常用材料分析解析

弹簧钢

1.概述

弹簧钢主要是应有好的弹性，又由于它是在动载荷环境条件下工作的，所以对制造弹簧的材质最主要的应有高的屈服强度；在承受重载荷时不引起塑性变形；应有高的疲劳强度，在载荷反复作用下具有长的使用寿命；并有足够的韧性和塑性，以防在冲击力作用下突然脆断。在碳素钢中碳含量在0.60～0.90%之间的优质钢是制造弹簧的钢种，但碳素弹簧钢的渗透性差，只宜制作小截面的弹簧，大截面的弹簧需要用合金钢制作。在合金钢中由于合金元素的强化作用，可制造弹簧的材质其含碳量可降低到0.5～0.7%。硅、锰、铬、钒是弹簧钢中最常用的合金元素。一般淬火后进行中温回火可获得高的弹性。

(1)生产制造方法：通常采用电炉冶炼，加入脱氧剂硅、铝，注入钢锭模后，通过锻压或轧制，便得到各种形状的钢材

和锻件。

(2)用途：主要用在机车、车辆、汽车、拖拉机、飞机的各种螺旋弹簧和板簧等。

2.主要生产厂及输往国家、地区

我国大连钢厂、上海钢厂、重庆钢厂是生产弹簧钢的主要厂家。目前有少量出口任务，质量稳定。主要输往香港及东南亚等地区。

3.主要进口生产国家

我国目前主要从日本、瑞士、巴西等国进口。进口弹簧钢索赔案中发现的质量问题有：内部裂纹、端部裂纹、锈蚀、麻坑、结疤等；此外短重、短尺问题也曾发生过。因此须加强检验把关。

4.种类

在碳素钢中钢号有65—85号。在合金钢中有

65Mn,55SiMn,60SiMn,50CRV等。

5.规格及外观质量

主要有热轧圆钢、方钢、扁钢及异型截面的弹簧钢钢材。钢材的表面不得有裂纹、折叠、结疤、夹杂、分层和压入的氧化铁皮。

6.化学成分

我国国标、日本工业标准中主要钢号的化学成分如表6—7—27。

7.物理性能

钢材的低倍组织不得有缩孔、裂缝、分层、白点、气泡等缺陷。一般疏松、中心疏松、偏析均不得超过3级。脱碳层深度不应大于直径或厚度的2%。主要钢号的机械性能见表6—7—28。

表6-7-27 我国和日本标准中主要钢号的化学成分指标

表6-7-28 主要钢号的机械性能指标

8.包装

裸装、成捆交货、铁丝或钢带捆扎，并有标牌标明炉号、规格等印记。进出口交货时应附品质证，标明所执行的标准及标准中所规定的各项试验结果。

9.注意事项

由于弹簧制品对脱碳要求严格，淬火时不宜使用高温矽碳棒炉，而采用盐浴炉处理为好。

碳素钢

1. 概述

碳素钢是指碳含量低于2%，并有少量硅、锰以及磷、硫等杂质的铁碳合金。工业上应用的碳素钢碳含量一般不超过1.4%。这是因为含碳量超过此量后，钢表现出很大的硬脆性，并且加工困难，失去生产和使用价值。碳素钢按其质量

不同可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢二类。优质碳素结构钢规定硫、磷的允许含量比普通碳素钢低，所以综合机械性能比普通碳素钢好。

(1)生产制造方法。碳素钢的冶炼通常在转炉、平炉中进行。转炉一般冶炼普通碳素钢，而平炉可以冶炼各种优质钢。近年来氧气顶吹转炉炼钢技术发展很快，有趋势可代替平炉炼钢。将炼好的钢液注入钢锭模，就得到各种钢锭。钢锭经过锻压或轧制后便加工成各种形状的钢材和锻件。钢锭经过压力加工后，能够改善钢的内部组织和夹杂物分布，所以同样成分的钢材要比钢锭的性能优越一些。

(2)用途。碳素钢主要用来制造强度要求不高的机器零件和各种金属构件。广泛应用于机械制造的各个方面。如农业机械、机床、船舶等。它是一种应用最广、用途最大的钢材。

2. 主要生产及输往国家、地区

我国的鞍山钢厂、宝山钢厂、上海钢厂、太原钢厂、重庆钢厂、天津钢厂等是出口碳素钢的主要产地。一般碳素钢多加工成型材，如角钢、扁钢、工字钢等输往日本、香港、东南亚、中东等国家和地区。

3. 主要进口生产国家

我国主要从日本、俄罗斯、德国、东欧等国家进口。与其他钢类相比，碳素钢进口数量最多。进口到货后缺重问题较为突出。收用货部门要加强到货后重量的验收。

4. 种类

碳素钢按含碳量可划分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。高碳钢属于工具钢，详见“工具钢”部分。低碳钢如20号钢一般多用来制作渗碳零件。热处理工艺是先进行渗碳处理，随后进行淬火和低温回火。经这样处理后零件表面具有较高的硬度而心部具有良好的塑性。而中碳钢如45号钢根据使用条件不同，热处理方式也不同。一般做热加工使用的要进行调

质处理，即淬火后高温回火。其他条件使用的可进行正火处理。

5. 规格及外观质量

碳素钢的品种主要有圆钢、扁钢、方钢等。经冷、热加工后钢材的表面不得有裂缝、结疤、夹杂、折叠和发纹等缺陷。尺寸和允许公差必须符合相应品种国家标准的要求。

6. 化学成分

现把国标、日本标准中某些主要钢号的化学成分列举，如表6 ―7―20。

表6-7-20 碳素钢化学成分指标

S30C、S45C钢号中Ni-Cr应小于0.35%，其他国家的标准号有EN10083T―91.ГОСТ1050 等。

7. 物理性能

现把国标、日本标准中某些主要钢号的机械性能如表6―

7 ―21。

表6-7-21 碳素钢物理性能指标

8. 包装

裸装，国产钢按钢号在端部进行涂色，详见GB/T699-88标准规定。

9. 注意事项

碳素钢淬火时通常采用水冷，但对小尺寸的中碳钢，尤其是直径为8―12mm的45号钢淬火时容易产生裂纹，这是一个较为复杂的问题。目前采取的措施是淬火时试样在水中快速搅动，或者采用油冷，可避免出现裂纹。

普通碳素结构钢

又称普通碳素钢。与优质碳素钢相比，对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。我国和某些国家根据交货的保证条件，把普通碳素钢分为三类：甲类钢（A 类钢），只保证力学性能，不保证化学成分，乙类钢（B类钢），只保证化学成分，不保证力学性能；特类钢（C类钢），既保证化学成分，又保证力学性能。特类钢常用于制造较重要的结构件。

钢梁

一、概述

工字钢也称钢梁，是型钢的一种，截面为工字形的长条钢材。其规格以腰高( h)*腿宽(b)*腰厚(d)的毫米数表示，如“工160*88*6”，即表示腰高为160毫米，腿宽为88毫米，腰厚为6毫米的工字钢。

二、主要用途

工字钢广泛用于各种建筑结构、桥梁、车辆、支架、机械等。

三、种类和规格

工字钢分普通工字钢和轻型工字钢，热轧普通工字钢的规格为10-63#。经供需双方协议供应的热轧普通工字钢规格为12-55#。工字钢的规格也可用型号表示，型号表示腰高的厘米数，如工16#。腰高相同的工字钢，如有几种不同的腿宽和腰厚，需在型号右边加a b c 予以区别，如32a# 32b# 32c#等。

四、主要产地

我国主要是包钢、莱钢、武钢、马钢等较少几家钢厂生产。

热轧H型钢