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钢材中除主要化学成分Fe铁以外,还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、钛(Ti)、钒(V)等元素,这些元素虽含量很少,但对钢材性能的影响很大。
碳是决定钢材性能的重要元素,它影响到钢材的强度、塑性、韧性等机械力学性能。当钢中含碳量在0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢的强度和硬度提高,塑性和韧性下降;但当含碳量大于1.0%时,随含碳量增加,钢的强度反而下降。一般工程用碳素钢均为低碳钢,即含碳小于0.25%,工程用低合金钢含碳小于0.52%。
钢中有益元素有锰、硅、钒、钛等,控制掺入量可冶炼成低合金钢。钢中主要的有害元素有硫、磷及氧,要特别注意控制其含量。磷是钢中很有害的元素之一,主要溶于铁素体起强化作用。磷含量增加,钢材的强度、硬度提高,塑性和韧性显著下降。特别是温度愈低,对塑性和韧性的影响愈大,从而显著加大钢材的冷脆性。磷也使钢材可焊性显著降低,但磷可提高钢的耐磨性和耐蚀性。硫也是很有害的元素,呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中,降低钢材的各种机械性能。
由于硫化物熔点低,使钢材在热加工过程中造成晶粒的分离,引起钢材断裂,形成热脆现象称为热脆性。硫使钢的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。氧是钢中有害元素,主要存在于非金属夹杂物中,少量熔于铁素体内。非金属夹杂物降低钢的机械性能,特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用。氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变差。
交通道路用钢
(1)钢轨钢
钢轨主要承受机车车辆的压力及冲击载荷,因此,要求有足够的强度和硬度及一定的韧性。通常采用的钢轨钢是平炉和转炉冶炼的碳素镇静钢,这种钢含碳Wc0.6%-0.8%,属于中碳钢和高碳钢,但钢中含锰量WMn较高,在0.6%一1.1%的范围内。
已广泛采用普通低合金钢钢轨,如高硅轨、中锰轨、含铜轨、含钛轨等。普通低合金钢轨比碳素钢轨耐磨、耐腐蚀,使用寿命有很大提高。
(2)造船用钢
造船用钢是指用于制造海船和大型内河船体结构的钢。由于船体结构一般采用焊接方法制造,所以要求造船钢有较好的焊接性能。此外,还要求有一定的强度、韧性和一定的耐低温及腐蚀性能。过去主要采用低碳钢作为造船用钢。已大量采用普通低合金钢,已有的钢种如12锰船、16锰船、15锰钒船等钢种。这些钢种有强度高、韧性好、容易加工和焊接、耐海水腐蚀等综合特性,可成功地用来制造万吨远洋巨轮。
(3)桥梁钢
铁路或公路桥梁承受车辆的冲击载荷,桥梁钢要求有一定的强度、韧性和良好的抗疲劳性能,并且对钢材的表面质量要求较高。桥梁钢常采用碱性平炉镇静钢,成功地采用了普通低合金钢如16锰、15锰钒氮等。
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数据显示2012年1-8月,纳入钢协统计的重点大中型钢铁企业累计销售收入23686.09亿元,比2012年同期下滑6.21%,利税431.22亿元,比2012年同期下滑66.8%,利润总额-31.84亿元,同比下滑104.22%,其中8月钢铁行业的数据尤为“触目惊心”:月销售收入2794.5亿元、利税0.95亿元、利润收入-41.96亿元、盈利状况下滑至年度低点。“种种迹象都看出,钢铁行业总体亏损的局面在不断恶化,纳入钢协统计的80户大中型钢铁企业中,8月份亏损企业数量已经过半,达到44家。”钢铁行业的现状也是特钢行业发展困境的真实写照,但值得庆幸的是,特种钢作为代表未来钢产业发展的重要产品,其市场需求仍值得乐观并有望在未来十年内成迎来黄金发展期,但对于中国特钢行业而言,调整产业结构和推动产业升级已经迫在眉睫。
特钢又称为特种钢或特殊钢,是指那些由于成分、结构、生产工艺特殊而具有特殊物理、化学性能或者特殊用途的钢铁产品,属于传统钢铁产业的一个分支,与普钢相对但两者的用途有着较大差别。
特殊钢是在冶炼过程中加入了较多的合金元素及采取了特殊的生产、加工工艺,特钢的化学成分、组织结构以及机械性能均优于一般钢铁。其晶粒的复杂性高过一般钢铁,从而获得更多的应用领域,故在汽车、机械、化工、船舶、铁路、航空航天、国防军工等对钢材质量要求较高的领域得到广泛。未来随着航空航天、国防军工的发展,以及诸多新兴产业的大发展,特钢的应用领域将持续扩展,需求量也将快速增加。
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