有韧性的球墨铸铁。硼则是非晶合金和高科技钕铁硼合金中不可缺少的非金属元素。铁和钢中加入各种金属和非金属元素后可使其性能变幻无穷，用途多样。在钢铁中加入各种金属和非金属元素，能创造出多种多样的高科技新金属材料供工农业、国防、科学技术、生活上等各个领域中应用。
在铁钢中加入各种金属和非金属元素，能创造出各种不同性能，多种用途的各种高科技材料。但这些金属和非金属在炼钢时大部都不能或不宜以纯金属和非金属元素单体状态直接加入钢液中。如钨、钼、铌等金属熔点太高，比炼钢温度高一倍以上，炼钢温度为1600℃左右，而钨熔点高达3380℃，钼熔点为2600℃，铌熔点为2500℃，所以在钢液中难熔化，另外这些金属比重又太高，液态钢比重约7克/毫升，而钨比重高达19.3克/毫升，钒、钛比重低，钛比重4.5克/毫升，钒6.1克/毫升；熔点又高，钒为1860℃、钛为1690℃，又易氧化，在钢液面上被氧化烧掉很多，损失太大，又不易控制含量，并且单体金属制取工艺复杂，生产成本高，价格昂贵等等。因此都不适合以纯金属和非金属单体状态在炼钢时直接加入钢液中。为此冶金工作者们研究制出了这些元素和铁的合金，就叫做“铁合金”。这些元素和铁的合金熔点和钢接近，比重和钢差不多，又不易氧化，其生产工艺又比生产该纯金属和非金属简单，生产成本比纯的单体金属和非金属低的多，价格低，特别适合于炼钢和生产各种高科技材料中使用。因此铁合金成为炼钢和新材料工业中的重要材料。
铁合金的品种是根据钢铁和新金属材料
工业的发展需要而发展和开发的，目前的铁合金品种有二元的和多元的铁合金数十种，其中用量最大的二元铁合金有：硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁、钒铁、钛铁、硼铁、磷铁、铝铁等，三元以上的有：锰硅（铁）、硅钙（铁）、硅铬（铁）、硅铝（铁）、硅钡（铁）、稀土硅铁、稀土硅镁铁等。
铁合金有两大用途：用途之一是做脱氧剂；炼钢和生产各种新金属材料时要用氧气氧化除去钢和金属液中的杂质的同时钢和金属液中也吸收了氧，这就大大降低了钢和金属材料的性能，因此需要添加一些与氧结合力比较强，且其氧化物又能顺利的从钢和金属材料液中排除，从而使钢和金属材料液中的氧含量降低的元素，这个过程叫钢和金属材料的脱氧，而用于脱氧的铁合金叫脱氧剂。常用的脱氧剂有硅铁、锰铁、铝铁、硅钙（铁）、硅锰（铁）、硅钡（铁）、硅铝（铁）等。用途之二是做合金剂，在碳素钢中加入各种铁合金调整其化学成份，可生产出各种合金钢和新金属材料。
铁合金除少量特殊铁合金如金属铬，钛铁等用铅热还原法生产，另有一部分锰铁用高炉外，其绝大部分是用电炉生产，耗电量非常大，因此俗称“电老虎”。比如生产1吨硅铁，耗电量约8500千瓦时（度），把这些电如用于炼钢可炼电炉钢20吨，即为炼电炉钢的20倍，如用于生活中能供1台200升电冰箱用23年，可见用电量之大。因此，虽然铁合金用途很大，在国民经济和科学技术及国防上非常重要，但从1995年以来，由于我国铁合金发展较快，产量已居世界第1位。2001年全世界铁合金产量为1620万吨，而我国产量为450万吨，占全世界产量的四分之一，全世界铁合金产量最多的前5名为：第2名独联体（主要是俄罗斯）280万吨，第3名南非250万吨，第4位日本120万吨，第5位印度75万吨。我国铁合金产量除能满足我国钢铁和新金属材料工业的需要外，并每年有总产量的10—12%出口。当然也创汇不少，但由于其能耗太高，尤其耗电量很大，因此不宜再大量建厂和大量增加产量。据统计，目前铁合金耗电量已占全国总发电量的1%，占钢铁工业总耗电量的4%，其节能潜力极大。今天我国的科研工作者已在目前产量的基础上，开展节能降耗的科学研究，进一步开发节能的生产新工艺及进一步开创适用于高科技新材料和国防科学及国防工业上用的特种高效铁合金新品种，并已取得很大进步，已达到和接近国际先进水平……
日本不锈钢板（带）表面加工标准(注明:本人反对所有关于日本的东西，不过这个让大家学习到东西)
简称
备注
2D表面加工
冷轧后进行热处理、酸洗、经毛面辊平整
2B表面加工
冷轧后进行热处理、酸洗、经抛光辊平整
3号表面加工
JIS R 6001研磨粒度100~120研磨加工
4号表面加工
JIS R 6001研磨粒度150~180研磨加工
240表面加工
JIS R 6001研磨粒度240研磨加工
320表面加工
JIS R 6001研磨粒度320研磨加工
400表面加工
JIS R 6001研磨粒度400研磨加工
BA表面加工
冷轧后进行光亮热处理
