鋼材的案例
原創——汽車模常用鋼材及選用 原創——汽車模常用鋼材及選用
2.2.模架鋼材的選用：
模架材料參照相關標準，一般選用進口 S50C，要求硬度均勻為HB150-170,且內應力小，不易變
形。
壓力容器鋼材選用原則
鋼材的選用應根據設備的設計壓力，設計溫度以及介質特性。所選用的材料在設計條件下應具有好的機械性能，耐腐蝕性能，良好的焊接性能以及冷熱加工性能。除此之外，還應選用最經濟的材料，以降低設備成本。
一、化工和石油化工裝置中常用鋼材按它的化學成分和金相組織分類定義如下:
1. 碳素鋼
含錳量小于等于1.2%，含碳量小于等于2.0%，不有意加其它合金元素的鐵碳合金。其中低碳鋼一般是指含碳量小于等于0.25%的碳素鋼。從鋼材可焊性考慮，用于焊接結構受壓元件用鋼的含碳量不應大于0.25%。也就是說，焊接壓力容器用碳素鋼均是低碳鋼。本選材原則中所指碳素鋼均為低碳鋼。
2. 低合金鋼
低合金鋼是低合金高強度鋼和珠光體耐熱鋼的總稱。其中低合金高強度鋼是指以提高鋼材強度和改善綜合性能為主要目的合金含量小3.0%的合金鋼。例如:16MnR，15MnV等。
3. 珠光體耐熱鋼
指以改善鋼材耐熱及抗氫性能為主要目的，加入鉻Cr≤10%，鉬等合金元素的低碳珠光體耐熱鋼。例如: 18MnMoNb ，15CrMo等鋼。
4. 奧氏體不銹鋼
常溫下金相組織大部分為奧氏體的不銹鋼。例如:Cr18Ni9，Cr17Ni12Mo2。
5. 鐵素體不銹鋼
常溫下金相組織大部分為鐵素體的不銹鋼。例如:Cr13A1。
6. 馬氏體不銹鋼
常溫下金相組織大部分為馬氏體的不銹鋼。例如:Cr13。
制造壓力容器的材料應符合GBT 150《鋼制壓力容器》的規定，具體鋼號的使用溫度上限是許用應力表中提供具體許用應力值的最高溫度。國內鋼號和ASME-II相近鋼號的化學成分，常溫機械性能，供貨狀態等見相關標準。
二、各類鋼材選用一般原則:
從采購和制造考慮，容器選用的鋼材應盡量合并品種和規格。
展開 新能源汽車這么火，對未來鋼材影響幾何？
一汽高工田洪福曾在接受蓋世汽車記者采訪時明確指出，在2025年，鋼材在汽車中的應用比例仍然會達到在50%以上。當然，這里的鋼材更多指的是高強度鋼。
不過，盡管如此，相對于傳統汽車，新能源汽車的鋼材用量將有所變化。一方面，雖然純電動車增加了電機使用的硅鋼片的消耗，但由于其取消發動機、變速箱以及其它相關的部件，這將明顯減少這些系統的鋼材消費。另一方面，混合動力汽車將增加電機系統，不僅沒有減少原有發動機系統的鋼材消費，還相應要增加電機的硅鋼片消耗。
雖然相對此前，有新能源汽車加入的汽車市場對于鋼材的整體用量是增是降，目前還沒有具體的結論。但是根據公開資料顯示，汽車行業近年來的用鋼需求仍較為穩定，一般在5500萬噸左右，占國內鋼材消費的比例約為8.1%，占全部鋼材消費的比例約為7.3%。由此來看，目前，新能源汽車的發展對于鋼材的需求量并未帶來明顯的變化。但不可否認的是，隨著新能源車的快速增長，接下來的情況可能會有所不同。
正如前面所說，由于電動汽車對于續航里程的要求，其對輕量化材料的需求更加迫切，而這其中包括高強鋼，也包括其他輕量化材料，例如鋁合金、鎂合金、碳纖維等復合材料等等。雖然目前高強鋼在抗碰撞性能、加工工藝、成本控制等方面明顯優于鋁鎂合金等材料，但隨著更多輕量化材料在成本、技術等方面優勢的提升，這些材料用量將隨之增加，而這將不可避免的擠壓鋼材的用量。
