1 第一部分 材料基础知识
一、金属材料的性能： 包括使用性能和加工工艺性能两个方面。 ⒈使用性能——金属材料在使用条件下所表现的性能。它包括材料的物理、化学和力学性能。 ⑴物理、化学性能——密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性、抗氧化性、耐腐蚀性等。 ⑵力学性能——是指金属在外力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能，或金属在外力作用时表现出来的性能。它是反映金属抵抗各种损伤作用能力的大小，是衡量金属材料使用性能的重要指标。力学性能指标主要包括强度、塑性、韧性、硬度和断裂力学等。 ⒉加工工艺性能：材料承受各种冷、热加工的能力。 ⑴冷加工：切削性能等。 达到规定的几何形状和尺寸，公差配合，表面粗糙度等的要求。 ⑵热加工：铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理等。 （液态成形）（塑性变形） （连接） （性能潜力） 二、影响金属材料性能的因素： 化学成分、组织结构及加工工艺等的影响。 ⒈化学成分 ⑴含碳量C%增加，则强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。 ⑵合金元素各有不同的作用： Mn增加可提高强度（但应控制<1.9%），强化元素。 V、Ti、Nb等元素可以细化晶粒，提高韧性及材料致密度。 Mo提高钢的热强性能、在高温时保持足够强度、细化晶粒，防止钢的过热倾向。 Cr、Ni提高钢的热强性能、高温氧化性和耐腐蚀性。 ⑶有害元素：P、S 形成低熔点化学物，导致热脆性和冷脆性，使塑性、韧性下降。 ⑷微量元素Re、稀土元素，综合力学性能有所提高。 ⒉组织结构、晶粒度及供贷状态等。 ①常见的显微组织：
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2 ℃液液＋奥
奥＋渗奥
0.772.11EC
K铁＋奥
铁＋珠珠＋渗723 P1535 A
972 G
奥氏体（A）——强度硬度不高，塑性韧性很好，无磁性。 铁素体（F）——强度硬度低，塑性韧性好。 渗碳体（Fe3C）——硬而脆，随C%增加，强度硬度提高，而塑性韧性下降。 珠光体（P）——性能介于F与Fe3C之间。 马氏体（M）——具有很高的强度和硬度，但很脆；延展性差，易导致裂纹。 魏氏组织——粗大的过热组织，塑性韧性下降，使钢变脆。 带状组织——双相共存的金属材料在热变形时沿主伸长方向呈带状或层状分布的组织。 ②晶粒度：常见1～8级。8级细小而均匀、综合力学性能好。 ③热轧、调质、正火状态供货，以正火状态组织性能最好。 ⒊加工工艺对组织性能影响 冷作变形会带来纤维组织、加工硬化及残余内应力。 热变形会提高材料塑性变形能力及降低变形抗力。 三、金属材料性能方面的名词术语： ⒈强度——金属抵抗永久变形和断裂的能力。常用的强度判据如屈服强度、抗拉强度。 ①屈服强度——当金属材料呈屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点。 上屈服强度ReH、下屈服强度ReL。 ②抗拉强度——试样在屈服阶段之后所能抵抗最大应力。Rm 2、塑性——断裂前材料发生不可逆永久变形能力。常用的塑性判据是伸长率A和断面收缩率Z。 ①伸长率——原始标距的伸长（Lu-Lo）与原始标距（Lo）之比的百分率。
第一部分 钢铁生产基础知识
第一章 钢铁基本概念
钢铁是铁与C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)以及少量的其他元素所组成的合金。其中除Fe(铁)外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。
铁碳合金分为钢与生铁两大类，钢是含碳量为0.03%～2%的铁碳合金。碳钢是最常用的普通钢，冶炼方便、加工容易、价格低廉，而且在多数情况下能满足使用要求，所以应用十分普遍。
含碳量2%～4.3%的铁碳合金称生铁。生铁硬而脆，但耐压耐磨。根据生铁中碳存在的形态不同又可分为白口铁、灰口铁和球墨铸铁。白口铁中碳以Fe3C形态分布，断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料，故又称炼钢生铁。碳以片状石墨形态分布的称灰口铁，断口呈银灰色，易切削，易铸，耐磨。若碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。在铸铁中加入特种合金元素可得特种铸铁，如加入Cr，耐磨性可大幅度提高，在特种条件下有十分重要的应用。
第二章 钢铁生产概述
