瀏覽數(shù)量: 82 作者: 本站編輯 發(fā)布時間: 2018-03-08 來源: 本站
前言:
鋼鐵是國民經濟的基礎,任何行業(yè)都離不開鋼鐵的應用。我們住的房子、炊事工具、紡織機器、行走的交通工具、能源設備、能有材料代替鋼鐵嗎?到目前還沒有。所以,沒有鋼鐵,我們將什么都沒有。人類的活動決定物質世界,人類從了解自然到了解自我,人類創(chuàng)造了需要什么?人類發(fā)現(xiàn)了火,知道了工具;人類防止野獸傷害,知道了把房子集聚在一起;把房子集聚在一起,知道了人類的社會活動;社會活動導致不同的需要,鋼鐵的發(fā)展就是從人們需要開始。
鋼鐵是怎么煉成的嗎?這是一句很平常的問話,卻反應出鋼鐵慢長的發(fā)展史。最早發(fā)現(xiàn)鋼鐵是什么時候,因沒文字,所以沒記載。我們所記錄鋼鐵的加工方法,只有鑄造技術,鑄造技術有5000年還是7000年,出土文物的年代不斷地往前更改。這一技術到200多年前的工業(yè)革命,煉鋼技術興起,鋼鐵從靜壓工程發(fā)展到用于動壓工程,各種結構用材料得到應用,隨著火車、船舶、汽車、飛機、航天和石油化工的工業(yè)化,特殊性能的鋼材開發(fā)出來,不銹鋼就是在特殊鋼的基礎上被發(fā)明的。也成為了鋼鐵家庭中的一員。
一 鋼鐵的產品結構
1、鋼鐵品種分類:
2、鋼鐵制造方法分類:
1)鑄造冶金
鑄造是用熱熔化金屬,使其成為液態(tài)再澆入鑄模,凝固成型。這就是可方可圓的道理。鑄造技術的特點:可制造任意復雜的形狀,而其它加工技術望塵莫及的。小到幾克的戒指,大到數(shù)百噸的機座,如軋機機座,液壓機機座,在金屬加工技術應用最多,飛機、船舶、鐵道車輛、汽車、交通設施和農業(yè)機械以及炊事用具等都離不開鑄造技術,大致占金屬加工60%以上。
2)鍛造冶金
鍛造加工技術是最古老的金屬加工技術,俗話說,千錘百煉,百煉成鋼,這就是鍛造的含義。適用于難變形的鋼、多合金元素的鋼,因多組織凝固而形成的內裂紋和縮孔,通過鍛造使內部被擠壓,消除內裂紋和縮孔,使鋼基致密性提高。特別是大規(guī)格和大件澆注材料,內部中心凝固的時間較長,形成縮孔。如大型電機軸、軋輥、傳動軸等采用鍛造加工技術才能滿足技術要求。
3)壓延冶金
壓延技術就是常說的壓軋塑性變形。是鍛打技術隨工業(yè)革命發(fā)展起來的實用技術,是鍛打加工走向節(jié)能加工符合現(xiàn)代要求的主要加工技術。主要制造長材和薄材金屬產品,連續(xù)地把塊狀坯料軋制成板材、棒材和管材,再延伸軋制不同斷面的型材(角鋼、槽鋼、工字鋼、方鋼、扁鋼和螺紋鋼等)
4)粉磨冶金
金屬粉末是日常用品較普遍的產品。用于模具(硬質合金:無縫鋼管穿孔頂模,鋼材拉拔模具,機械加工切削刀具、石油鉆頭),磁性材料(鐵氧體,永磁體等),過濾器(分子過濾器、鋼液過濾器、),催化劑(高分子分解、化學反應、石油裂解),電池和涂料。特別是電器用的多孔無油合金軸承(風扇,空調,冰箱等用軸承)。金屬粉末制造技術有機械破碎法、脆化處理+機械破碎法、還原法(木炭還原法,制作鎢粉和鉬粉,鐵粉和鈷粉)、電解法(水溶液電解法,熔鹽電解法,液體金屬陰極法)、噴霧法(用氣體或水噴霧液體金屬)、羰基法。
二 不銹鋼比例與前景
根據(jù)世界各統(tǒng)計單位對不銹鋼2010年的消耗量定在了3200萬噸,而世界粗鋼產量定在了14億噸,不銹鋼所占比例為2.3%。我國2010年鋼產量達6.2億噸,不銹鋼產量為1126萬噸,占鋼產量的1.8%,與世界平均水平還差0.5%個百分點。與先進國家日本10%,美國8%還有很長一段距離。
前段說的普鋼在鋼鐵產業(yè)中的比例量達到90%左右。普鋼解釋為普通用途的鋼,從金屬元素稱鐵-碳合金。是金屬鐵元素中含有多少百分比的碳元素組成的金屬,根據(jù)含碳量的高低分為:
鑄鐵(碳含量≥2%);
高碳鋼(碳含量2.0%-0.65%);
中碳鋼(碳含量0.65%-0.2%);
低碳鋼(碳含量≤0.2%)。
