一級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)輔導(dǎo):碳素結(jié)構(gòu)鋼的定義與分類

字號:

一、 我國標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定
    根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13304-1991《鋼分類》,碳素結(jié)構(gòu)鋼屬于非合金鋼,是非合金鋼中的一種。非合金鋼還 包括優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、碳素彈簧鋼、易切削碳素鋼,以及其他一些具有特殊性能和用途的鋼。
    (一) 按化學(xué)成分非合金鋼各元素規(guī)定含量的界限值如表1-1-1所示。對鋼規(guī)定的任一元素的規(guī)定含量符合表中 所列相應(yīng)元素的界限范圍時,這些鋼不非合金鋼。
    當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件或訂貨單中對鋼的熔煉分析化學(xué)成分規(guī)定最低值或范圍時,應(yīng)以最低值作為規(guī)定時進(jìn)行分類;若規(guī)定值時,應(yīng)以值的0.7倍作為規(guī)定含量進(jìn)行分類。
    根據(jù)GB/T 700-1988《碳素結(jié)構(gòu)鋼》化學(xué)成分的規(guī)定,其所包括的各種牌號鋼均屬于非合金鋼。
    (二) 按質(zhì)量等級非合金鋼分為普通質(zhì)量非合金鋼、優(yōu)質(zhì)非合金鋼和特殊質(zhì)量非合金鋼。根據(jù)GB/T 700-1988的有關(guān)規(guī)定,其所包括的A、B等級的鋼屬于普通質(zhì)量非合金鋼;C、D等級的鋼屬于優(yōu)質(zhì)非合金鋼。
    普通質(zhì)量非合金鋼是指不規(guī)定生產(chǎn)過程中需要特別控制質(zhì)量要求的,并應(yīng)同時符合下列4種條件的鋼。
    (1) 鋼為非合金化的(符合對非合金鋼的合金元素規(guī)定含量界限值的規(guī)定);
    (2) 不規(guī)定熱處理(退火、正火、消除應(yīng)力及軟化處理不作為熱處理);
    (3) 如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件中有規(guī)定,其特性值應(yīng)符合下列條件:
    碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值 ≥ 0.10%;
    硫或磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值 ≥ 0.045%;
    氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值 ≥ 0.007%;
    抗拉強(qiáng)度最低值 ≤ 690MPa;
    屈服點(diǎn)或屈服強(qiáng)度最低值 ≤ 360MPa;
    伸長率最低值(Lo=5.65 Fo ) ≤ 33%;
    彎心直徑最低值 ≥ 0.5*試件厚度;
    沖擊功最低值(20℃,V型,縱向標(biāo)準(zhǔn)試樣) ≤ 27J;
    洛氏硬度值(HRB) ≥ 60。
    注:力學(xué)性能的規(guī)定值是指用厚度為3--16mm鋼料縱向或橫向試樣測定的性能。
    (4) 未規(guī)定其他質(zhì)量要求。
    優(yōu)質(zhì)非合金鋼是指除普通質(zhì)量非合金鋼和特殊質(zhì)量非合金鋼以外的非合金鋼。在生產(chǎn)過程中需要特別控制質(zhì)量(例如控制晶粒度,降低硫、磷含量,改善表面質(zhì)量或增加工藝控制等),以達(dá)到比普通質(zhì)量非合金鋼特殊的質(zhì)量要求(例如良好的抗脆斷性能,良好的冷成形性能等),但這種鋼的生產(chǎn)控制不如特殊質(zhì)量非合金鋼嚴(yán)格(如不控制淬透性)。
    特殊質(zhì)量非合金鋼是指生產(chǎn)過程中需要特別嚴(yán)格控制質(zhì)量的性能(例如控制淬透性和純潔度)的非合金鋼,應(yīng)符合下列條件。 本文來源:考試大網(wǎng)
    (1) 鋼材要經(jīng)熱處理并至少具有下列一種特殊要求的非合金鋼(包括易切鋼和工具鋼):
    ① 要求淬火和回火,或模擬表面硬化狀態(tài)下的沖擊性能;
    ② 要求淬火或淬火和回火后的淬硬層深度或表面硬度;
    ③ 要求限制表面缺限,比冷鐓和冷擠壓用鋼的規(guī)定更嚴(yán)格;
    ④ 要求限制非金屬夾雜物含量和(或)要求內(nèi)部材質(zhì)均勻性。
    (2) 鋼材不進(jìn)行熱處理并至少應(yīng)具有下述一種特殊要求的非合金鋼:
