钢材小知识

1、钢中主要化学元素对钢性能的影响是什么?碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点、抗拉强度和硬度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量超过0.23％超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢含碳量一般不超过0.20％。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

硅(Si)：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15—0.30％的硅。

硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用作弹赞钢。

硅量增加，会降低钢的焊接性能。

锰(Mn)。

在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30—0.50％。

锰能提高钢的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，降低钢的焊接性能。

磷（P）：一般情况下磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。

因此通常要求钢中磷含量小于0.045％，优质钢要求更低些。

硫(S)：硫在通常情况下也是有害元素。

使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.045％，优质钢要求更低些。

在钢中加入0.08-0.20％的硫，可以改善切削加工性，通带称易切削钢。

钒(V)：钢中加入钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。

铌(Nb)：铌能细化晶粒，还可改善焊接性能。

铜(Cu)：铜能提高强度和韧性，缺点是在热加工时容易产生热脆，废钢中往往含铜较高。

铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂。

钢中加入少量的铝，可细化品粒，提高冲击韧性。

生铁和钢有什么不同？生铁和钢都是铁与碳的合金（另含有少量的Mn、Si、P、S等其它成分），通常以碳含量的多少来划分，一般含碳≤2％为钢，含碳＞2％为生铁。

生铁和钢在性能上有很大的不同。

生铁具有很高的强度和硬度，但韧性和延展性很差，焊接性能也较差，性脆。

钢不仅具有较高的强度和硬度，而且具有较好的韧性和延展性。

2．钢的退火；将钢加热到—定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。

钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。

退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。

3．钢的正火：正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。

它能消除过共析钢的网状渗碳体，对亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能。

4、钢的淬火：淬火是将钢加热到临界温度以上保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。

淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。

淬火中常用的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。

5．钢的回火：将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。

其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。

回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。

回火多与淬火、正火配合使用。

6、调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。

高温回火是指在500～600℃之间进行回火。

调质可以使钢的强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。

7、什么叫拉力试验？按标准制备的拉力试样，安装在拉力试验机的夹头内，对试样缓慢施加单轴向拉伸应力，直至试样被拉断为止的试验称作拉力试验。

8、什么叫屈服强度？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，产生屈服现象时的最小应力值即为屈服强度。

9、什么叫抗拉强度？试样拉伸时，在拉断前所承受的最大负荷除以原横截丽积所得的应力，称作抗拉强度。

当材料所受的外应力大于其抗拉强度时，将会发生断裂。

10、什么叫强屈比？强屈比即抗拉强度与屈服强度之比值。

强屈比值越高，则该材料的塑性愈佳，抗地震的钢筋一般要求强屈比要大于1.25。

11、什么叫伸长率？试样在拉断后，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。

12、什么叫断面收缩率？试样在拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比叫断面收缩率。

13、什么叫塑性？金属材料在受力破坏前可以经受永久变形的性能称为塑性。

塑性指标通常用伸长率和断面收缩率表示。

伸长率与断面收缩率越高，则塑性越好。

14、什么叫硬度？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。

15、什么是冲击试验？冲击试验是测定材料承受动负荷能力的试验方法之一，以试样断口处的断面积来除冲击试样所耗用的功的值称为冲击功，常用来测定钢的脆性转变温度。

冲击值按试样缺口不同分为U形和V形两种。

桥梁和造船等重要用途的钢种要求做冲击试验。

国标规定普碳钢和低合金钢主要以冲击功来区分钢的等级，不要求冲击功为A级钢（普通钢），符合20℃冲击功要求为B级钢，符合0℃冲击功要求为C级钢，符合-20℃冲击功要求为D级钢，符合-40℃冲击功要求为E级钢。

16、什么是冷热顶锻试验？顶锻试验是检验金属材料在冷或热状态下，承受规定程度的顶锻变形（一般规定顶锻至原试样高度的1／2或1／3）时，其表面质量情况的试验，如无裂缝即认为合格。

17、什么是冷弯曲试验？在室温时，把试样绕规定直径的弯心进行弯曲以检验其韧性和表面质量，弯曲后无缺陷即为合格。

18、炼钢的基本任务是什么?炼钢就是在给定的原料条件下，根据钢种成分要求，冶炼出成分合格、有适当温度的钢水，并将钢水浇铸成组织、尺寸、缺陷合乎要求的钢坯或钢锭。

采用以铁水(或废钢)为主要原料的炼钢过程的主要任务为：(1)脱碳通常炼钢铁水含C较高，所以要通过氧化反应将碳降低到所炼钢种的规定范围。

由于熔池发生碳一氧反应时会产生沸腾、搅动熔池，从而可以起到去除钢中气体和夹杂、加速钢渣反应、均匀成分、均匀温度等作用，所以脱碳又是保证钢高质量要求的必要条件。

(2)去除P、S及其它杂质 P、S对钢质量是有害的，大多数钢号对P、S含量均有严格要求，在炼钢过程中必须采取一系列措施将其去除到所要求的范围内。

许多有色金属对钢质量是有害的，必须在冶炼过程中去除，对一些冶炼过程中无法去除的有色金属，则需要通过控制原料来加以限制。

(3)去除气体及夹杂钢中气体(H、O、N)以及非金属夹杂物(氧化物、硫化物、氮化物等)都直接影响钢坯的表面质量及内在质量，在轧成材后又影响其力学性能及金相组织，因而一方面要从原料、原材料的质量着手，杜绝其来源；另一方面要在冶炼过程中尽量地排除它们。