HL表面加工
以适当的研磨粒度研磨出连续线条
炼钢工艺：红土镍矿冶炼300系列不锈钢
乌克兰帕布什镍铁厂用红土镍矿生产镍铁取得了引人注目的经济效益。这种生产工艺适合于在运输条件好的地区建设镍铁生产厂。文章还论述了利用粗制镍铁直接生产镍基不锈钢的工艺。
乌克兰的帕布什镍铁厂建设于前苏联时代，于1972年投产。工厂位于乌克兰著名的冶金和航空航天之城的第聂伯尔市的西南部。工厂不临海，但是可以通过第聂伯尔河将进口的红土镍矿运到工厂料场。这项工程由前苏联的国立镍工业设计院承担总体设计，所采用的工艺流程汇集了第聂伯尔国家冶金学院等大学和研究院的科研成果，投产时被行业内的专家们称为“最佳化的镍铁生产工艺流程”。这个工厂投产以后的十几年间利用本国的氧化镍矿为主要原料生产含镍14％～20％的镍铁。乌克兰本国的氧化镍矿石含镍量在1．0％左右，矿石含较高的氧化镁和氧化硅。为了提高工厂的镍铁产量，提高工厂的经济效益，近年来从南太平洋的新克林顿岛购入含镍比较高的氧化镍矿石，进口的氧化镍矿石含镍量波动在1．5％～2．0％。
这个工厂设计年产纯镍2．0万t。2004年生产了8．5万t镍铁，折合纯镍1．7万t。在世界上镍价大约为1．2万美元／t时，工厂镍的销售额达到2．04亿美元／a。乌克兰的冶金专家测算了生产成本后称：企业2004年利润率达到200％以上，可以称之为乌克兰效益最好的企业。2005年因为设备检修，工厂镍铁产量降低到6．8万t。
这家工厂在1972年投产后进行了多次的技术改造，保持了镍铁冶炼工艺的最佳配置。为了扩大工厂的生产能力，正在筹划进行扩大生产能力的技术改造，规划在原有设施的基础上再建设一套相似的镍铁冶炼生产线，使年产镍铁的能力提高一倍。帕布什镍厂建设之初立足于使用含氧化硅和氧化镁高的红土镍矿，独立开发了多项专有技术，创造性的应用了粗制镍铁的三步精炼工艺。
炼钢工艺：粗制镍铁的生产工艺
这个工序的生产工艺流程基本上延袭了传统的工艺流程。
进入工厂原料场的氧化镍矿石含有30％以上的水分（结晶水），需要在还原焙烧阶段将水分去除。这个过程是在一个回转窑中进行的。矿石在料场破碎、中和混匀以后，向其中加入炭素还原剂和熔剂，充分混合均匀以后加入到回转窑中。在回转窑中，矿石被焙烧脱水，重量减少30％左右，镍被加入的炭素还原剂还原，形成了温度为600～700℃镍渣。这些镍渣在隔热的状态下被送入到矿热炉的供料料仓（内衬耐火保温层），根据生产工艺的要求，镍渣通过一个密封的管状布料装置均匀地分配到矿热炉内。
矿热炉在这种工艺流程中是投资最大的设备，为了环保和工业卫生的需要，炉子被密封起来。在矿热炉中通过电弧冶炼，分离出粗制的镍铁和电炉渣，同时产生含CO75％的还原性气体，这种气体经过净化以后返回到回转窑中作为燃料进行燃烧，提供回转窑所需要的热能，尘灰返到矿热炉继续参与冶炼。电炉炉渣是一种很好的建筑材料，但是目前仅用于道路的建设。从矿热炉中得到的镍铁含硫、硅、碳、磷等杂质高，还不适用于冶炼高级不锈钢。这些粗制的镍铁还需要进行精炼以后才能做为成品出厂。
将1t的原料矿加入回转窑，大约可以得到650～700kg的镍渣，这些镍渣加入到矿热炉中，大约可以得到120～150kg的粗制镍铁。粗制镍铁中的镍含量一般为14％，最高时可以达到18％。
炼钢工艺：帕布什镍厂目前采用的粗制镍铁精炼工艺
为了去除粗制镍铁中的杂质，采用了三步精炼工艺。
首先，从矿热炉放出粗制镍铁水到铁水包中，在这里向铁水包内加入苏打灰，加入的比例是每吨镍铁水14kg，镍铁水中的硫可以降到0．015～0．08％。也可以向铁水包中喷入钝化的镁颗粒，这需要用特殊的蒸发器将颗粒镁喷入铁包内1．5m左右的深处。这种工艺可以将镍铁水中的硫含量降到0．015％以下（近年来中国20多家钢铁公司从乌克兰引进这种工艺，应用于高炉铁水脱硫）。
将脱硫处理后的镍铁水上面的渣子倒掉以后，兑入到一座用酸性耐火材料做炉衬的氧气顶吹转炉中。在酸性氧气顶吹转炉中，通过吹氧，硅被氧化，此时熔池的温度快速提高。为了控制合适的熔池温度，需要向炉内加入生产过程中产生的金属废弃物或者购入的含镍的废料。
经过脱硅处理后的镍铁水再被装入到一座相同吨位的碱性氧气顶吹转炉中，通过顶吹氧气，去除镍铁水中的碳、磷及其它杂质。为了造碱性的炉渣和降温，向转炉内加入石灰石。在有充足的含镍废料时，可以用石灰代替石灰石。
从碱性氧气顶吹转炉中出来的镍铁水中的杂质含量已经符合商品镍铁标准的要求，含镍量提高到20％左右，可以作为商品镍铁出售。上面这些操作是通过计算机控制系统来完成的。
3．帕布什镍厂的主要工艺装备和主要原料材料的消耗指标