    ① 要求限制非金屬夾雜物含量和(或)內(nèi)部材質(zhì)均勻性,例如鋼板抗層狀撕裂性能。
    ② 要求限制磷含量和(或)硫含量值,并符合如下規(guī)定:
    熔煉分析值 ≤ 0.020%;
    成品分析值 ≤ 0.025%。
    ③ 要求殘余元素的含量同時作如下限制:
    銅熔煉分析質(zhì)量分?jǐn)?shù) ≤ 0.10%;
    鈷熔煉分析質(zhì)量分?jǐn)?shù) ≤ 0.05%;
    釩熔煉分析質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤ 0.05%。
    ④ 表面質(zhì)量的要求比冷鐓和冷擠壓用鋼的規(guī)定更嚴(yán)格。
    (3)具有規(guī)定的電磁性能的鋼。
    (三) 按主要性能及使用特性分,GB/T 700-1988所包括的碳素結(jié)構(gòu)鋼主要屬于以規(guī)定最低強(qiáng)度為主要特性的非合金鋼,是需要保證鋼的強(qiáng)度特性的工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)用的非合金鋼。這類鋼要求限制最低抗拉強(qiáng)度、最低屈服強(qiáng)度,并具有一定的綜合力學(xué)性能和工藝性能。
    二、 國外和國際(ISO)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定
    (一) 國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)的規(guī)定
    根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4948-1:1982《鋼分類-第1部分:根據(jù)化學(xué)成分鋼分為非合金鋼和合金鋼》的規(guī)定,根據(jù)鋼的化學(xué)成分分為非合金鋼和合金鋼。非合金鋼與合金鋼中元素含量界限值如表1-1-3所示。對于表中所列的所有元素,規(guī)定的鋼中每個元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比表中所列相應(yīng)元素小時,這種鋼為非合金鋼。 采集者退散
    對表中列出元素的熔煉分析僅規(guī)定了最低值和范圍時,應(yīng)根據(jù)最低值進(jìn)行分類。
    當(dāng)錳的熔煉分析僅規(guī)定值時,應(yīng)根據(jù)該值進(jìn)行分類。
    除錳以外的其他元素,僅規(guī)定熔煉分析值時,取該值的0.7倍進(jìn)行分類。
    根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4948-2:1981《鋼分類—第2部分:非合金鋼和合金鋼按主要質(zhì)量級別和主要性能及使用特性的分類》的規(guī)定,按主要質(zhì)量級別非合金鋼分為普通鋼(base steel)、非合金優(yōu)質(zhì)鋼(unalloyedquality steel)和非合金特殊鋼(unalloyed special steel)。
    普通鋼是指不規(guī)定在生產(chǎn)中需特別控制質(zhì)量要求的鋼,并應(yīng)同時滿足下列4個條件:
    (1) 鋼是非合金化的。
    (2) 不規(guī)定進(jìn)行熱處理(例如消除應(yīng)力處理、軟化處理、退火或正火, 不作為熱處理)。
    (3) 如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件中有規(guī)定,其特性值應(yīng)符合以下條件:
    抗拉強(qiáng)度最低值 ≤ 690MPa;
    屈服強(qiáng)度最低值 ≤ 360MPa;
    伸長率最低值(Lo=5d) ≤ 26%;
    彎心直徑最低值 ≥1*試樣厚度;
    沖擊功最低值(20C,ISOV型缺口,縱向) ≤27J;
    洛氏硬度值(HRB) ≥ 60;
    碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值 ≥ 0.10%;
    磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值 ≥ 0.050%;
    硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值 ≥ 0.050%;
    氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值 ≥ 0.007%。
    注:上述力學(xué)性能為3—16mm厚度鋼材性能,并適用于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件規(guī)定的橫向或縱向試樣。
