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| 鋼板 |
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中文名稱;鋼板 外文名稱;steel sheet 軋制;熱軋和冷軋 性能;抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕 |
是用鋼水澆注，冷卻後壓制而成的平板狀鋼材。
是平板狀，矩形的，可直接軋制或由寬鋼帶剪切而成。
鋼板按厚度分，薄鋼板<4毫米（最薄0.2毫米），中厚鋼板4~60毫米，特厚鋼板60~115毫米。
鋼板按軋制分，分熱軋和冷軋。
薄板的寬度為500~1500毫米；厚的寬度為600~3000毫米。薄板按鋼種分，有普通鋼、優質鋼、合金鋼、彈簧鋼、不鏽鋼、工具鋼、耐熱鋼、軸承鋼、硅鋼和工業純鐵薄板等；按專業用途分，有油桶用板、搪瓷用板、防彈用板等；按表面塗鍍層分，有鍍鋅薄板、鍍錫薄板、鍍鉛薄板、塑料複合鋼板等。[1]
厚度
厚鋼板的鋼種大體上和薄鋼板相同。在品各方面，除了橋樑鋼板、鍋爐鋼板、汽車製造鋼板、壓力容器鋼板和多層高壓容器鋼板等品種純屬厚板外，有些品種的鋼板如汽車大梁鋼板（厚2.5~10毫米）、花紋鋼板（厚2.5~8毫米）、不鏽鋼板、耐熱鋼板等品種是同薄板交叉的。
另，鋼板還有材質一說，並不是所有的鋼板都是一樣的，材質不一樣，其鋼板所用到的地方，也不一樣。
合金鋼的性能
隨着科學技術和工業的發展，對材料提出了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學性能的要求，碳鋼已不能完全滿足要求。
碳鋼的不足：
(1)淬透性低。一般情況下，碳鋼水淬的最大淬透直徑只有10mm-20mm。
(2) 強度和屈強比較低。如普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa，而低合金結構鋼16Mn的σs則為360MPa以上。40鋼的 σs /σb僅為0.43, 遠低於合金鋼。
(3) 回火穩定性差。由於回火穩定性差，碳鋼在進行調質處理時，為了保證較高的強度需採用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，採用高的回火溫度時強度又偏低，所以碳鋼的綜合機械性能水平不高。
(4) 不能滿足特殊性能的要求。碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。
合金鋼的分類
按合金元素含量多少，分為：
低合金鋼（合金元素總量低於5%）、
中合金鋼（合金元素總量為5%-10%）
高合金鋼（合金元素總量高於10%）。
按所含的主要合金元素，分為：
鉻鋼（Cr-Fe-C)鉻鎳鋼（Cr-Ni-Fe-C)
錳鋼（Mn-Fe-C)
硅錳鋼（Si-Mn-Fe-C)
按小試樣正火或鑄態組織，分為：
珠光體鋼
鐵素體鋼
奧氏體鋼
萊氏體鋼
按用途分為：
合金工具鋼
特殊性能鋼
相互作用
合金元素與鐵、碳的相互作用
合金元素加入鋼中後，主要以三種形式存在鋼中。即：與鐵形成固溶體；與碳形成碳化物；在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物。
1. 溶於鐵中
幾乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入鐵中, 形成合金鐵素體或合金奧氏體, 按其對α-Fe或γ-Fe的作用, 可將合金元素分為擴大奧氏體相區和縮小奧氏體相區兩大類。
擴大γ相區的元素—亦稱奧氏體穩定化元素, 主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等, 它們使A3點(γ-Fe α-Fe的轉變點)下降, A4點( γ-Fe的轉變點)上升, 從而擴大γ-相的存在範圍。其中Ni、Mn等加入到一定量後, 可使γ相區擴大到室溫以下, 使α相區消失, 稱為完全擴大γ相區元素。另外一些元素(如C、N、Cu等), 雖然擴大γ相區, 但不能擴大到室溫, 故稱之為部分擴大γ相區的元素。