这个工厂有两条平行的工艺生产路线。每一条生产线上都装备有二台回转窑、一台变压器功率为48MVA的矿热炉（矿石还原炉）、一座容量为40t的酸性顶吹转炉、一座容量为40t的碱性氧气顶吹转炉。二条生产线2004年产镍铁8．5万t（折合镍金属为1．7万t）。
主要的消耗指标是：
电能的消耗占镍铁总成本的30％～33％。每吨商品镍铁的电力消耗与矿石的镍含量相关，在矿石镍含量为1．5％时，电能消耗约为600kWh／t干矿石。在矿石的镍含量为2．5％时，每吨镍铁的电能消耗降到400kWh。
国外购入的含镍1．5％～2．0％的氧化镍矿石，其消耗量大致是12t／t镍铁。还原剂（无烟煤的煤粉）大约占矿石数量的8％；各种燃料的重量是50kg／t镍铁；氧气80m3／t镍铁；石灰5kg／t焙烧前的矿石。
4．粗制镍铁的二步法精炼工艺
帕布什镍铁厂正在进行的扩建工程将采用多项先进技术。下面介绍重点研究的二项技术（二步精炼工艺、直接冶炼镍基不锈钢）。
因为硫可以在转炉中脱除，因此可以将铁水包脱硫和酸性转炉脱硅合并在一个转炉中进行。第一个转炉是酸性转炉，将其改造为顶底复合吹炼的碱性转炉，通过底吹氩气（氮气），在这个转炉中可以实现在还原性气氛下脱硅和脱硫。
从第一个转炉出来的镍铁水再进入第二个转炉内脱磷，在冶炼过程中要向炉内加入石灰石，保证合适的冶炼温度。在这个转炉中冶炼合格的镍铁水送到铸造车间铸成块，其含镍金属的量为20％。
5．用粗制镍铁直接冶炼不锈钢的工艺
在上面的二步法精炼工艺中，只要将第二个转炉改造为GOR转炉，就可以直接生产出合格的300系列的不锈钢。现在以10tGOR转炉采用这种工艺流程直接生产不锈钢的生产过程为例说明这个流程。
乌克兰冶金学院等大学和科研机构在前苏联时期开发出GOR转炉。用这种转炉做为粗制镍铁精炼的第二座精炼转炉，可以直接生产X18H9(相当于中国的0Cr18Ni9)为代表的镍基不锈钢系列的各种钢种。这种转炉是一种顶底复合吹炼的转炉；顶吹氧枪通过向炉内供氧，达到脱磷的目的；底吹喷嘴数量为3个，套管式的底吹喷嘴向炉内输送氧气、氮气、氩气、天然气及其这些气体的混合气体，达到脱磷（吹氧阶段）、深度脱硫、脱碳的目的。这个炉子的原料除了从第一座脱硅、脱硫的精炼转炉来的热态镍铁水以外，还要加入直接来自矿热炉的粗制镍铁、石灰、大量的铬铁（以保证成分合格为限量），从而得到合格的不锈钢水。这些钢水被浇铸成钢锭，供给无缝管轧机或带钢的初轧机。
2005年6月和2006年3月，参加帕布什镍厂工程建设并为帕布什厂的建设提供专利技术的乌克兰专家来华进行技术交流。这期间，对使用低含镍量的氧化镍矿石直接生产镍基不锈钢的课题进行了深入的讨论。第二座精炼转炉在顶吹氧脱磷任务完成以后，可以直接转入GOR转炉的基本冶炼工艺，这时的主要任务就是进行铬的合金化。计算表明，为了冶炼合格的300系列不锈钢，一般要加入300kg／t的高碳铬铁。这些铬铁的熔化和提高温度所需要的热量来自加入第二座精炼转炉（GOR转炉）中的粗制镍铁中的硅氧化产生的热量。在向GOR转炉加入铬铁以前，先向GOR转炉中加入这些粗制的镍铁。
会谈得出的结论是，这种方案将是不锈钢生产工艺中最有竞争力的一种创新工艺技术，用这种工艺生产不锈钢可以不用建设电炉熔化废钢以生产初炼钢水，节省了很多的投资。这种工艺大大的节省了熔化镍铁和生产初炼钢水的电能，还使得镍铁精炼过程中被当做杂质而必须被氧化掉的金属铁直接进入不锈钢中，成为不锈钢中必须含有的金属铁。在有不锈钢废钢资源时，还可以直接向精炼转炉中加入不锈钢废钢，降低熔化这些冷料所消耗的能量。
乌克兰专家强调：用12t湿的氧化镍矿石，生产1t的粗制镍铁水，其中含有140～180kg的金属镍，利用上述的工艺，只需要加入高碳铬铁，则可以直接生产出2t左右300系列的不锈钢，其成本比普通的冶炼工艺低很多。这种工艺在不直接生产不锈钢时，也可以生产含镍20％的镍铁直接销售。
6．这种工艺适合于铁合金厂或小型转炉厂生产产品的转型
低镍含量的氧化镍矿石可以从东南亚国家购入，例如可以从新克里多尼亚的巴赫德公司的矿山或印度尼西亚硅镁镍矿购买、这两个矿山的镍矿含镍量为2．0％～2．5％。
中国西南不锈钢有限公司的60tGOR转炉已经采用氧化镍矿生产镍铁的工艺技术，于2006年3月份投入正常生产。结合这两种技术，可以设计一种低成本的不锈钢冶炼工艺。
这种技术适用于中国的两类冶金企业在产品转型时作为一种可供选择的方案：