钢铁作为广泛应用的一种材料，在工业、农业、交通、建筑、国防等方面起着极为重要的作用，是最重要的基础工业，是其他工业发展的物质基础。有了钢铁，就使得中国国民经济的技术改造成为可能。同时，钢铁工业的发展也有赖于煤炭工业、采掘工业、冶金工业、动力、运输等工业部门的发展。钢铁工业与其他工业的关系十分密切，在国民经济中占有极其重要的地位。
目前，许多国家都把发展钢铁工业放在十分重要的地位，并把这种发展与国民经济各部门的发展互相协调起来，保持正常的比例关系。因此，钢铁生产水平也是衡量一个国家现代化水平的重要标志。
钢铁是使用量最大、应用范围最广泛的基础材料是由钢铁本身的来源和性能所决定的。首先，铁的储藏量仅次于铝，且大多以巨大的铁矿床存在于自然界中；铁矿石的冶炼和加工与其他金属的生产相比，具有生产规模大、效率高、质量好、成本低等显著优势；其次，钢铁具有良好的物理、机械和工艺性能，可以轧制、锻造、挤压和冲压成型，还可以车削、焊接和铸造，且将镍、铬、钒、锰等金属作为合金元素加入铁中，可获得具有各种性能的金属材料；另外，钢铁经过热处理能调整其机械性能，可以满足国民经济各方面的需要，且具有良好的可回收性。
钢铁基础知识大全
一、钢材机械性能介绍
1.屈服点（σs）
钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo (MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）
2.屈服强度（σ0.2）
有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
3.抗拉强度（σb）
材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb=
Pb/Fo （MPa）。
4.伸长率（δs）
材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比（σs/σb）
钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
6.硬度
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度（HB） 2 以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
⑵洛氏硬度（HR）
当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：
钢材基础知识
1、 碳素钢的定义及钢中五元素
含碳2%以下的铁碳合金称为钢。
碳素钢中的五元素是指化学成份中的主要组成物，即 C、Si、Mn、S、P（碳、硅、锰、硫、磷）。其次是在炼钢过程中不可避免地会混入气体，含O、H、N（氧、氢、氮）。此外，用铝—硅脱氧镇静工艺中，必然在钢水中含有 Al，当Als（酸溶铝）≥0。020%时， 还有细化晶粒的作用。
2、 钢铁是怎样炼成的？
炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求，调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内，并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允 许限量之下。
炼钢过程实质上是一个氧化过程，炉料中过剩的碳被氧化，燃烧成CO气体逸出，其它Si、P、Mn 等氧化后进入炉渣中。S部份进入 炼渣中，部份则生成SO2排出。当钢水成份和温度达到工艺要求后，即可出钢。为了除去钢中过剩的氧及调整化学成份，可以添加脱氧剂和铁合金或合金元素。
3、 转炉炼钢简介
从鱼雷车运来的铁水经过脱硫、挡渣等处理后即可倒入转炉中作为主要炉料，另加10%
以下的废钢。然后，向转炉内吹氧燃烧，铁 水中的过量碳被氧化并放出大量热量，当探头测得达到预定的低碳含量时，即停止吹氧 并出钢。一般在钢包中需进行脱氧及调整成份操作；然后在钢液表面抛上碳化稻壳防止钢水被氧化，即可送往连铸或模铸工区。
对要求高的钢种可增加底吹氩、RH真空处理、喷粉处理（喷SI—CA粉及变性石灰）可以有效降低钢中的气体与夹杂，并有进一步降 碳及降硫的作用。在这些炉外精炼措施后还可以最终微调成份，满足优质钢材的需求。
4、 初轧
模铸钢锭采取热装、热送新工艺，进入均热炉加热，然后通过初轧机及钢坯连轧机轧成板坯、管坯、小方坯等初轧产品，经过切头、 切尾、表面清理，（火焰清理、打磨）高品质产品则还需对初轧坯进行扒皮和探伤，检验合格后入库。
目前初轧厂的产品有初轧板坯、轧制方坯、氧气瓶用钢坯、齿轮用圆管坯、铁路车辆用车轴坯及塑模用钢等。
