1. Propiedades mecánicas del acero.
1. Punto de fluencia (σs)
Cuando el acero o la muestra se estira, cuando la tensión excede el límite elástico, incluso si la tensión no aumenta, el acero o la muestra continúa sufriendo una deformación plástica evidente. Este fenómeno se llama fluencia, y el valor mínimo de tensión cuando se produce la fluencia es para el límite elástico. Sea Ps la fuerza externa en el límite elástico s, y Fo sea el área de la sección transversal de la muestra, entonces el límite elástico σs =Ps/Fo(MPa).
2. Límite elástico (σ0,2)
El límite elástico de algunos materiales metálicos pasa muy desapercibido y es difícil de medir. Por lo tanto, para medir las características de fluencia del material, se estipula la tensión cuando la deformación plástica residual permanente es igual a un cierto valor (generalmente 0,2% de la longitud original), lo que se denomina condición. Límite elástico o simplemente límite elástico σ0,2.
3. Resistencia a la tracción (σb)
El valor máximo de tensión alcanzado por el material desde el inicio hasta el momento de la fractura durante el proceso de estiramiento. Representa la capacidad del acero para resistir la fractura. Correspondientes a la resistencia a la tracción son la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión, etc. Sea Pb la fuerza de tracción máxima alcanzada antes de que se rompa el material, y Fo sea el área de la sección transversal de la muestra, entonces la resistencia a la tracción σb=Pb/Fo (MPa ).
4. Alargamiento (δs)
Una vez que el material se rompe, el porcentaje de su alargamiento plástico con respecto a la longitud de la muestra original se denomina alargamiento o alargamiento.
5. Relación de rendimiento (σs/σb)
La relación entre el límite elástico (límite elástico) del acero y la resistencia a la tracción se denomina índice elástico. Cuanto mayor sea el índice de rendimiento, mayor será la confiabilidad de las piezas estructurales. Generalmente, el índice de elasticidad del acero al carbono es de 0,6 a 0,65, el del acero estructural de baja aleación es de 0,65 a 0,75 y el del acero estructural de aleación es de 0,84 a 0,86.
6. Dureza
La dureza indica la capacidad de un material para resistir la presión de un objeto duro contra su superficie. Es uno de los indicadores de rendimiento importantes de los materiales metálicos. Generalmente, cuanto mayor sea la dureza, mejor será la resistencia al desgaste. Los indicadores de dureza más utilizados son la dureza Brinell, la dureza Rockwell y la dureza Vickers.
1) Dureza Brinell (HB)
Presione una bola de acero endurecido de cierto tamaño (generalmente 10 mm de diámetro) en la superficie del material con una carga determinada (generalmente 3000 kg) y manténgala durante un período de tiempo. Una vez eliminada la carga, la relación entre la carga y el área de indentación es el valor de dureza Brinell (HB).
2) Dureza Rockwell (HR)
Cuando HB>450 o la muestra es demasiado pequeña, no se puede utilizar la prueba de dureza Brinell y en su lugar se debe utilizar la medición de dureza Rockwell. Utiliza un cono de diamante con un ángulo de vértice de 120° o una bola de acero con un diámetro de 1,59 mm y 3,18 mm para presionar la superficie del material a probar bajo una determinada carga, y la dureza del material se obtiene de la profundidad de la sangría. Según la dureza del material de ensayo, se puede expresar en tres escalas diferentes:
HRA: Es la dureza que se obtiene utilizando una carga de 60 kg y un penetrador de cono de diamante, y se utiliza para materiales con dureza extremadamente alta (como carburo cementado, etc.).
HRB: Es la dureza obtenida al utilizar una carga de 100kg y una bola de acero endurecido de 1,58mm de diámetro. Se utiliza para materiales de menor dureza (como acero recocido, hierro fundido, etc.).
HRC: Es la dureza que se obtiene utilizando una carga de 150 kg y un penetrador de cono de diamante, y se utiliza para materiales con alta dureza (como acero endurecido, etc.).
3) Dureza Vickers (HV)
Utilice un penetrador de cono cuadrado de diamante con una carga de menos de 120 kg y un ángulo de vértice de 136 ° para presionar la superficie del material y divida el área de la superficie del hoyo de indentación por el valor de carga para obtener el valor de dureza Vickers (HV ).
2. Metales ferrosos y no ferrosos
1. metales ferrosos
Se refiere a la aleación de hierro y hierro. Como acero, arrabio, ferroaleaciones, hierro fundido, etc. Tanto el acero como el arrabio son aleaciones basadas en hierro con carbono como elemento aditivo principal, denominadas colectivamente aleaciones hierro-carbono.
El arrabio se refiere al producto elaborado mediante la fundición de mineral de hierro en un alto horno, que se utiliza principalmente para la fabricación de acero y la fundición.