1．现在一批生产硅铁等铁合金企业，由于价格和市场需求下降以及成本升高等原因，在亏损线的边缘上挣扎，这些企业一般有6300～25000kVA的矿热炉，可以投入少量的资金，在矿热炉工序（这是投资最大的一个工序）的前面建设一个回转窑，在其后面建设一个镍铁的精炼车间（2座转炉），生产镍铁。如果资金条件好，可以一次性的建设成生产不锈钢连铸坯的联合生产线。资金条件不好时，可以分为两期建设。
如果我们设计能力设定在帕布什公司的一半，即年产4．25万t镍铁，则流程可以设计为：2套回转窑、2台25MVA的矿热还原炉（也可以采用4×12．5MVA的矿热还原炉、或者其它功率的矿热炉组合）、一台40t的一次精炼炉、一台40t的二次精炼炉、铸铁机。资金允许时，可以将一次精炼转炉设计为复合吹炼转炉，二次精炼的转炉设计为GOR不锈钢精炼转炉，后面再配套一台不锈钢连铸机或者铸锭系统，年产镍含量在9％左右的不锈钢10万t。如果在转炉生产过程加入不锈钢废钢以平衡温度，产量可以提高。
2．转炉流程的冶金工厂：生产普通钢的小型转炉由于能耗高、环境污染严重、劳动效率低下、消耗高等原因，必将被淘汰。这些工厂有原料场，有20～40t的转炉，也有连铸机，可以充分利用现有的资产生产镍铁，进而生产不锈钢。15～50t的转炉对于普通钢生产是小炉子，但是如果做为生产镍铁和不锈钢的转炉，将成为适宜的炉型。由于GOR转炉的炉容比小，钢铁厂的转炉改造为精炼转炉后，每一炉的出钢量将有大的提高。在中国钢铁行业调整的大形势下，这是值得小型转炉工厂研究的一种工艺。
7结论
乌克兰帕布什镍铁厂采用的“最佳镍铁”冶炼工艺，在2004年创造了利润率高达200％的骄人业绩，这个安全值得我们认真研究。这对中国以矿热炉为主要生产设备的铁合金厂转产镍铁提供了有益的思路；对于中国面临淘汰的小型转炉炼钢生产企业也提供了一种可供选择的转产方案。
什么是特殊钢？
对特殊钢尚无统一的定义和概念，一般认为特殊钢是指具有特殊的化学成分（合金化）、采用特殊的工艺生产、具备特殊的组织和性能、能够满足特殊需要的钢类。与普通钢相比，特殊钢具有更高的强度和韧性、物理性能、化学性能、生物相容性和工艺性能。
我国与日本、欧盟对特殊钢的定义比较接近，将特殊钢分成优质碳素钢、合金钢、高合金钢（合金元素大于10％）三大类，其中合金钢和高合金钢占特殊钢产量的70％。主要钢种优特殊碳素结构钢、碳素工具钢、碳素弹簧钢、合金弹簧钢、合金结构钢、滚珠轴承钢、合金工具钢、高合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热钢，以及高温合金、精密合金、电热合金等。目前世界上有近2000个特殊钢牌号、约50000个品种规格。特殊钢除了种类繁多之外，在规格上也表现出与普通钢不同的特点。除了板、管、丝、带、棒和异型材之外，还有复合材、表面合金化材、表面处理材、精锻材、精密铸件、粉末冶金制品等。
一、我国钢号表示方法概述
钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。我国的钢号表示方法，根据国家标准
《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即：
①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si，Mn，Cr……等。混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。
②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示。
③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。
二、我国钢号表示方法的分类说明
1．碳素结构钢
①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点（σs）为235 MPa的碳素结构钢。
②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。
③专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。
2．优质碳素结构钢
①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。
②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。