其余10%左右的鋼是三種金屬元素組成的鋼為特鋼產品。不銹鋼屬特鋼產品之一個種類,以20年前不銹鋼比例的0.5%左右發(fā)展到當前的比例2.3%,可以說;也有了很大發(fā)展。隨著地球環(huán)境變化和資源的耗盡,不銹鋼具有滿足現(xiàn)代要求的材料,將逐步代替普鋼部分產品。如橋梁的壽命提高到大于120年,沿海碼頭用鋼結構和混泥土鋼結構都需提高壽命和可回收再循環(huán)利用,不銹鋼應用前景隨人類生活條件而改變。
三 何謂不銹鋼
1 不銹鋼的定義
不銹是針對鋼鐵易銹蝕而提出的。是在普鋼應用的基礎上,鋼材銹蝕為普遍現(xiàn)象,造成鋼鐵設施不斷地減重和使去力學性能而報廢。防止鋼材銹蝕提出不銹方法的概念,從鐵的應用開始,防止銹蝕的技術伴隨同生,不斷創(chuàng)新,保存有幾千年的防銹實物呈現(xiàn)到今天,卻防銹技術卻失傳,為此感嘆但還得繼續(xù)。普鋼生銹的現(xiàn)象分析;普鋼的化學成分是鐵(Fe)和碳(C)的最簡單最經濟的組合,由于鐵-碳金屬中的鐵元素與空氣中活潑的氧氣接觸,發(fā)生化學反應生成氧化物(FeO)這一層氧化物叫亞鐵,不穩(wěn)定狀態(tài),氧化鐵繼續(xù)氧化生成(Fe3O4),再氧化生產穩(wěn)定(Fe2O3)。在普鋼表面是由以上三種結構的氧化物組成,年統(tǒng)計鋼鐵的銹蝕損耗達到10%,而且氧化鐵物質是分散得不到回收條件,造成很大的經濟損失和資源浪費,不利益經濟的持續(xù)發(fā)展,研究不銹的方法層出不窮,有涂防銹漆的、有電鍍合金的、有涂塑的、再是材料本身是不銹材料的。
只有不銹材料是環(huán)保而節(jié)約資源的有效方法。但不銹又是相對的,是相對于普碳鋼材而言的,是有條件的。不同的環(huán)境、不同的介質、不同的時長,不銹鋼同普碳鋼一樣會銹蝕。所以不銹鋼不是不銹,而是相對不銹。是在鐵-碳合金中增加鉻的元素,為鐵-碳-鉻三元素結合的金屬,將碳穩(wěn)定在0.2%的含量時,鉻的含量增加到12.5%(原子量百分比12.5,重量百分比為11.6)時,呈現(xiàn)出不銹性(在干燥空氣中不被銹蝕)。鋼中鉻低于12.5%時,一般稱為合金鋼,相對易銹蝕。增加鉻的含量,防銹能力增強。而穩(wěn)定鉻含量12.5%時,增加碳含量,防銹能力下降,降低碳的含量,防銹能力增強。不銹鋼必須含鉻元素而鉻含量最低不小于12.5%時才能稱此鋼材為不銹鋼。這是根據(jù)鉻使鉻-鐵合金的電極電位提高,鉻含量在1/8、2/8、3/8---原子比時,鐵-鉻合金電極電位呈跳躍式提高,叫n/8定律,也就是合金的電極電位從負電位變?yōu)檎娢弧2讳P鋼只能在常態(tài)下對空氣中的氧產生過敏而鈍化呈現(xiàn)出不銹性,但對一般的酸、堿、鹽介質的耐蝕性能力差別很大。正因如此,不銹鋼在不銹的基礎上針對各種介質和環(huán)境,利用自然界存在的金屬元素(74種)和非金屬元素(17種)根據(jù)各種用途進行二元系、三元系和多元系研究,不銹鋼出現(xiàn)了滿足不同要求的很多鋼種,如耐酸不銹鋼0Cr18Ni9(304)等鋼種。沒有鉻元素或鉻元素小于12.5%的其它金屬只能稱合金鋼和合金材料。
2 不銹鋼的腐蝕
不銹鋼也有腐蝕,如在高溫下,表面被氧化形成氧化皮,這是不爭的事實。金屬腐蝕分兩方面發(fā)生,一是化學腐蝕,二是電腐蝕。金屬在高溫下產生的腐蝕叫化學腐蝕,金屬在常溫下產生的腐蝕叫電腐蝕。化學腐蝕叫均勻腐蝕,電腐蝕叫局部腐蝕。
1) 化學腐蝕
金屬高溫腐蝕這是常知。只不過不銹鋼與普鋼的腐蝕程度不一樣。不銹鋼能承受更高的溫度,如1Cr13(410)的氧化溫度在500℃-600℃;1Cr17(430)的氧化溫度在600℃-700℃;而0Cr18Ni8(304) 的氧化溫度在800℃-900℃;普鋼的氧化溫度卻只有200℃-300℃。不銹鋼的腐蝕程度隨溫度升高而嚴重,普鋼的腐蝕是隨時間而嚴重。不銹鋼表面生成的氧化皮反而阻止再氧化,普鋼生成氧化皮加重氧化。當然,人們要問,那么在常溫呢?普鋼在無防護腐蝕措施的保護下也要被空氣中的氧腐蝕掉。不銹鋼的常溫腐蝕要復雜得多,不僅與氧有關,也與組織、內部夾雜、內部應力以及熱處理狀態(tài)有關、還與環(huán)境介質有關。下面要談到是電化學腐蝕?(待續(xù))