Fundición de arrabio en un horno de fundición de hierro para obtener hierro fundido (aleación líquida de hierro y carbono con un contenido de carbono superior al 2,11%) y fundición del hierro fundido líquido en piezas fundidas, este tipo de hierro fundido se denomina hierro fundido.
La ferroaleación es una aleación compuesta de hierro, silicio, manganeso, cromo, titanio y otros elementos. La ferroaleación es una de las materias primas para la fabricación de acero. Se utiliza como desoxidante y aditivo de elementos de aleación para el acero durante la fabricación de acero.
Las aleaciones de hierro y carbono con un contenido de carbono inferior al 2,11% se denominan acero, y el acero se obtiene colocando arrabio para la fabricación de acero en un horno de fabricación de acero y fundiéndolo según un proceso determinado. Los productos de acero incluyen lingotes de acero, placas de colada continua y fundición directa en diversas piezas de acero. En términos generales, el acero se refiere generalmente al acero laminado en diversos productos de acero.
2. Metales no ferrosos
También conocido como metales no ferrosos, se refiere a metales y aleaciones distintas de los metales ferrosos, como cobre, estaño, plomo, zinc, aluminio y latón, bronce, aleaciones de aluminio y aleaciones para cojinetes. Además, en la industria también se utilizan cromo, níquel, manganeso, molibdeno, cobalto, vanadio, tungsteno, titanio, etc. Estos metales se utilizan principalmente como adiciones de aleaciones para mejorar el rendimiento de los metales. Entre ellos, el tungsteno, el titanio, el molibdeno, etc. se utilizan principalmente para producir cuchillos. aleación dura. Los metales no ferrosos mencionados anteriormente se denominan metales industriales, además de los metales preciosos: platino, oro, plata, etc. y los metales raros, incluidos el uranio radiactivo, el radio, etc.
3. Clasificación del acero
Además del hierro y el carbono, los principales elementos del acero incluyen silicio, manganeso, azufre y fósforo.
Existen varios métodos de clasificación del acero y los métodos principales son los siguientes:
1. Clasificados por calidad
(1) Acero ordinario (P≤0,045%, S≤0,050%)
(2) Acero de alta calidad (tanto P como S≤0,035%)
(3) Acero de alta calidad (P≤0,035%, S≤0,030%)
2. Clasificación por composición química
(1) Acero al carbono: a. Acero con poco carbono (C≤0,25%); b. Acero al carbono medio (C≤0,25~0,60%); do. Acero con alto contenido de carbono (C≤0,60%).
(2) Acero aleado: a. Acero de baja aleación (contenido total de elementos de aleación ≤ 5%); b. Acero de aleación media (contenido total de elementos de aleación > 5-10%); do. Acero de alta aleación (contenido total de elementos de aleación > 10% %).
3. Clasificado por método de formación.
(1) acero forjado; (2) acero fundido; (3) acero laminado en caliente; (4) acero estirado en frío.
4. Clasificación según estructura metalográfica
(1) Estado recocido: a. acero hipoeutectoide (ferrita + perlita); b. acero eutectoide (perlita); do. acero hipereutectoide (perlita + cementita); d. Acero tensítico (perlita + cementita).
(2) Estado normalizado: a. acero perlítico; b. acero bainita; do. acero martensítico; d. acero austenítico.
(3) Sin cambio de fase o cambio de fase parcial
5. Clasificación por finalidad
(1) Acero para construcción e ingeniería: a. Acero estructural al carbono ordinario; b. Acero estructural de baja aleación; do. Acero reforzado.
(2) Acero estructural:
a. Acero para fabricación de maquinaria: (a) Acero estructural templado y revenido; (b) Acero estructural endurecido superficialmente: incluido el acero cementado, el acero amoniacal y el acero endurecido superficialmente; c) Acero estructural de fácil corte; d) Plasticidad en frío Acero para conformado: incluido el acero para estampación en frío y el acero para estampación en frío.
b. Acero para muelles
do. Acero para rodamientos
(3) Acero para herramientas: a. acero para herramientas al carbono; b. acero para herramientas de aleación; do. Acero para herramientas de alta velocidad.
(4) Acero de desempeño especial: a. Acero inoxidable resistente a los ácidos; b. Acero resistente al calor: incluido acero antioxidante, acero resistente al calor, acero para válvulas; do. Acero de aleación de calefacción eléctrica; d. Acero resistente al desgaste; mi. Acero de baja temperatura; F. Acero eléctrico.
(5) Acero para uso profesional, como acero para puentes, acero para barcos, acero para calderas, acero para recipientes a presión, acero para maquinaria agrícola, etc.
6. Clasificación integral
(1) Acero ordinario
a. Acero estructural al carbono: (a) Q195; (b) Q215 (A, B); c) Q235 (A, B, C); d) Q255 (A, B); e) P275.
b. Acero estructural de baja aleación
do. Acero estructural ordinario para fines específicos.