③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。
3．碳素工具钢
①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。
②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。
③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。
④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。
4．易切削钢
①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。
②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。
③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。
5．合金结构钢
①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。
②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。
③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。
④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。
⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。
6．低合金高强度钢
①钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。
②对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。
7．弹簧钢
弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结钢相同。
8．滚动轴承钢
①钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。
②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。
9．合金工具钢和高速工具钢
①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量＜1.0%时，以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。
②钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。
③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。
10．不锈钢和耐热钢
①钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%；若钢中含碳量≤0.03%或≤0.08%者，钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。
②对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮……等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。
11．焊条钢
它的钢号前冠以字母“H”，以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”，可以区别于不锈钢“2Cr13”。
12．电工用硅钢
①钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢，DW表示电工用冷轧无取向硅钢，DQ表示电工用冷轧取向硅钢。
②字母之后的数字表示铁损值（W/kg）的100倍。
③钢号尾部加字母“G”者，表示在高频率下检验的；未加“G”者，表示在频率为50周波下检验的。
例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。
13．电工用纯铁
①它的牌号由字母“DT”和数字组成，“DT”表示电工用纯铁，数字表示不同牌号的顺序号，例如DT3。
②在数字后面所加的字母表示电磁性能：A——高级、E——特级、C——超级，例如DT8A。
GB713－2008锅炉和压力容器用钢板新标准
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根据国家标准清理整顿结果和国标委下达的国家标准项目计划，对GB713-1997《锅炉用钢板》和GB 6654-1996《压力容器用钢板》进行整合修订。为便于顾客朋友对新标、的理解，对新旧标准的对照说明如下：
GB713－2008 锅炉和压力容器用钢板与GB713－1997、GB6654－1996整合新旧标准对照。
标准主要修改内容说明：
1、标准名称
新式标准名称为“锅炉和压力容器用钢板”。 老式标准名称为：GB713锅炉用钢板GB6654压力容器用钢板。
2、标准范围
标准范围规定了锅炉和压力容器用钢板的尺寸、外形、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志及质量证明书。本标准适用于锅炉及其附件和中常压力容器的受压元件用厚度为3mm～200mm的钢板。扩大了钢板厚度范围。 厚度为6mm～150mm的钢板。
3、订货内容
订货内容 增加订货内容：标准编号；产品名称；牌号；尺寸；交货状态；重量；特殊技术要求（如超声波、提高冲击功指标等）未规定。
4、牌号表示
牌号表示方法 碳素钢和不含铬钼的低合金高强度钢牌号用屈服强度值和“屈”字、压力容器“容”字的汉语拼音首位字母表示。例如：Q245R、Q345R铬钼合金钢牌号表示方法不变，用平均含C量和合金元素字母、压力容器“容”字的汉语拼音首位字母表示。例如：15CrMoR GB713锅炉用钢板 20gGB6654压力容器用钢板20R、16MnR15CrMog、15CrMoR。
5、尺寸、重量及允许偏差
①尺寸范围由于锅炉和压力容器行业发展要求，钢板尺寸规格加大，轧机不断改造更新，引进宽厚板生产线，厚度范围3mm～200mm，钢板宽度加宽到4800mm。
② 尺寸、外形、重量及允许偏差尺寸、外形及允许偏差应符合GB/T709。厚度偏差直接采用GB/ T709－2006的B类偏差。固定负偏差为0.3mm（B类） 明确指出计算理论重量采用的厚度为钢板允许的最大厚度和最小厚度的算术平均值，钢的密度为7.85g/cm3。与GB/T709－2006一致。厚度范围：6～120mm最大宽度：3800mm厚度负偏差－0.25mm计算理论重量的钢板厚度计算按厚度附加值。
6、牌号
二个标准经过整合，淘汰落后牌号，纳入先进牌号。
① 合并一些牌号。20g和20R合并后改为Q245R；16Mng、19Mng和16MnR合并后改为Q345R；15CrMog和15CrMoR合并后改为15CrMoR。
② 淘汰15MnVR、15MnVNR和22Mng15MnVR主要用厚度6～8mm的多层包扎容器，强度波动较大、韧性偏低。取消15MnVR后，可以选用Q345R和370R。
③ 增加14Cr1MoR和12Cr2Mo1R两个牌号。为满足石化行业需求，推进铬－钼钢国产化进程，本标准纳入14Cr1MoY和12Cr2Mo1Y14Cr1MoR是石油化工装置中常用的钢种之一，并在烃化工设备中得到广泛的应用，具有较高的强度，良好的韧性、塑性和抗回火性能。经综合性能检验证明国产14Cr1MoR钢板钢质纯净，杂质少，成分和性能均匀，各向异性小，并有良好的抗层状撕裂性能。 12Cr2Mo1R是国际上通用的热强钢，强度高、韧性和抗氢性能好，适用制造在高温条件下工作的热壁重整、加氢精制反应器及大型化工设备。
牌号经过淘汰，调整合并和增加后，本标准包括的牌号共有9个牌号。新旧标准牌号对照如下：
新旧标准牌号对照GB713-2008 GB713-1997 GB6654-1996
Q245R 20g 20R
Q345R 16Mng、19Mng 16MnR
Q370R 15MnNbR
18MnMoNbR 18MnMoNbR
13MnNiMoR 13MnNiCrMoNbR 13MnNiMoNbR
15CrMoR 15CrMog 15CrMoR
12 CrMoVR 12 CrMoVg
14Cr1MoR
12Cr2Mo1R
7、化学成分
①：Q245R： 调整Q245R Mn含量范围， Mn含量下限由0.40%提高到0.50％，有利于降低C含量，提高钢材韧性和改善其它性能。同时取消Si含量的下限，P含量由0.030％降到0.025％，S降到0.015%7.2