縮小γ相區元素——亦稱鐵素體穩定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它們使A3點上升, A4點下降(鉻除外, 鉻含量小於7%時, A3點下降; 大於7%後,A3點迅速上升), 從而縮小γ相區存在的範圍, 使鐵素體穩定區域擴大。按其作用不同可分為完全封閉γ相區的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分縮小γ相區的元素(如B、Nb、Zr等)。
2. 形成碳化物合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小, 可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。
常見非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它們基本上都溶於鐵素體和奧氏體中。常見碳化物形成元素有：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的穩定性程度由弱到強的次序排列)，它們在鋼中一部分固溶於基體相中，一部分形成合金滲碳體, 含量高時可形成新的合金碳化合物。
低合金結構鋼
（亦稱普通低合金鋼、HSLA）
1. 用途
主要用於製造橋樑、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結構等。
2. 性能要求
(1) 高強度：一般其的屈服強度在300MPa以上。
(2) 高韌性：要求延伸率為15%～20%，室溫衝擊韌性大於600kJ/m～800kJ/m。 對於大型焊接構件，還要求有較高的斷裂韌性。
(3) 良好的焊接性能和冷成型性能。
(4) 低的冷脆轉變溫度。
(5) 良好的耐蝕性。
3. 成分特點
(1) 低碳：由於韌性、焊接性和冷成形性能的要求高，其碳含量不超過0.20%。
(2) 加入以錳為主的合金元素。
(3) 加入鈮、鈦或釩等輔加元素：少量的鈮、鈦或釩在鋼中形成細碳化物或碳氮化物，有利於獲得細小的鐵素體晶粒和提高鋼的強度和韌性。
此外，加入少量銅（≤0.4%）和磷（0.1%左右）等，可提高抗腐蝕性能。加入少量稀土元素，可以脫硫、去氣，使鋼材淨化，改善韌性和工藝性能。
4. 常用低合金結構鋼
16Mn是我國低合金高強鋼中用量最廣泛最多、產量最大的鋼種。使用狀態的組織為細晶粒的鐵素體—珠光體，強度比普通碳素結構鋼Q235高約20%～30%，耐大氣腐蝕性能高20%～38%。
15MnVN 中等級別強度鋼中使用最多的鋼種。強度較高，且韌性、焊接性及低溫韌性也較好，被廣泛用於製造橋樑、鍋爐、船舶等大型結構。
強度級別超過500MPa後，鐵素體和珠光體組織難以滿足要求，於是發展了低碳貝氏體鋼。加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利於空冷條件下得到貝氏體組織，使強度更高，塑性、焊接性能也較好，多用於高壓鍋爐、高壓容器等。
5. 熱處理特點
這類鋼一般在熱軋空冷狀態下使用，不需要進行專門的熱處理。使用狀態下的顯微組織一般為鐵素體+索氏體。
合金滲碳鋼
1. 用途
主要用於製造汽車、拖拉機中的變速齒輪，內燃機上的凸輪軸、活塞銷等機器零件。這類零件在工作中遭受強烈的摩擦磨損，同時又承受較大的交變載荷，特別是衝擊載荷。
2. 性能要求
(1) 表面滲碳層硬度高，以保證優異的耐磨性和接觸疲勞抗力，同時具有適當的塑性和韌性。
(2) 心部具有高的韌性和足夠高的強度。心部韌性不足時，在衝擊載荷或過載作用下容易斷裂；強度不足時，則較脆的滲碳層易碎裂、剝落。
(3) 有良好的熱處理工藝性能 在高的滲碳溫度（900℃～950℃）下，奧氏體晶粒不易長大，並有良好的淬透性。
3. 成分特點
(1)低碳：碳含量一般為0.10%～0.25%，使零件心部有足夠的塑性和韌性。
(2) 加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。