(2) Acero de alta calidad (incluido acero de alta calidad)
a. Acero estructural: a) acero estructural al carbono de alta calidad; (b) acero estructural aleado; c) acero para muelles; d) acero de fácil mecanización; (e) acero para rodamientos; f) acero estructural de alta calidad para fines específicos.
b. Acero para herramientas: a) acero para herramientas al carbono; (b) acero aleado para herramientas; (c) acero para herramientas de alta velocidad.
do. Aceros de rendimiento especial: (a) acero inoxidable resistente a los ácidos; b) acero resistente al calor; c) acero aleado para calefacción eléctrica; d) acero eléctrico; (e) acero resistente al desgaste con alto contenido de manganeso.
7. Clasificados por método de fundición.
(1) Según tipo de horno
a. Acero convertidor: a) acero convertidor ácido; (b) acero convertidor básico. O (a) acero convertidor soplado por el fondo; (b) acero convertidor soplado lateralmente; (c) acero convertidor soplado por la parte superior.
b. Acero para hornos eléctricos: a) acero para hornos de arco eléctrico; b) acero para hornos de electroescoria; c) acero para hornos de inducción; d) acero para hornos consumible al vacío; (e) acero para hornos de haz de electrones.
(2) Según el grado de desoxidación y sistema de vertido.
a. Acero hirviendo; b. Acero semiacabado; do. Acero muerto; d. Acero matado especial.
4. Descripción general de los métodos de representación de grados de acero de mi país.
La indicación del grado del producto generalmente se indica mediante una combinación de letras pinyin chinas, símbolos de elementos químicos y números arábigos. Ahora mismo:
①Los elementos químicos en los grados de acero están representados por símbolos químicos internacionales, como Si, Mn, Cr…etc. Los elementos mixtos de tierras raras están representados por "RE" (o "Xt").
②El nombre del producto, el uso, los métodos de fundición y vertido, etc., generalmente se representan mediante letras abreviadas del Pinyin chino.
③El contenido de elementos químicos principales (%) en el acero está representado por números arábigos.
Cuando se utiliza el alfabeto fonético chino para indicar el nombre del producto, el uso, las características y los métodos de proceso, generalmente se selecciona la primera letra del alfabeto fonético chino que representa el nombre del producto. Cuando se repite con la letra seleccionada por otro producto, se puede usar la segunda letra o la tercera letra, o se puede seleccionar la primera letra pinyin de los dos caracteres chinos al mismo tiempo.
Si no hay caracteres chinos ni pinyin disponibles por el momento, los símbolos utilizados son letras inglesas.
Cinco, la subdivisión del método de representación de los grados de acero en mi país.
1. Método de designación de acero estructural al carbono y acero estructural de baja aleación y alta resistencia.
El acero utilizado anteriormente suele dividirse en dos categorías: acero general y acero especial. El método para indicar el grado se compone de las letras pinyin chinas del límite elástico o límite elástico del acero, el valor del límite elástico o límite elástico, el grado de calidad del acero y el grado de desoxidación del acero. que en realidad se compone de 4 partes.
①El acero estructural general adopta la letra pinyin “Q” que representa el límite elástico. El valor del límite elástico (la unidad es MPa) y los grados de calidad (A, B, C, D, E) y el método de desoxidación (F, b, Z, TZ) y otros símbolos especificados en la Tabla 1 forman el grado en orden. Por ejemplo: los grados de acero estructural al carbono se expresan como: Q235AF, Q235BZ; Los grados de acero estructural de baja aleación y alta resistencia se expresan como: Q345C, Q345D.
Q235BZ significa acero estructural al carbono muerto con un valor de límite elástico ≥ 235 MPa y grado de calidad B.
Los dos grados Q235 y Q345 son los grados más típicos de acero para ingeniería, los grados con mayor producción y uso, y los grados más utilizados. Estos dos grados están disponibles en casi todos los países del mundo.
En la composición de grados del acero estructural al carbono, se pueden omitir el símbolo “Z” de acero templado y el símbolo “TZ” de acero templado especial, por ejemplo: para acero Q235 con grados de calidad C y D respectivamente, los grados deben ser Q235CZ. y Q235DTZ, pero se puede omitir como Q235C y Q235D.
El acero estructural de baja aleación y alta resistencia incluye acero calmado y acero calmado especial, pero el símbolo que indica el método de desoxidación no se agrega al final del grado.
②El acero estructural especial generalmente se indica con el símbolo "Q" que representa el límite elástico del acero, el valor del límite elástico y los símbolos que representan el uso del producto especificado en la Tabla 1, por ejemplo: se expresa el grado de acero para recipientes a presión. como “Q345R”; el grado de acero resistente a la intemperie se expresa como Q340NH; Grados de acero Q295HP para soldar cilindros de gas; Calidades de acero Q390g para calderas; Calidades de acero Q420q para puentes.