曹渡亦在演講中表指出，高強鋼一定是接下來3-5年的發展趨勢，與此同時，鋁合金也在不斷推廣應用，碳纖維會在新能源汽車領域得到更多應用。在今后10-15年之間，汽車材料工業將迎來大的革命，普通鋼、高強鋼、聚合物、鋁合金、鎂等材料的用量將平分秋色。
展開 為什么含碳量高的鋼材容易斷裂？
含碳量高的鋼材為什么容易斷裂？
含碳量高的棒材發生過很多次斷裂，如45#鋼做的軸，使用不太長的時間就發生斷裂。從斷裂后部件上取樣，進行金相分析，往往找不到產生的原因，即算牽強附會找到了一些原因，也不是實際的原因。
為了確保更高的強度，還必須在鋼中添加碳，隨之就會析出鐵碳化物。從電化學的觀點來看，鐵碳化物發揮了陰極作用，加快了基體周邊的陽極溶解反應。在顯微組織內的鐵碳化物體積分數的增大還歸因于碳化物的低氫超電壓特性。
鋼材表面易于產生并吸附氫，氫原子向鋼材內部滲入的同時，氫的體積分數就可能會增加，最終使得材料的抗氫脆性能顯著降低。
高強鋼材耐腐蝕性和抗氫脆性的顯著降低不僅有害于鋼材的性能，還會極大地限制鋼材的應用。
如汽車用鋼暴露于氯化物等各種腐蝕環境中，在應力作用下，可能出現的應力腐蝕開裂（SCC）現象就會對車身的安全性造成嚴重的威脅。
碳含量越高，氫擴散系數減小，氫溶解度增大。學者Chan曾經提出，析出物（作為氫原子的陷阱位置）、電位、空孔等各種晶格缺陷與碳含量成正比，碳含量增大，就會抑制氫擴散，因此氫擴散系數也較低。
由于碳含量與氫溶解度成正比關系，作為氫原子陷阱的碳化物，體積分數越大，鋼材內部的氫擴散系數越小，氫溶解度增大，氫溶解度也包含了有關擴散性氫的信息，因而氫脆敏感性最高。隨著碳含量的增加，氫原子的擴散系數減小，表面氫濃度增大，這是因為鋼材表面的氫超電壓下降所致。
從動電壓極化試驗結果來看，試樣的碳含量越高，酸性環境中就易于發生陰極還原反應（氫生成反應）以及陽極溶解反應。
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鋼材長度怎么算，只有1%的人才懂！
鋼材長度尺寸是各種鋼材的最基本尺寸，是指鋼材的長、寬、高、直徑、半徑、內徑、外徑以及壁厚等長度。鋼材長度的法定計量單位是米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）。在現行習慣中，也有用英寸（〃）表示的，但它不是法定計量單位。說起來簡單，其實鋼材長度的計算還有很多講究，那么有關鋼材長度怎么算？難不難。我們一起來看看：
鋼材長度尺寸：
1.鋼材的范圍尺寸
規定鋼材的范圍尺寸是節省材料的一種有效措施。范圍定尺就是長度或長乘寬不小于某種尺寸，或是長度、長乘寬從多少到多少的尺寸范圍內交貨。生產單位可以按此尺寸要求進行生產供貨。
2.不定尺（通常長度）
凡產品尺寸（長度或寬度），在標準規定范圍內，而又不要求固定尺寸的叫不定尺。不定尺長度又叫通常長度（通尺）。按不定尺交貨的金屬材料，只要在規定長度范圍內交貨即可。例如，不大于25mm的普通圓鋼，其通常長度規定為4～10m，則長度在此范圍內的圓鋼都可以交貨。
3.定尺
按訂貨要求切成固定尺寸的稱為定尺。按定尺長度交貨時，所交金屬材料必須具有需方在訂貨合同中指定的長度。例如，合同上注明按定尺長度5m 交貨，則所交貨的材料必須都是5m 長的，短于5m 或長于5m 均為不合格。
展開 鋼材長度怎么算，99%的人不會！
鋼材長度尺寸
