特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的专用钢,如不锈钢、耐热钢、耐磨钢、低温钢等。这些钢往往用在特殊工况条件下,故应具有某些特殊的性能。
1.不锈钢
不锈钢是指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢,又称不锈耐酸钢。实际应用中,常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢,而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异,前者不一定耐化学介质腐蚀,而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。
不锈钢常按组织状态分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体(双相)不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。图4-18为食品级奥氏体不锈钢——304不锈钢。另外,不锈钢还可按成分分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。常用不锈钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途见表4-10。
图4-18 304不锈钢
2.耐热钢
耐热钢是指在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。耐热钢按其性能可分为抗氧化钢(或称高温不起皮钢)和热强钢两类。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性,但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢按其正火组织可分为奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢及珠光体耐热钢等。
耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外,根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性,以及一定的组织稳定性。常用耐热钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途见表4-11。
表4-10 常用的不锈钢牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途(摘自GB/T 1299——2014)
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表4-11 常用耐热钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途(摘自GB/T 1221——2007)
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3.耐磨钢
耐磨钢是耐磨损性能强的钢铁材料的总称,是当今耐磨材料中用量最大的一种。耐磨钢种类繁多,大体上可分为高锰钢,中、低合金耐磨钢,铬钼硅锰钢,耐气蚀钢,耐磨蚀钢以及特殊耐磨钢等。一些通用的合金钢如不锈钢、轴承钢、合金工具钢及合金结构钢等也都在特定的条件下作为耐磨钢使用,由于它们来源方便、性能优良,故在耐磨钢的使用中也占有一定的比例。
耐磨钢广泛用于矿山机械、煤炭采运、工程机械、农业机械、建材、电力机械、铁路运输等部门。例如,球磨机的钢球、衬板,挖掘机的斗齿、铲斗,各种破碎机的轧臼壁、齿板、锤头,拖拉机和坦克的履带板,风扇磨机的打击板,铁路辙叉,煤矿刮板输送机用的中部槽中板、槽帮、圆环链,推土机用的铲刀、铲齿,大型电动轮车斗用的衬板,石油和露天铁矿穿孔用的牙轮钻头等,如图4-19所示。常用耐磨钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途见表4-12。
图4-19 耐磨钢的应用
表4-12 常用耐磨钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途(摘自GB/T 5680—2010)
案例释疑
分析:车用钢铁材料的一般要求是具有高纯净度、对夹杂物的形态加以控制、良好的性能稳定性和高的表面质量。性能要求具体有:高的加工硬化指数,良好的涂覆性能和焊接性能,良好的扩孔和成型性能,高强度钢的延迟断裂性能和屈强比等。因此汽车车身用高强度钢板越来越多,如图4-20所示。高强度钢板的使用减轻车身质量10%,节约6%油耗。除了高强度钢板,车身用钢铁材料还有以下几种:
图4-20 汽车车身高强度钢板及高强度部件
(1)低强度钢(又称软钢):成本低廉,强度低,但具有较好的成型性能,主要用在受力较小的门板等部位。
(2)常规高强度钢:包括高强低合金钢、CMn钢、BH钢(烘烤硬化钢)、高强IF钢等,一般用在汽车外板内板等部位。
(3)第一代至第三代先进高强度钢:包括DP钢(双相钢)、CP钢(复相钢)、TRIP(应变诱发塑性钢)、马氏体钢、TWIP钢(孪晶诱发不锈钢)、X-IP系列钢等,主要用在车身内蒙保险杠、横梁、边梁、支架和发动机框架等处。
技能提升
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