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钢材物理检测基础知识一、钢铁的生产（一）炼铁1、原料：a铁矿石：赤铁矿Fe2O3 、磁铁矿 Fe3O4 、 褐铁矿 2Fe2O3-3H2O、 菱铁矿FeCO3 对其要求： 含铁量高 有害杂质少，如：S、P、Zn、As 还原性好 具有必要的强度 颗粒要适中 b燃料：主要是焦炭C溶剂： 石灰石、白云石、荧石要求： 碱性MgO、CaO含量高。 具有比较高的机械强度与适当的粒度及少的P、S杂质。2、基本原理及过程原理：1、燃料的燃烧：C + O2 = CO2+36.6 MJ的热2C + O2 = 2CO+237 MJ的热2、高炉内的还原反应3Fe2O3 + C = 2Fe3O4 + COFe3O4 + C = 3FeO + COFeO + C = Fe+ CO整个过程是还原过程（二）炼钢：钢的定义：以铁为主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其它元素的材料。原因：生铁中含碳量高（2%），并含有许多杂质（如：Si、Mn、S、P）。因此铁很脆，延展性差，无法进行压力加工，不易焊接，所以需在高温下加O2，去除有害元素及杂质，并添加必要的合金元素，使其得到一定成份和一定性质的铁碳合金钢，氧化过程。2、基本原理S + O2 = SO24P + 5O2 = 2P2O5加O2还要脱氧，因为2Fe + O2= 2FeO生成FeO所以加入有用的Si、Mn、AL等。2FeO + Mn = MnO2 + 2Fe2FeO + Si = SiO2 + 2Fe3FeO + 2AL = AL2O3 + 3Fe完全脱氧的钢叫镇静钢；不完全脱氧的钢叫半镇静钢；介于于两者之间的叫半镇静钢。二、钢的分类及牌号表示法：1、按化学成分分类：依据GB/T 13304.1-2008钢分类 按化学成分分类GB/T 13304.2-2008钢分类 按主要质量等级和主要性能或使用特性分类按化学成分分类：非合金、低合金、合金钢。2、基本原则 当标准、技术条件或订货单对钢的熔炼分析化学成分规定最小值或范围时，应以最小值作为规定含量进行分类。 当标准、技术条件或订货单对钢的熔炼分析化学万分规定最大值时，应以最大值的0.7倍作为规定含量进行分类。 在没有标准技术条件或订货合同规定的化学万分时，应按生产报出的熔炼分析值作为规定含量进行分类；在特殊情况下，只有钢的成品分析值时，可按成品分析值作为规定含量进行分类，但当处在两类临界情况下，要考虑化学成分允许偏差的影响，对钢的原来预定的原来预定的类别应准确地予以证明。 标准、技术条件或订货单中规定的或在钢中实际存在的不作为合金化元素有意加入钢中的残余元素含量，不应作为规定含量对钢进行分类。 对每一种合金元素，规定的、计算的或实际的熔炼分析值（以质量分数表示），均应表示到与表1所示界限值的小数点相同位数。3、分类方法 表1中所列的任一元素，按2确定的每个元素规定含量的质量分数，处于表1中所列非合金钢、低合金钢或合金钢相应元素的界限范围内时，这些钢分别为非合金钢、低合金钢或合金钢。 当Cr、Cu、Mo、Ni四种元素，有其中两种、三种或四种元素同时规定在钢中时，对于低合金钢，应同时考虑这些元素中每种元素的规定含量；所有这些元素的规定含量部种，应不大于表1中规定的两种、三种或四种元素中每种元素最高界限值总和的70%。如果这些元素规定含量总和大于表1中规定的元素中每种元素最高界限值总和的70%，即使这些元素每种元素的规定含量低于规定的最高界限值，也应划入合金钢。示例:某一产品标准中规定某一牌号的熔炼分析化学成分(质量分数)分别为:Cr:0.40%-0.49%、Ni：0.40%-0.49%、Mo：0.05%-0.08%、Cu：0.35%-0.45%；其余为残余元素。首先，该牌号Cr、Ni、Mo、Cu“规定含量总和”与“每种元素最高界限值总和的70%”比较（以质量分数表示）。该牌号Cr、Ni、Mo、Cu“规定含量总和”为：0.40% + 0.40% + 0.05% + 0.35% = 1.20%表1中低合金钢Cr、Ni、Mo、Cu“最高界限值总和的70%”为（0.50% + 0.50% + 0.10% + 0.50%）70% = 1.12%显然，Cr、Ni、Mo、Cu四种元素的“规定含量总和”（ 1.20%）大于该四种元素“最高界限值总和的70%”（ 1.12%）。从这方面讲，该牌号已超出“低合金钢”的规定范围，应列入“合金钢”。 本部分的原则也适用于Nb、Ti、V、Zr四种元素。