鋼材長度尺寸是各種鋼材的最基本尺寸，是指鋼材的長、寬、高、直徑、半徑、內徑、外徑以及壁厚等長度。鋼材長度的法定計量單位是米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）。在現行習慣中，也有用英寸（〃）表示的，但它不是法定計量單位。
1．鋼材的范圍尺寸
規定鋼材的范圍尺寸是節省材料的一種有效措施。范圍定尺就是長度或長乘寬不小于某種尺寸，或是長度、長乘寬從多少到多少的尺寸范圍內交貨。生產單位可以按此尺寸要求進行生產供貨。
2. 不定尺（通常長度）
凡產品尺寸（長度或寬度），在標準規定范圍內，而又不要求固定尺寸的叫不定尺。不定尺長度又叫通常長度（通尺）。按不定尺交貨的金屬材料，只要在規定長度范圍內交貨即可。例如，不大于25mm 的普通圓鋼，其通常長度規定為4～10m, 則長度在此范圍內的圓鋼都可以交貨。
3. 定尺
按訂貨要求切成固定尺寸的稱為定尺。按定尺長度交貨時，所交金屬材料必須具有需方在訂貨合同中指定的長度。例如，合同上注明按定尺長度5m 交貨，則所交貨的材料必須都是5m 長的，短于5m 或長于5m 均為不合格。但實際上交貨不可能都是5m 長，因此規定了允許有正偏差，而不允許有負偏差。
4. 倍尺
按訂貨要求的固定尺寸切成整倍數的稱為倍尺。按倍尺長度交貨時，所交金屬材料的長度必須為需方在訂貨合同中指定的長度（叫單倍尺）的整數倍數（另加鋸口）。例如，需方在訂貨合同中要求單倍尺長度為2m ，那么，切成雙倍尺時長度即為4m ，切成3 倍尺時即為6m ，并分別加上一個或兩個鋸口量。鋸口量在標準中有規定。倍尺交貨時，只允許有正偏差，不允許出現負偏值。
5.短尺
長度小于標準規定的不定尺長度下限，但不小于允許的最短長度的叫短尺。
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鋼材長度怎么算，只有1%的人才懂！
鋼材長度尺寸
鋼材長度尺寸是各種鋼材的最基本尺寸，是指鋼材的長、寬、高、直徑、半徑、內徑、外徑以及壁厚等長度。鋼材長度的法定計量單位是米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）。在現行習慣中，也有用英寸（〃）表示的，但它不是法定計量單位。
1．鋼材的范圍尺寸
規定鋼材的范圍尺寸是節省材料的一種有效措施。范圍定尺就是長度或長乘寬不小于某種尺寸，或是長度、長乘寬從多少到多少的尺寸范圍內交貨。生產單位可以按此尺寸要求進行生產供貨。
2. 不定尺（通常長度）
凡產品尺寸（長度或寬度），在標準規定范圍內，而又不要求固定尺寸的叫不定尺。不定尺長度又叫通常長度（通尺）。按不定尺交貨的金屬材料，只要在規定長度范圍內交貨即可。例如，不大于25mm 的普通圓鋼，其通常長度規定為4～10m, 則長度在此范圍內的圓鋼都可以交貨。
3. 定尺
按訂貨要求切成固定尺寸的稱為定尺。按定尺長度交貨時，所交金屬材料必須具有需方在訂貨合同中指定的長度。例如，合同上注明按定尺長度5m 交貨，則所交貨的材料必須都是5m 長的，短于5m 或長于5m 均為不合格。但實際上交貨不可能都是5m 長，因此規定了允許有正偏差，而不允許有負偏差。
4. 倍尺