(4)脱氧和合金化在炼钢过程中因为脱碳反应的需要，要向钢液供氧，就不可避免地使钢含有较多的氧，氧无论是以气体形态还是以氧化物形态存在于钢中都会降低钢的质量，所以，必须在冶炼后期将多余的氧去掉。

在脱氧的同时，还要根据各种钢号的不同要求，使某些合金元素达到规定范围内，因此要加入各种需要的合金，这个过程叫做合金化。

它是炼钢工艺中不可缺少的部分。

(5)保证合适的出钢温度为保证出钢后钢水能顺利地浇注成合格连铸坯，应通过金属氧化放出热量或外加热源等措施将钢液加热到所要求的温度。

(6)成型通过连铸把成分合格的钢水浇铸成质量合格的连铸坯，或用模铸浇成合格的钢锭。

19、我公司采用的是何种炼钢方法？此外还有哪些炼钢法？我公司炼钢采用的是氧气转炉炼钢法。

其特点是以热铁水为主要原料，废钢、铁块等做冷却剂，以吹入气体(氧气)作氧化剂来氧化铁中的元素及杂质，利用铁水中C、Mn、Si、P等元素氧化时发生的化学热及铁水里的物理热作为热源(不外加热源)，炉子可以360°旋转。

目前转炉钢的产量占世界钢产量的60％以上，另外还有电弧炉炼钢法，其钢产量占世界钢产量的30％以上，其它还有：感应炉炼钢法、电渣重熔法、真空自耗电弧冶炼法、等离子熔炼等等，其钢产量不到世界钢产量的1％。

20、目前我公司进行炼钢生产的主要装备有哪些？我公司进行炼钢生产的主要装备有：2座混铁炉，4座转炉（其中2座30吨氧气顶吹转炉、2座60吨顶底复吹转炉），2座60吨LF钢包精炼炉，4台方坯连铸机（其中2台2机2流、2台4机4流，连铸机的浇铸断面为150mm×150mm），3000m3～1.5万m3制氧机5台，3万m3转炉煤气柜1个。

21、简述炼钢厂的工艺流程。

首先将炼铁罐车送来的铁水加进混铁炉储存，一方面保温、均匀成分和温度，另一方面把炼铁和炼钢的节奏衔接起来，随后再将铁水和废钢加入转炉，然后降低氧枪进行吹炼，吹炼过程中加入造渣料石灰、白云石、萤石等，待铁水中的碳降到要求范围，同时温度和P、S符合出钢要求时出钢，在出钢过程中进行脱氧合金化，然后吹氩均匀成分和温度，接着根据钢种要求上连铸或者进LF炉精炼后上连铸，通过连铸将钢水铸成质量合格的连铸坯。

22、什么是顶底复吹转炉？其有什么优点？我公司那几座转炉属于顶底复吹转炉？转炉顶底复合吹炼法是在氧气顶吹转炉炼钢法的基础上，辅以底部吹气，结合顶吹法及底吹法优点的新的转炉炼钢工艺。

转炉顶底复合吹炼法的优点：(1)底部供气加强了熔池搅拌，特别是在吹炼末期，使钢－渣反应进一步接近平衡，熔池中的金属成份和温度均匀。

(2)底部吹入惰性气体时，有利于含碳量较低时脱碳反应的进行。

(3)在整个吹炼过程中，吹炼平稳，渣中FeO低于顶吹转炉。

这样喷溅就小，金属与合金的收得率高，有利于提高供氧强度，生产率高。

我公司目前60吨的3＃、4＃转炉属于顶底复合吹炼转炉，在吹炼的前期和中期底吹氮气，后期切换成吹惰性气体氩气，从而减少钢水增氮。

23、氧气顶吹转炉炼钢由哪些主要设备组成?氧气顶吹转炉炼钢主要设备由转炉及其倾动机构，氧枪及其升降机构，铁水及散状料供应，烟气净化及回收四大系统的设备组成。

转炉及其倾动机构包括转炉炉体、耳轴及托圈、减速机、电动机、制动装置等设备。

氧枪及其升降机构包括氧枪、滑道、升降小车、换枪装置、平衡锤、卷扬等设备。

铁水及散状料供应设备包括混铁炉或者混铁车、地面料仓、提升运输设备，高位料仓，称量料斗、汇总漏斗等设备。

烟气净化及回收系统设备包括烟罩及烟道、各种除尘器和脱水器、风机、煤气柜等设备。

这些设备是维持转炉车间正常生产的主体设备。

24、氧枪的构造是什么样的?吹氧设备包括氧枪、氧枪把持器、氧枪升降机构、换枪装置、氧气及冷却水竹道。

氧枪是关键设备。

氧枪义称为喷枪或吹氧管，由喷头、枪身和枪尾三部分组成。

喷头用紫铜锻造后切削加工而成或铸造成型。

枪身由三层无缝钢管套装在一起组成。

内层管叫中心氧管，是氧气的通道；中层和外层管分别叫中层套管和外层套管，中心氧管和中层套管之间形成的环缝为冷却水的进水通道，中层套管和外层套管之间形成的环缝为冷却水的回水通道。