(3) 加入阻礙奧氏體晶粒長大的元素：主要加入少量強碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成穩定的合金碳化物。
4.鋼種及牌號
20Cr低淬透性合金滲碳鋼。這類鋼的淬透性低，心部強度較低。
20CrMnTi中淬透性合金滲碳鋼。這類鋼淬透性較高、過熱敏感性較小，滲碳過渡層比較均勻，具有良好的機械性能和工藝性能。
18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金滲碳鋼。這類鋼含有較多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韌性和低溫衝擊韌性。
5. 熱處理和組織性能
合金滲碳鋼的熱處理工藝一般都是滲碳後直接淬火，再低溫回火。 熱處理後，表面滲碳層的組織為合金滲碳體+回火馬氏體+少量殘餘奧氏體組織，硬度為60HRC～62HRC。心部組織與鋼的淬透性及零件截面尺寸有關，完全淬透時為低碳回火馬氏體，硬度為40HRC～48HRC；多數情況下是屈氏體、回火馬氏體和少量鐵素體，硬度為25HRC～40HRC。心部韌性一般都高於700KJ/m2。
合金調質鋼
1. 用途
合金調質鋼廣泛用於製造汽車、拖拉機、機床和其它機器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連杆、螺栓等。
2. 性能要求
調質件大多承受多種工作載荷，受力情況比較複雜，要求高的綜合機械性能，即具有高的強度和良好的塑性、韌性。合金調質鋼還要求有很好的淬透性。但不同零件受力情況不同，對淬透性的要求不一樣。
3. 成分特點
(1) 中碳：碳含量一般在0.25%～0.50%之間，以0.4%居多；
(2) 加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：這些合金元素除了提高淬透性外，還能形成合金鐵素體，提高鋼的強度。如調質處理後的40Cr鋼的性能比45鋼的性能高很多；
(3) 加入防止第二類回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn的合金調質鋼，高溫回火慢冷時易產生第二類回火脆性。在鋼中加入Mo、W可以防止第二類回火脆性，其適宜含量約為0.15%～0.30%Mo或0.8%～1.2%的W。
45鋼與40Cr鋼調質後性能的對比
鋼號及熱處理狀態 截面尺寸/ mm sb/ MPa ss/MPa d5/ % y/% ak/kJ/m2
45鋼 850℃水淬, 550℃回火 f50 700 500 15 45 700
40Cr鋼 850℃油淬, 570℃回火 f50 (心部) 850 670 16 58 1000
4. 鋼種及牌號
(1)40Cr低淬透性調質鋼：這類鋼的油淬臨界直徑為30mm～40mm，用於製造一般尺寸的重要零件。
(2)35CrMo中淬透性合金調質鋼：這類鋼的油淬臨界直徑為40mm～60mm,加入鉬不僅可提高淬透性，而且可防止第二類回火脆性。
(3)40CrNiMo高淬透性合金調質鋼：這類鋼的油淬臨界直徑為60mm-100mm，多半是鉻鎳鋼。鉻鎳鋼中加入適當的鉬，不但具有好的淬透性，還可消除第二類回火脆性。
5. 熱處理和組織性能
合金調質鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火（調質處理）。合金調質鋼淬透性較高，一般都用油，淬透性特別大時甚至可以空冷，這能減少熱處理缺陷。
合金調質鋼的最終性能決定於回火溫度。一般採用500℃-650℃回火。通過選擇回火溫度，可以獲得所要求的性能。為防止第二類回火脆性，回火後快冷（水冷或油冷），有利於韌性的提高。
合金調質鋼常規熱處理後的組織是回火索氏體。對於表面要求耐磨的零件（如齒輪、主軸），再進行感應加熱表面淬火及低溫回火，表面組織為回火馬氏體。表面硬度可達55HRC～58HRC。
合金調質鋼淬透調質後的屈服強度約為800MPa, 衝擊韌性在800kJ/m2心部硬度可達22HRC～25HRC。若截面尺寸大而未淬透時，性能顯著降低。
參考來源