按訂貨要求的固定尺寸切成整倍數的稱為倍尺。按倍尺長度交貨時，所交金屬材料的長度必須為需方在訂貨合同中指定的長度（叫單倍尺）的整數倍數（另加鋸口）。例如，需方在訂貨合同中要求單倍尺長度為2m ，那么，切成雙倍尺時長度即為4m ，切成3 倍尺時即為6m ，并分別加上一個或兩個鋸口量。鋸口量在標準中有規定。倍尺交貨時，只允許有正偏差，不允許出現負偏值。
5.短尺
長度小于標準規定的不定尺長度下限，但不小于允許的最短長度的叫短尺。
展開 日本山陽特殊鋼聯手東京理科大學 開發利用火花圖像分析的鋼材識別系統
日本山陽特殊鋼公司近日宣布，該公司與東京理科大學開展共同研究，在識別鋼種的火花試驗中，開發了利用火花圖像分析的鋼材識別系統。
來源：世界金屬導報
火花試驗（標準編號JIS G 0566）是根據火花形態和顏色識別鋼材種類的一種試驗方法。在本開發中，將原來通過人眼觀察火花進行識別的官能試驗發展為基于計算機數據分析進行識別的器材試驗，以提高火花試驗水平為目標。開發出利用圖像分析技術，拍攝因不同鋼材成分而變化的火花，并將其特征通過圖像分析進行捕捉，從而識別鋼材中的碳含量的系統。通過將以往必須依賴熟練技能的火花試驗改為器材試驗，有望實現試驗精度提高和穩定化的效果。
據稱，目前已將裝有該鋼材識別系統的設備試驗性地安裝到生產現場，今后，將推進面向實用化的驗證。鋼材識別系統開發背景及特征如下。
火花試驗是將鋼材抵住磨石（打磨機），觀察磨削中飛散的火花，根據火花特征（形狀、顏色等）識別鋼材中所含成分和含量的試驗。由于鋼材中的碳含量多時，發生的火花量及破裂（圖1）增多，試驗中需要通過人眼觀察捕捉到這一特征。這種火花特征的識別需要高度的熟練技能，短時間內不易掌握，此外，為了試驗更具穩定性，要求實現自動化識別。
為此，山陽特殊鋼公司和東京理科大學自2010年開始進行共同研究，開發了拍攝火花、用畫面分析捕捉火花特征從而可識別鋼材種類的系統。為了進行實用化驗證，將裝有鋼材識別系統的設備（圖2）試驗性的安裝到生產現場。為了使器材能如人眼一樣捕捉到火花特征，選定了使用高速相機拍攝火花的條件（拍攝時間不到1s）。
搭載在圖像處理裝置的新的圖像分析程序（專利第5706233號）改進了原來程序的圖像分析精度和速度問題，并為實現實用化繼續進行數據積累。
展開 鋼材韌性及斷裂原因研究
用于各行業的鋼材品種達數千種之多。每種鋼材都因不同的性能、化學成分或合金種類和含量而具有不同的商品名稱。雖然斷裂韌性值大大方便了每種鋼的選擇，然而這些參數很難適用于所有鋼材。
主要原因有：
第一，因為在鋼的冶煉時需加入一定數量的某種或多種合金元素，成材后再經簡單熱處理便可獲得不同的顯微組織，從而改變了鋼的原有性能；
第二，因為煉鋼和澆注過程中產生的缺陷，特別是集中缺陷（如氣孔、夾雜等）在軋制時極其敏感，并且在同一化學成分鋼的不同爐次之間，甚至在同一鋼坯的不同部位發生不同的改變，從而影響鋼材的質量。
由于鋼材韌性主要取決于顯微結構和缺陷的分散（嚴防集中缺陷）度，而不是化學成分。所以，經熱處理后韌性會發生很大變化。要深入探究鋼材性能及其斷裂原因，還需掌握物理冶金學和顯微組織與鋼材韌性的關系。
1.鐵素體-珠光體鋼斷裂
鐵素體-珠光體鋼占鋼總產量的絕大多數。它們通常是含碳量在0.05%～0.20%之間的鐵-碳和為提高屈服強度及韌性而加入的其它少量合金元素的合金。