②：Q345R：19Mng、16Mng和16MnR合并后，C、Mn按原16MnR和16Mng含量。C含量不规定下限。厚度大于60mm的Q345R钢板，碳含量上限可提高为0.22%；厚度大于60mm的Q245R钢板，Mn含量上限可提高为1.20%。降低锅炉钢板的各牌号的P、S含量。
③ 各牌号的其他化学成分按GB713-1997和GB6654。微合金元素规定： “Q245R和Q345R、Q370R钢中可添加微量铌、钒、钛元素，其含量应填写在质量证明书中。上述3个元素含量总和就分别不大于0.05%、0.10%、0.12%。
8、交货状态
18MnMoNb 、13MnNiMoR 、15CrMoR 、14Cr1MoR 、12Cr2Mo1R 、12Cr1MoVR 为正火加回火交货。14Cr1MoR、12Cr2Mo1R的回火温度应不低于680℃，其他牌号的回火温度应不低于620℃ 热轧、控轧式正火。正火加回火回火温度不得低于620℃。
9、力学性能
性能除与化学成分、轧制工艺、交货状态有关外，与厚度也有关。本标准采用GB6654的厚度分档。
10、组批
同一厚度、同一炉号、同一厚度、同一轧制或热处理制度的钢板组成，批重不大于30吨。对质量稳定的生产厂，由国家特种设备检验合格批准后，可以按批准扩大的批重交货。根据需方要求，经供需协议，厚度大于16mm的钢板可逐轧制批进行力学性能检验。
锅炉板批重不大于25；容器板6～16mm，批重不大于15t，大于16mm批重不大于25t，根据需方要求，经供需协议，厚度大于16mm的钢板可逐轧制批进行力学性能检验。
11、取样规定
力学性能取要位置按GB/T2975。对于厚度大于40mm的钢板，冲击试样的轴线应位于厚度四分之一处，根据需方要求，经协议，冲击试样的轴线可位于厚度二分之一处。容器板有要求。
12、钢板复验
GB/T17505. 容器板GB/T247锅炉板：钢板初验不合时，可再取双倍样进。
锅炉及压力容器常用钢材知识
1. 锅炉及压力容器对钢材性能的要求主要是按工作条件进行分类。
一般可分为两大类：
一、用以制造室温及中温承压元件的钢板与钢管
这类钢板具有以下特点：
1 有较高的室温强度
在设计上通常以屈服极限σs和强度极限σb为设计依据，要求有较大的σs和σb良好的韧性性能，材料需具有足够的韧性防止脆性断裂，在考虑强度的同时也不能忽略韧性。
(1) 材料的韧性通常用冲击韧性值αk表示。
压力容器用钢的冲击韧性要求
冲击韧性值 αk(N·m/cm2)
20℃ ≥60
-40℃ ≥35
(2)在压力容器设计时还需要考虑钢材的时效韧性
时效就是钢材经冷加工变形后，在室温或较高温度下，冲击韧性随时间变化。通常在200-300℃，冲击韧性值显著降低。一般要求下降率不超过50%。
由于压力容器断裂过程分为在缺陷处形成裂纹和裂纹扩散两个阶段，相应两种防止断裂方法：
(1)选用具有足够韧性的钢材以防止裂纹产生，要求如上表所示
(2)选用韧性更高的材料，以求在裂纹产生后能够阻止裂纹扩展。（要求温度比无塑性转变温度NPT高一定数值，例如元件的设计应力为屈服极限σs一半时，要高17℃）
3 较低的缺口敏感性
制造过程中，开孔和焊接会产生局部应力集中，要求材料有较低的缺口敏感性，以防止产生裂纹
4 良好的加工工艺性能和焊接性能
由于焊接热循环作用，会
(1)降低热影响区材料的韧性、塑性
(2)在焊缝内产生各种缺陷
其中(1)、(2) 均会产生裂纹
在压力容器选材料时需考虑
(1)适当的焊接材料和焊接工艺
(2)材料中碳的当量值(保证材料具有较好的可焊性)
(3)材料具有良好的塑性(碳钢和碳锰钢δs不低于16%，合金钢δs不低于14%)
(4)良好的低倍组织
(5)钢材的分层、非金属夹杂物、气孔、疏松等缺陷尽可能减少(防止裂纹的产生)
二、用以制造高温承压元件的钢管
1 具有良好的高温组织稳定性
长期高温下不发生组织变化
2 具有足够的蠕变强度、持久强度和持久塑性
通常以持久强度为设计依据，保证在蠕变的条件下安全运行
3 具有良好的的高温抗氧化性
要求材料在高温条件下的氧化腐蚀速度小于0.1mm/a
4 具有良好的加工工艺性
要求冷加工性(冷态弯曲)和焊接性
2. 锅炉与压力容器用钢的分类
一、工作温度低于500℃的钢材
碳素钢和低合金结构钢
1 铁素体-珠光体结构钢
屈服强度σs为300-450MPa
16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶强化，结晶强化作用
2 低碳贝氏体类型钢
屈服强度σs为500-700Mpa