表1非合金钢、低合金钢和合金钢元素规定含量界限值合金元素合金元素规定含量界限值（质量分数）%非合金钢低合金钢合金钢Al0.100.10B0.00050.0005Bi0.100.10Cr0.300.30-0.500.50Co0.100.10Cu0.100.10-0.500.50Mn1.001.00-1.401.40Mo0.050.05-0.100.10Ni0.300.30-0.500.50Nb0.020.02-0.060.06Pb0.400.40Se0.100.10Si0.500.50-0.900.90Te0.100.10Ti0.050.05-0.130.13W0.100.10V0.040.04-0.120.12Zr0.050.05-0.120.12La系（每一种元素）0.020.02-0.050.05其他规定元素（S、P、C、N除外）0.050.05因为海关关税的目的而区分非合金钢、低合金钢和合金钢时，除非合同或订单中另有协议，表中Bi、Pb、Se、Te、La系和其他规定元素（S、P、C和N除外）的规定界限值可不予考虑。注1：La系元素含量，也可作为混合稀土含量总量。注2：表中“”表示不规定，不作为划分依据。三、钢的成分及其性能的分类钢除了Fe、C外，含有一些其它元素。（1）常存元素（由原料及冶炼过程，本身带到钢的，对钢大多数不利）：Si、S 、N、O、H、P（2）合金元素（为改善钢的组织与性能）：Si、Mn、Cr、Ni1、硫（S）的影响由生铁（Fe）及燃料带入钢中的，主要以FeS形式存在。由于其以网状分布于奥氏体晶界上，由熔点较低，易熔化（100以下），使晶粒失去牢固的联系，使钢在承受外力或内部应力时沿晶界开裂，影响钢的热加工性能与焊接性能，叫“热脆”，但其钢易切削。2、磷（P）的影响由生铁带入，溶于铁素体，提高钢的强度与硬度，但使钢的塑性、韧性显著降低，称为“冷脆”。3、锰（Mn）的影响提高强度与硬度，但作用以常存元素时，不明显。4、硅（Si）的影响提高钢的强度、硬度、弹性，但对钢的冲压性能不利。5、氧（O）的影响恶化钢的热加工性能与焊接性能引起热脆。6、氮（N）的影响提高钢的强度、硬度，但塑性、韧性则显著降低。7、氢（H）的影响塑性、韧性降低引起“氢脆”。引起“白点”即内部小裂纹。8、碳（C）的影响随着含碳量的增加，硬度是在逐渐增大,而塑性是在逐渐降低,强度是先增加,当碳含量达到1.0%左右时,强度也达到最高值,随后又逐惭下降。四、力学性能：1、概念：在承受外力时所表现出来的特征，或材料对变形和破裂的抗力。包括：静载荷下的弹性强度、塑性与硬度，动载荷下的冲击韧性，交变载荷下的疲劳强度、高温强度、断裂韧性。2、拉伸：在加工件上，沿试样长度方向，缓慢施加载荷，有弹性变形、塑性变形、断裂三阶段。几点说明：（1）、加工件可以制作成长加工件与短加工件两种形式，试件的长短用横截面F来计算出来，长试件为11.3F,短试件为5.65F。（2）、计算线材的屈服强度与抗拉强度所用的横截面是用公称横截面，而非实际的横截面，在标准中无均可查出来。（3）、实际操作中，屈服强度的力点要以表盘第二次出现回指针时记数。 3、硬度：指材料表面局部区域抵抗变形或抵抗破裂的能力，表征材料的弹性、塑性、加工硬化、强度、韧性与一系列不同物理量的一种综合性能指标。硬度分类：压痕、刻痕、回弹常现的有：布氏硬度：HB 洛氏硬度：主要是HRA（还有HRB、HRC二种表示形式）4、冲击韧性：材料产生断裂时所需的功耗。表示材料在动载荷作用下断裂时所消耗的功，它包括弹性变形、塑性变形到产生裂纹，直至断裂所有能量消耗的总和。5、疲劳强度：交变载荷下，材料承受的交变应力可以是拉伸压缩、反复弯曲、反复扭转或这些应力叠加的复合应力。材料抵抗疲劳破坏的能力。叫疲劳强度。如：齿轮、车轴6、还有高温强度、持久强度、断裂韧性等不再陈述。钢材检测实际测试题一、填空题：（30分）1、炼铁的原料有铁矿石、（ ）、（ ）。2、炼铁是（ ）反应，炼钢是（ ）反应。3、赤铁砂的主要成分是（ ），磁铁砂的主要成分是（ ）。4、完全（ ）的钢叫镇静钢，不完全脱氢的钢叫（ ）钢。5、按化学成分分类，钢分为（ ）、（ ）及合金钢三类。6、硫对钢的影响主要是造成（ ），（ ）元素时对钢造成“冷脆”。7、钢中随着碳含量增加，（ ）也增大，而（ ）却降低。8、生铁很脆，延展性（ ），无法进行加工，不易（ ）。9、用于计算抗拉强度所用的截面积是（ ）。10、用于伸长率检测的长试件，取样的长短，按（ ）公式计算得出。二、判断题：（20分）1、炼铁是氧化过程，炼钢是还原过程。2、合金钢中的合金元素含量比非合金的高。3、Mn能提高钢的强度与硬度。4、Si降低钢的强度与硬度。5、H使钢的塑性、韧性提高，引起“氢脆”。6、钢材的强度是随着含碳量的增加而增加的。7、硬度