鐵素體-珠光體的顯微組織由BBC鐵（鐵素體）、0.01%C、可溶合金和Fe3C組成。在碳含量很低的碳鋼中，滲碳體顆粒（碳化物）停留在鐵素體晶粒邊界和晶粒之中。但當碳含量高于0.02%時，絕大多數的Fe3C形成具有某些鐵素體的片狀結構，而稱為珠光體，同時趨向于作為“晶粒”和球結（晶界析出物）分散在鐵素體基體中。含碳量在0.10%～0.20%的低碳鋼顯微組織中，珠光體含量占10%～25%。
盡管珠光體顆粒很堅硬，但卻能非常廣泛地分散在鐵素體基體上，并且圍繞鐵素體輕松地變形。通常，鐵素體的晶粒尺寸會隨著珠光體含量的增加而減小。因為珠光體球結的形成和轉化會妨礙鐵素體晶粒長大。因此，珠光體會通過升高d-1/2（d為晶粒平均直徑）而間接升高拉伸屈服應力δy。
展開 鋼材價大幅回落！
為貫徹落實國務院常務會議精神，5月23日上午，國家發展改革委、工業和信息化部、國資委、市場監管總局、證監會等五個部門召開會議，聯合約談了鐵礦石、鋼材、銅、鋁等行業具有較強市場影響力的重點企業，鋼鐵工業協會、有色金屬協會參加。
會議明確，下一步，有關監管部門將密切跟蹤監測大宗商品價格走勢，加強大宗商品期貨和現貨市場聯動監管，對違法行為“零容忍”，持續加大執法檢查力度。
在國務院常務會議連續關注大宗商品價格過快上漲后，
鋼鐵市場暴漲行情開始扭轉。從鋼材到鐵礦石，價格最近都明顯回落。
特別是鋼材價格，已經回吐了5月份以來的漲幅，向基本面回歸。專家預計，隨著需求淡季到來，需求轉弱對價格也會有一定的抑制作用，鋼價6月份有望回歸正常水平。
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鋼材扭曲實驗和有限元分析結果的比較
鋼材扭曲實驗和有限元分析結果的比較.part4.rar
鋼材扭曲實驗和有限元分析結果的比較.part1.rar
鋼材扭曲實驗和有限元分析結果的比較.part2.rar
鋼材扭曲實驗和有限元分析結果的比較.part3.rar
鋼材竟然是致命缺陷
當鋼加熱到約1200℃進行熱壓力加工時，晶界上的共晶體已溶化，晶粒間結合被破壞，使鋼材在加工過程中沿晶界開裂，這種現象稱為熱脆性。為了消除硫的有害作用，必須增加鋼中的含錳量。因為造船工程師只考慮到要增加鋼的強度．而沒考慮增加其韌性，所以在制造船體的時候已經留下很大的隱患。
第二點，是泰坦尼克號航行的海域。泰坦尼克號沉沒的海域是大西洋，當時的水溫在-40℃~0℃，據后來的失效分析專家稱：把殘骸的金屬碎片與如今的造船鋼材作一對比試驗，發現在“泰坦尼克號”沉沒地點的水溫中，如今的造船鋼材在受到撞擊時可彎成V形，而殘骸上的鋼材則因韌性不夠而很快斷裂。由此發現了泰坦尼克號所使用鋼材的冷脆性，即在-40℃~0℃的溫度下，鋼材的力學行為由韌性變成脆性，從而導致災難性的脆性斷裂。而用現代技術煉的鋼只有在-70℃~-60℃的溫度下才會變脆。所以環境因素加上船體材料的致命缺陷導致了泰坦尼克號海難的發生。
展開 鋼材機械性能介紹
很多人做有限元分析時搞不清材料的性能，本版對鋼鐵的性能加以介紹：
1.屈服點（σs）
鋼材或試樣在拉伸時，當應力超過彈性極限，即使應力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續發生明顯的塑性變形，稱此現象為屈服，而產生屈服現象時的最小應力值即為屈服點。
設Ps為屈服點s處的外力，Fo為試樣斷面積，則屈服點σs =Ps/Fo(MPa)，MPa稱為兆帕等于N（牛頓）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）
2.屈服強度（σ0.2）