14CrMnMoVB延缓奥氏体分解，得到贝氏体，增加强度
3 马氏体型调质高碳钢
屈服强度σs为600Mpa以上
18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低温韧性
二、工作温度高于500℃的钢材
低合金热强钢和奥氏体不锈钢
1 低合金珠光体热强钢
15CrMo和12Cr1MoV，结晶强化，沉淀强化
2 低合金贝氏体热强钢
12Cr2MoWVTiB和12Cr3MoVSiTiB，特点：合金数量多而量少，高温强度高，抗氧化性强
3 奥氏体不锈钢
18-8型铬镍奥氏体不锈钢：1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti，高温强度高，抗氧化性强，且具有很高的韧性和较好的加工工艺性
3. 碳素钢
一、碳素钢中主要成分对性能的影响
1 碳的影响
碳增加，强度增大，塑性减少，可焊性变差，时效敏感性降低
2 锰的影响
脱氧(FeO)脱硫，改善热加工性能
3 硅的影响
脱氧
4 硫的影响
热脆性
5 磷的影响
冷脆性
6氧的影响
降低强度、塑性
7 氮的影响
提高强度、硬度，降低塑性
8 氢的影响
氢脆
二、碳钢的分类
化学成分：高(含碳量在于0.65%)、中(含碳量0.25-0.65%)、低碳钢(含碳量小于0.25%)
用途：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素工具钢
1 普通碳素结构钢
甲类钢：按机械性能供应(A)，钢板，角钢等
2 优质碳素结构钢
按机械性能和化学成分供应
含碳量低：钢板、容器、螺钉、螺母
含碳量中：齿轮、轴
含碳量高：弹簧、钢丝绳
3 碳素工具钢(T)
高硬度和耐磨性，制造刀具、量具、模具
三、锅炉与压力容器常用碳素钢
承压元件主要使用低碳钢，因为塑性、韧性、加工工艺性和可焊性好
(1) 优质碳素结构钢
10号和20号无缝钢管
20号钢含碳量比10号钢多一倍，强度高，屈服极限σs和强度极限σb高20%，时效敏感性低，多采用20号钢
(2) 专用碳素钢
A3g A3R 15g 20g，冲击韧性好，金属表面和内部缺陷少
4. 普通低合金结构钢
低合金钢是在碳素钢的基础上加入少量Si,Mn,Cu,Ti,V,Nb,P等合金元素构成的，它的含碳量较低，多数小于0.2%。其组织多数仍为F+P。由于少量合金元素的加入可以大大提高钢材的强度，并改善了钢材的耐腐蚀性能和低温性能。
低合金钢可轧制成各种钢材，如板材，管材，棒材和型材等。它广泛用于制造远洋轮船、大跨度桥梁，高压锅炉，大型容器，汽车，矿山机械及农业机械等。
大型化工容器材料采用16MnR，生量比碳钢可减轻1/3。用15MnV制造球形贮罐，与碳钢相比节省45%。
焊接
5. 低合金热强钢
在原油加热，裂解，催化设备中，常用到许多能耐高温的钢材。如裂解炉管，要求承受650～800℃高温。
20号钢在540℃下于氧化性气体中，因氧化强度只有50MPa。因为石墨化。
常用的抗氧化钢
——Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr17Ti,Cr25Ni2
热强钢
——12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20
6. 不锈耐酸钢
是不锈钢(耐大气)和耐酸钢(不锈)的总称，
铬不锈钢——1Cr13多用作化工机器中受力大的耐蚀零件，如轴，活塞杆，阀件，螺栓，浮阀等
0Cr13,Cr17Ti F组织，有良好塑性
铬镍不锈钢——1Cr18Ni9 18-8不锈钢
有较高的抗拉强度，较低屈服点，极好的塑性和韧性，焊接性能和冷弯成型性能好，用来制造贮罐，塔器，反应釜，应用最广。
7. 低温用钢
深冷分离，空分，液化气贮罐低温使用。
低温钢平均含碳量0.08～0.18%，单相F组织，加入适量的Mn,Al,Ti,Nb,Cu,V,N等元素改善钢的综合机械性能。
常用低温用钢
1) 低合金低温用钢
16MnDR -40℃ 机械性能优于一般低碳钢
2) 镍钢
2.25% -60℃
3.5% -100℃
9% -200℃
3) 高锰奥氏体钢
15Mn25Al4 其中Mn是形成A的基本元素，Al作为稳定A的元素。
4) 铬镍奥氏体不锈钢
18-8奥氏体不锈钢
国外低温设备用钢，以高铬镍为主，其次用镍钢，铜，铝。
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