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数据显示2012年1-8月,纳入钢协统计的重点大中型钢铁企业累计销售收入23686.09亿元,比2012年同期下滑6.21%,利税431.22亿元,比2012年同期下滑66.8%,利润总额-31.84亿元,同比下滑104.22%,其中8月钢铁行业的数据尤为“触目惊心”:月销售收入2794.5亿元、利税0.95亿元、利润收入-41.96亿元、盈利状况下滑至年度低点。“种种迹象都看出,钢铁行业总体亏损的局面在不断恶化,纳入钢协统计的80户大中型钢铁企业中,8月份亏损企业数量已经过半,达到44家。”钢铁行业的现状也是特钢行业发展困境的真实写照,但值得庆幸的是,特种钢作为代表未来钢产业发展的重要产品,其市场需求仍值得乐观并有望在未来十年内成迎来黄金发展期,但对于中国特钢行业而言,调整产业结构和推动产业升级已经迫在眉睫。
特钢又称为特种钢或特殊钢,是指那些由于成分、结构、生产工艺特殊而具有特殊物理、化学性能或者特殊用途的钢铁产品,属于传统钢铁产业的一个分支,与普钢相对但两者的用途有着较大差别。
特殊钢是在冶炼过程中加入了较多的合金元素及采取了特殊的生产、加工工艺,特钢的化学成分、组织结构以及机械性能均优于一般钢铁。其晶粒的复杂性高过一般钢铁,从而获得更多的应用领域,故在汽车、机械、化工、船舶、铁路、航空航天、国防军工等对钢材质量要求较高的领域得到广泛。未来随着航空航天、国防军工的发展,以及诸多新兴产业的大发展,特钢的应用领域将持续扩展,需求量也将快速增加。
钢材中除主要化学成分Fe铁以外,还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、钛(Ti)、钒(V)等元素,这些元素虽含量很少,但对钢材性能的影响很大。
碳是决定钢材性能的重要元素,它影响到钢材的强度、塑性、韧性等机械力学性能。当钢中含碳量在0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢的强度和硬度提高,塑性和韧性下降;但当含碳量大于1.0%时,随含碳量增加,钢的强度反而下降。一般工程用碳素钢均为低碳钢,即含碳小于0.25%,工程用低合金钢含碳小于0.52%。
钢中有益元素有锰、硅、钒、钛等,控制掺入量可冶炼成低合金钢。钢中主要的有害元素有硫、磷及氧,要特别注意控制其含量。磷是钢中很有害的元素之一,主要溶于铁素体起强化作用。磷含量增加,钢材的强度、硬度提高,塑性和韧性显著下降。特别是温度愈低,对塑性和韧性的影响愈大,从而显著加大钢材的冷脆性。磷也使钢材可焊性显著降低,但磷可提高钢的耐磨性和耐蚀性。硫也是很有害的元素,呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中,降低钢材的各种机械性能。
由于硫化物熔点低,使钢材在热加工过程中造成晶粒的分离,引起钢材断裂,形成热脆现象称为热脆性。硫使钢的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。氧是钢中有害元素,主要存在于非金属夹杂物中,少量熔于铁素体内。非金属夹杂物降低钢的机械性能,特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用。氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变差。
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(2)高均匀性。钢的成分偏析导致钢组织、性能的不均匀,这是钢制零部件提前失效以及钢性能潜力难以充分发挥的重要原因之一。现代生产工艺应使钢的均匀性达到:轿车齿轮钢淬透性带波动为±3HRC;对合金元素控制水平为碳、镍、钼含量≤±0.01%,锰和铬含量≤±0.02%;轴承钢淬火后的晶粒度为球形且尺寸波动0.8±0. 2μm;抗层状撕裂钢(z向钢)的纵向、横向和厚度方向的力学性能,特别是塑、韧性要求大体上相当。
(3)超细组织。超细组织强化是惟一增加钢强度而不降低韧性或使韧性略有增加的强化机制。例如高强度不锈钢AFC77的晶粒从60μm细化到2. 3μm,则断裂韧性KIC从100增加到220MPa·m。核反应堆压力容器钢板为粗晶时,其辐照脆化温度范围为150~250℃而细晶钢降到50~70℃。轴承钢中的碳化物尺寸细到≤0.5μm,则轴承寿命大幅度提高。
(4)高精度。特殊钢材要有良好的表面质量和窄的尺寸公差。热轧钢棒的精度已达±0.1mm、热轧板卷的厚度公差达±0.015~0.05mm,而冷轧板卷的厚度公差已达±0.003mm。
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