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前言
随着全球贸易、全球采购、制造和工程的发展,对不同国家钢材牌号知识的需求也变得越来越迫切。
因为各国材料标准和牌号都不尽相同,如欧盟、美国、日本、中国都有各自的钢材标准和牌号系统,所以不同国家及标准间的材料互相替代就需要考虑多方面因素。
基础知识:钢材的分类
钢材的分类方法通常可分为以下几种:
按照化学成分,可分为碳钢、低合金钢、不锈钢等;通常我们熟知的DC01属于碳钢,HC340LA属于低合金钢,SUS 304属于不锈钢。
按照冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢、电炉钢;如高质量要求的工具钢,常使用电炉生产。
按照加工工艺和交货状态可分为热轧钢和冷轧钢;如常见的JIS牌号SPHC是热轧,SPCC是冷轧,SGCC是冷轧热镀锌,SECC是冷轧电镀锌,SGLCC是冷轧热镀铝锌,SGMCC是冷轧热镀锌铝镁等等。
按照产品形状,可分为厚板、薄板、带材、管材和型材等;如常见的国标牌号Q345B就有30多种不同的产品形状。
按照炼钢时的脱氧方法,可分为镇静钢,半镇静钢和沸腾钢;如我们常见的热镀锌深冲牌号DX56D+Z就是一种铝镇静钢。
按照钢的显微组织,可分为铁素体钢,珠光体钢和马氏体钢等;如JIS中的SUS304奥氏体不锈钢,SUS440A马氏体不锈钢(常用语刀具)等就是按此分类的。
按照钢的力学性能,可分为冷成形用低碳软钢(如,IF钢),传统高强钢(如,低合金高强钢),相变强化高强钢(如,双相钢,QP钢等);这个分类方式在汽车钢中最为常见,我们喜闻乐见的香蕉图就是典型的分类图。
按照交货时的热处理工艺状态,可分为退火、淬火、回火和热机械加工等。如冷冲压用钢板通常是退火交货,工具钢有些是淬火交货的。
材料替代通常涉及哪些因素
评估钢材能否互相替代的主要指标包括化学成分、制造工艺、成形方式、产品形状、机械性能和物理性能,其他相关指标比如脱氧方法、淬透性、腐蚀性能、耐热性能等也对材料是否可以互相替代有显著影响。
钢材之间是否近似,通常基于其化学成分的异同来判定,某些时候也会考虑机械性能的异同。
不过,即使是来自标准原文推荐的近似材料,化学成分、抗拉强度、屈服强度和物理性能数据也不完全一样。这也意味着并不能简单的直接拿来替代,而是要仔细考虑材料实际使用中的各种因素,一步步来确定替代材料的可用性。
SPCC的部分近似牌号
(来源 www.ouyeelm.com)
常见案例
贸易环节最常见的是根据质保书的力学性能来进行替代,这种方式在钢种类相同的前提下是具有一定的可操作性的,比如某些实物的成分和性能相当优异的冷轧DC01可以被用来替代DC03使用。
但是如果钢种不同,即使力学性能相近也不能随意替代,而需进行充分试制和沟通。
如,HC500/780DP和HC500/780CP这两个牌号,虽然力学性能非常接近,但是由于钢种不同,内部组织也不同。仅根据质保书信息判断,使用DP钢来替代CP钢的话,容易在加工过程中出现翻边开裂的问题。
牌号比对
(来源 www.ouyeelm.com)
更不用说同样是CR4这个牌号,在不同的年代,不同的标准体系里其实是完全不同的材料。
后记
钢材作为一种大宗商品,贸易额通常都很大,要认识到近似钢材替代是一个复杂和极易出错的过程,材料是否可以替代与其生产、运输和应用场景高度相关,比如热处理的方式、交货条件和使用状态等等。与目标材料类似的候选材料以及相关标准文献数量可能很多,所以决定选择何种替代材料需要具有一定材料及机械专业知识,并参阅材料的具体标准文献。