“軟鋼”究竟有多軟?What is MILD STEEL?
前言:軟鋼(MILD STEEL)這個叫法在鋼鐵行業里屢見不鮮,國際貿易的初期詢單中也常見MILD STEEL的叫法。
但是什么是軟鋼呢?恐怕大多數人都說不清楚。
這個問題也曾困惑我們技術團隊很長時間,百度上解釋一大把,但是都沒有出處,而且自相矛盾,可靠性也就不言而喻了。
最近偶然翻到一份權威資料,是美國金屬學會(ASM)J.R. Davis等人編著出版的,書名為《Alloying : understanding the basics》,終于找到了關于軟鋼的權威說法,特把它摘出來,分享給各位業內朋友。
軟鋼(mild steel):是指含碳量0.15%~0.30%,Mn含量不大于0.75%的一種低碳鋼。
這么一句話的解釋可能還是不容易理解的,我們系統地梳理下鋼的分類。
SAE/AISI定義的鋼的分類
(簡潔就是美,我們先看圖)
軟鋼是碳素鋼中低碳鋼里組別二中的一個分類。
首先,我們要看看,什么是碳素鋼?
按照SAE/AISI的定義,碳素鋼(Carbon Steel)是指:
1、對Cr,Co,Nb,Mo,Ni,Ti,W,V或Zr沒有最小含量的規定以獲得所需的合金效應;
2、或規定的最小Cu含量不大于0.40%;或指Mn含量不大于1.65%,Si含量不大于0.60%,Cu含量不大于0.60%,(總合金含量不大于2.0%)的鋼。
碳素鋼的分類
通常,碳素鋼可分為4類:
① 低碳鋼(碳含量不大于0.30%),
② 中碳鋼(碳含量為0.30%~0.60%),
③ 高碳鋼(碳含量為0.60%~1.00%),
④ 易切削鋼。
碳素鋼的性能和加工處理特點主要取決于碳和錳的含量,以及鋼的純凈度。
低碳鋼的分類
低碳鋼根據碳含量的不同,可分成兩組:
第一組別是指碳含量小于0.15%的低碳鋼;
第二組別是指碳含量為0.15%~0.30%的低碳鋼。
軟鋼(Mild Steel)歸屬于第二組別中的一個分類,也即指含碳量0.15%~0.30%,Mn含量不大于0.75%的這一個分類。
低碳鋼這兩個分組的特點
第一組別(C<0.15%)
也即碳含量較低的那一組
其屈服強度通常為205MPa~240 MPa,強度和硬度隨著鋼的C含量的增加和冷作加工硬化程度的增加而增加,強度的增加往往是以犧牲延展性或冷成形能力為代價的。
當主要是考慮鋼的冷成形性能或沖壓性能要求時,通常選擇這個類別。
同時,又因為這一組別的冷軋板,通常具有優良的表面質量,可用于汽車面板,家電面板等。
我們常見的一些汽車沖壓用外板,寶鋼企標的DC05,福特汽車的A12,日產汽車的SP121,菲亞特新版標準的CR03,本田汽車的JSC270F等都屬于這一類鋼。(雖然在一些標準中也將其稱為MILD STEEL。)
第二組別(C:0.15%~0.30%)
也即包含了軟鋼(Mild Steel)的那一組
與第一組低碳鋼相比,第二組別低碳鋼的強度和硬度增加,冷成形性能下降。考慮到其便于進行熱處理的特征,通常稱為滲碳或表面硬化鋼級。
軟鋼(Mild Steel)屬于其中低錳含量的一個分類,典型的牌號有我國國標中的20號鋼。
需要特別說明的是,軟鋼(mild steel)是第二組別低碳鋼中比較特殊的一支。軟鋼通常可焊接性較好,但由于存在一定的淬硬傾向,當錳含量較高、且截面較厚或接頭拘束度較高的情況下,可能需要進行焊前預熱處理。當焊接接頭厚度大于25mm時,特別是當基板的含碳量超過0.22%時,需要將軟鋼預熱到約40℃,并且焊接完成后,焊縫區域的應力釋放熱處理的溫度大約為525℃~ 675℃。
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第一組別(碳含量小于0.15%)的低碳鋼,對晶粒長大敏感,并導致脆性,在冷成形后并在595℃和下相變溫度(A1)之間加熱時,此現象被稱為應變時效脆性。如果已形成粗晶,可以通過熱處理重新細化晶粒,即將鋼加熱到上相變溫度(A3)溫度以上,隨后冷卻。
簡單說上文列舉的汽車鋼退火工藝不當容易導致粗晶缺陷,但重新退火可以改善。
對于以棒鋼、線材形式供貨的產品,其機加工性能可通過冷拔進行改善,通常認為這類鋼適合焊接或釬焊,但其焊縫熱影響區局部或整個零件可能會發生強度下降的現象。
第二組別(C:0.15%~0.30%)的這部分滲碳鋼,它的使用選擇取決于零件的特性及所需的性能以及處理的工藝。基板碳含量增加,淬火時可獲得更高的芯部硬度,錳含量的增加有助有提高整個零件的淬透性和表面硬化性。
在這個組別的低碳鋼中,中錳低碳鋼(錳含量0.60%~ 1.00% )的機加工性能優于低錳低碳鋼(0.30 %~0.60%)。
當進行滲碳處理時,該分類的牌號如SAE/AISI 1016,1018和 1019被廣泛用于制造采用水淬工藝的零件,SAE/AISI 1022 和SAE/AISI 1500 系列適用于厚截面或采用油淬工藝的薄截面零件。對冷成形件或冷墩件,碳含量相同時,錳含量越低,成形性能越好。相對于低錳低碳鋼,中錳低碳鋼的特點是強度有所提升,適用于制作鍛件。
通常,第二組別的低碳鋼適合在滲碳前進行焊接或釬接,如果條件受限,必須在滲碳后才能進行焊接的話,在滲碳處理時,該待焊接區必須進行隔離保護以免于被滲碳。
另外的一種替代方法是,將滲碳后未淬硬的待焊接區,采用機加工的方法去除滲碳層。普通碳素鋼滲碳的典型應用場景,是要求零件具有較硬的耐磨表面,但不需要增加零件芯部的力學性能。典型應用包括小的軸桿、活塞、低荷載齒輪等。
資料來源:Alloying: Understanding the Basics,Editor: Joseph R. Davis,ASM International; 1 edition (December 1, 2001),ISBN: 978-0-87170-744-4
常見寶鋼軟鋼與國外牌號的近似關系