有的金屬材料的屈服點極不明顯，在測量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規定產生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長度的0.2%）時的應力，稱為條件屈服強度或簡稱屈服強度σ0.2 。
3.抗拉強度（σb）
材料在拉伸過程中，從開始到發生斷裂時所達到的最大應力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強度相應的還有抗壓強度、抗彎強度等。
設Pb為材料被拉斷前達到的最大拉力，Fo為試樣截面面積，則抗拉強度σb= Pb/Fo （MPa）。
4.伸長率（δs）
材料在拉斷后，其塑性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。
5.屈強比（σs/σb）
鋼材的屈服點（屈服強度）與抗拉強度的比值，稱為屈強比。屈強比越大，結構零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強比為0.6-0.65，低合金結構鋼為0.65-0.75合金結構鋼為0.84-0.86。
6.硬度
硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。
⑴布氏硬度（HB）
以一定的載荷（一般3000kg）把一定大小（直徑一般為10mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB），單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。
展開 鋼材為什么斷裂？
鋼材為什么斷裂？本文以不同品種分類介紹了可能的原因。
用于各行業的鋼材品種達數千種之多。每種鋼材都因不同的性能、化學成分或合金種類和含量而具有不同的商品名稱。雖然斷裂韌性值大大方便了每種鋼的選擇，然而這些參數很難適用于所有鋼材。
主要原因有：第一，因為在鋼的冶煉時需加入一定數量的某種或多種合金元素，成材后再經簡單熱處理便可獲得不同的顯微組織，從而改變了鋼的原有性能；第二，因為煉鋼和澆注過程中產生的缺陷，特別是集中缺陷（如氣孔、夾雜等）在軋制時極其敏感，并且在同一化學成分鋼的不同爐次之間，甚至在同一鋼坯的不同部位發生不同的改變，從而影響鋼材的質量。
由于鋼材韌性主要取決于顯微結構和缺陷的分散（嚴防集中缺陷）度，而不是化學成分。所以，經熱處理后韌性會發生很大變化。要深入探究鋼材性能及其斷裂原因，還需掌握物理冶金學和顯微組織與鋼材韌性的關系。
1. 鐵素體-珠光體鋼斷裂
鐵素體-珠光體鋼占鋼總產量的絕大多數。它們通常是含碳量在0.05%～0.20%之間的鐵-碳和為提高屈服強度及韌性而加入的其它少量合金元素的合金。
鐵素體-珠光體的顯微組織由BBC鐵（鐵素體）、0.01%C、可溶合金和Fe3C組成。在碳含量很低的碳鋼中，滲碳體顆粒（碳化物）停留在鐵素體晶粒邊界和晶粒之中。但當碳含量高于0.02%時，絕大多數的Fe3C形成具有某些鐵素體的片狀結構，而稱為珠光體，同時趨向于作為“晶粒”和球結（晶界析出物）分散在鐵素體基體中。
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