    (4) 未規(guī)定其他質(zhì)量要求
    非合金優(yōu)質(zhì)鋼是指在生產(chǎn)過程中與普通鋼比較需要特別加以控制(例如控制晶粒度、減少硫和磷的含量、改善表面質(zhì)量或增加生產(chǎn)控制等),以達(dá)到特殊的質(zhì)量要求,如良好的抗脆斷性能、良好的冷成形性能等。但這種鋼的生產(chǎn)控制不如要求控制淬透性的經(jīng)典的非合金特殊鋼那樣嚴(yán)格。
    非合金優(yōu)質(zhì)鋼是不包括在普通鋼和非合金特殊鋼的鋼。
    非合金特殊鋼是指生產(chǎn)中要求與生產(chǎn)控制淬透性的經(jīng)典非合金特殊鋼一樣專門加強(qiáng)質(zhì)量控制的鋼。下列非合金 鋼為特殊鋼:
    (1) 所有預(yù)定要熱處理,至少具有下述特性之一要求的非合金鋼(包括易切鋼和工具鋼):
    ① 在淬火和回火,或模擬的表面硬化狀態(tài)的沖擊性能要求。
    ② 在淬火或淬火和回火后的硬化深度或表面硬度的要求。
    ③ 限制表面缺陷的要求。
    ④ 要求限制非金屬夾雜物含量和(或)要求內(nèi)部均勻性。
    (2) 所有不進(jìn)行熱處理,至少應(yīng)具有下述特性之一要求的非合金鋼:
    ① 限制非金屬夾雜含量和(或)內(nèi)部均勻性的要求,例如鋼板抗層狀撕裂性能。
    ② 磷含量和(或)硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)限定如下:
    熔煉分析 ≤ 0.020%
    成品分析 ≤ 0.025%
    ③ 殘余元素含量同時作如下限制:
    銅熔煉分析質(zhì)量分?jǐn)?shù) ≤ 0.10%
    鈷熔煉分析質(zhì)量分?jǐn)?shù) ≤ 0.05%
    釩熔煉分析質(zhì)量分?jǐn)?shù) ≤ 0.05%
    ④ 表面質(zhì)量要求比冷鐓和冷擠壓用鋼的規(guī)定更嚴(yán)格。
    (3) 具有規(guī)定的電磁性能的鋼。
    按主要特性非合金鋼分類如下:
    (1) 規(guī)定抗拉強(qiáng)度(Re)、屈服強(qiáng)度(Rm)的布氏硬度(HBS)為主要特性的非合金鋼。
    (2) 規(guī)定最小拉強(qiáng)度(Re)、最小服強(qiáng)度(Rm)為主要特性的非合金鋼。
    (3) 以碳含量為主要特性的非合金鋼(非合金易切鋼、非合金工具鋼除外)。
    (4) 非合金易切鋼。
    (5) 非合金工具鋼。
    (6) 具有專門規(guī)定電磁性能的非合金鋼。
    (7) 其他非合金鋼。
    (二) 歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定
    歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN10020-1991《鋼的等級和分類》的規(guī)定,除個別處有一些差別外,基本上與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4948-1:1982和ISO 4948-2:1981相同。其中普通鋼的特性值硫磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值均為不小于0.045%。
    (三) 日本標(biāo)準(zhǔn)JIS GO203
    碳素鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常為0.02%至約2%。通常鋼中還含有少量的硅、錳、硫、磷等元素。
    碳素鋼按碳含量和硬度(包括強(qiáng)度)分類如下:
    按碳含量分類:低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。
    按硬度分類:極軟鋼、軟鋼、硬鋼。
    (四) 美國標(biāo)準(zhǔn) ASTMA749
    當(dāng)對鋁、鉻、鈷、鈮、鉬、鎳、鈦、鎢、釩、鋯,或?yàn)榱双@得所期望的合金化效果而加入的任一元素不規(guī)定或不要求最小含量時,當(dāng)對銅規(guī)定的最小質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.40%時,或?qū)ο铝腥我辉匾?guī)定含量不超過所注明的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(錳1.65%、硅0.60%、銅0.60%)時,該類鋼稱為碳素鋼。
    在所有碳素鋼中,有時不可避免在存在著從原材料中帶入少時的一些殘余元素,如銅、鎳、鉬、鉻等,對這些殘余元素,不作規(guī)定或不要求。因?yàn)檫@些元素不是主要的,通常不測定或不報告。