③Según las necesidades, la designación de acero estructural de alta resistencia, baja aleación y uso general también puede utilizar dos números arábigos (que indican el contenido promedio de carbono, en partes por diez mil) y símbolos de elementos químicos, expresados en orden; el acero estructural especial de baja aleación y alta resistencia. El nombre de la marca también se puede expresar en secuencia mediante el uso de dos números arábigos (que indican el contenido promedio de carbono en partes por diez mil), símbolos de elementos químicos y algunos símbolos específicos que representan el uso del producto.
2. Método de representación de acero estructural al carbono de alta calidad y acero para resortes al carbono de alta calidad.
El acero estructural al carbono de alta calidad adopta una combinación de dos números arábigos (que indican el contenido promedio de carbono en diezmilésimas) o números arábigos y símbolos de elementos.
① Para acero en ebullición y acero semiacabado, los símbolos “F” y “b” se añaden respectivamente al final de la calificación. Por ejemplo, el grado de acero en ebullición con un contenido promedio de carbono de 0,08% se expresa como “08F”; la calidad del acero semiacabado con un contenido medio de carbono del 0,10% se expresa como “10b”.
② El acero templado (S, P≤0,035% respectivamente) generalmente no está marcado con símbolos. Por ejemplo: acero calmado con un contenido promedio de carbono de 0,45%, su grado se expresa como “45”.
③ Para aceros estructurales al carbono de alta calidad con mayor contenido de manganeso, el símbolo del elemento manganeso se agrega después de los números arábigos que indican el contenido promedio de carbono. Por ejemplo: acero con un contenido promedio de carbono de 0,50% y un contenido de manganeso de 0,70% a 1,00%, su grado se expresa como “50Mn”.
④ Para acero estructural al carbono de alta calidad (S, P≤0,030% respectivamente), agregue el símbolo "A" después del grado. Por ejemplo: acero estructural al carbono de alta calidad con un contenido promedio de carbono del 0,45%, su grado se expresa como "45A".
⑤Acero estructural al carbono de alta calidad (S≤0,020%, P≤0,025%), agregue el símbolo "E" después del grado. Por ejemplo: acero estructural al carbono de muy alta calidad con un contenido promedio de carbono del 0,45%, su grado se expresa como “45E”.
El método de representación de los grados de acero al carbono para resortes de alta calidad es el mismo que el de los grados de acero al carbono estructural de alta calidad (existen aceros 65, 70, 85, 65Mn en ambas normas GB/T1222 y GB/T699 respectivamente).
3. Método de designación de acero estructural aleado y acero aleado para resortes.
① Los grados de acero estructural aleado están representados por números arábigos y símbolos de elementos químicos estándar.
Utilice dos números arábigos para indicar el contenido promedio de carbono (en partes por diez mil) y colóquelo al principio del grado.
El método de expresión del contenido de elementos de aleación es el siguiente: cuando el contenido promedio es inferior al 1,50%, en la marca solo se indica el elemento y generalmente no se indica el contenido; el contenido promedio de aleación es 1,50%～2,49%, 2,50%～3,49%, 3,50%～4,49%, 4,50%～ 5,49%,…, escrito correspondientemente como 2, 3, 4, 5… después de los elementos de aleación.
Por ejemplo: el contenido promedio de carbono, cromo, manganeso y silicio es respectivamente 0,30%, 0,95%, 0,85% y 1,05% del acero estructural de aleación. Cuando el contenido de S y P es ≤0,035%, el grado se expresa como “30CrMnSi”.
Acero estructural de aleación de alta calidad (contenido de S, P ≤0,025% respectivamente), indicado agregando el símbolo "A" al final del grado. Por ejemplo: “30CrMnSiA”.
Para acero estructural de aleación de alta calidad y grado especial (S≤0,015%, P≤0,025%), agregue el símbolo “E” al final del grado, por ejemplo: “30CrM nSiE”.
Para grados de acero estructural de aleación especial, el símbolo que representa el uso del producto especificado en la Tabla 1 debe agregarse al principio (o al final) del grado. Por ejemplo, el acero 30CrMnSi que se utiliza especialmente para remachar tornillos, el número de acero se expresa como ML30CrMnSi.
②El método de representación del grado del acero aleado para resortes es el mismo que el del acero aleado estructural.
Por ejemplo: el contenido promedio de carbono, silicio y manganeso es respectivamente 0,60%, 1,75% y 0,75% del acero para resortes, y su grado se expresa como "60Si2Mn". Para acero para resortes de alta calidad, agregue el símbolo "A" al final del grado, y su grado se expresa como "60Si2MnA".
4. El grado del acero de fácil mecanización.
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Hora de publicación: 21 de junio de 2023
