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中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13304-91《鋼分類》描述:“以鐵為主要元素、含碳量一般在2%以下,并含有其他元素的材料。”其中的一般是指除鉻鋼外的其他鋼種,部分鉻鋼的含碳量允許大于2%。含碳量大于2%的鐵合金是鑄鐵。其他國際標(biāo)準(zhǔn)如ISO 4948或EN 10020中對鋼的定義也與此類似。嚴(yán)格地說,鋼是含碳量在0.0218%-2.11 [1] %之間的鐵碳合金。我們通常將其與鐵合稱為鋼鐵,為了保證其韌性和塑性,含碳量一般不超過1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外,還有硅、錳、硫、磷等。其它成分是為了使鋼材性能有所區(qū)別。以下以字母順序列出重要的鋼材,他們包含以下成分,現(xiàn)將它們的功能特性一并介紹:碳(Carbon)存在于所有的鋼材,是重要的硬化元素。有助于增加鋼材的強(qiáng)度,我們通常希望刀具級別的鋼材擁有0.6%以上的碳,也稱為高碳鋼。鉻(Chromium)增加耐磨損性,硬度,重要的是耐腐蝕性,擁有13%以上的認(rèn)為是不銹鋼。盡管這么叫,如果保養(yǎng)不當(dāng),所有鋼材都會生銹。煉鋼
錳(Manganese)重要的奧氏體穩(wěn)定元素,有助于生成紋理結(jié)構(gòu),增加堅(jiān)固性和強(qiáng)度及耐磨損性。在熱處理和卷壓過程中使鋼材內(nèi)部脫氧,出現(xiàn)在大多數(shù)的刀剪用鋼材中,除了A-2,L-6和CPM 420V。鉬(Molybdenum)
鋼材中除主要化學(xué)成分Fe鐵以外,還含有少量的碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、鈦(Ti)、釩(V)等元素,這些元素雖含量很少,但對鋼材性能的影響很大。碳是決定鋼材性能的重要元素,它影響到鋼材的強(qiáng)度、塑性、韌性等機(jī)械力學(xué)性能。當(dāng)鋼中含碳量在0.8%以下時,隨著含碳量的增加,鋼的強(qiáng)度和硬度提高,塑性和韌性下降;但當(dāng)含碳量大于1.0%時,隨含碳量增加,鋼的強(qiáng)度反而下降。一般工程用碳素鋼均為低碳鋼,即含碳小于0.25%,工程用低合金鋼含碳小于0.52%。鋼中有益元素有錳、硅、釩、鈦等,控制摻入量可冶煉成低合金鋼。鋼中主要的有害元素有硫、磷及氧,要特別注意控制其含量。磷是鋼中很有害的元素之一,主要溶于鐵素體起強(qiáng)化作用。磷含量增加,鋼材的強(qiáng)度、硬度提高,塑性和韌性顯著下降。特別是溫度愈低,對塑性和韌性的影響愈大,從而顯著加大鋼材的冷脆性。磷也使鋼材可焊性顯著降低,但磷可提高鋼的耐磨性和耐蝕性。硫也是很有害的元素,呈非金屬硫化物夾雜物存在于鋼中,降低鋼材的各種機(jī)械性能。由于硫化物熔點(diǎn)低,使鋼材在熱加工過程中造成晶粒的分離,引起鋼材斷裂,形成熱脆現(xiàn)象稱為熱脆性。硫使鋼的可焊性、沖擊韌性、耐疲勞性和抗腐蝕性等均降低。氧是鋼中有害元素,主要存在于非金屬夾雜物中,少量熔于鐵素體內(nèi)。非金屬夾雜物降低鋼的機(jī)械性能,特別是韌性。氧有促進(jìn)時效傾向的作用。氧化物所造成的低熔點(diǎn)亦使鋼的可焊性變差。
屈服點(diǎn)(σs)鋼材或試樣在拉伸時,當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限,即使應(yīng)力不再增加,而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形,稱此現(xiàn)象為屈服,而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的小應(yīng)力值即為屈服點(diǎn)。設(shè)Ps為屈服點(diǎn)s處的外力,F(xiàn)o為試樣截面面積,則屈服點(diǎn)σs =Ps/Fo(MPa),MPa稱為兆帕等于N(牛頓)/mm2,(MPa=10^6Pa,Pa:帕斯卡=N/m2)2. 屈服強(qiáng)度(σ0.2)有的金屬材料的屈服點(diǎn)極不明顯,在測量上有困難,因此為了衡量材料的屈服特性,規(guī)定產(chǎn)生殘余塑性變形等于一定值(一般為原長度的0.2%)時的應(yīng)力,稱為條件屈服強(qiáng)度或簡稱屈服強(qiáng)度σ0.2。3. 抗拉強(qiáng)度(σb)材料在拉伸過程中,從開始到發(fā)生斷裂時所達(dá)到的大應(yīng)力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強(qiáng)度相應(yīng)的還有抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等。設(shè)Pb為材料被拉斷前達(dá)到的大拉力,F(xiàn)o為試樣截面面積,則抗拉強(qiáng)度σb= Pb/Fo (MPa)。4. 伸長率(δs)材料在拉斷后,其塑性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。5 . 屈強(qiáng)比(σs/σb)鋼材的屈服點(diǎn)(屈服強(qiáng)度)與抗拉強(qiáng)度的比值,稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比越大,結(jié)構(gòu)零件的可靠性越高,一般碳素鋼屈強(qiáng)比為0.6-0.65,低合金結(jié)構(gòu)鋼為0.65-0.75合金結(jié)構(gòu)鋼為0.84-0.86。6. 硬度
淬硬性是指鋼在正常淬火條件下,所能達(dá)到的高硬度。是鋼的一種工藝性能。奧氏體中固溶的碳越多,淬硬性就越高。與合金元素沒有多大關(guān)系。而淬透性與合金元素就有很大的關(guān)系。淬硬性高的鋼,其淬透性不一定高。2、淬透性在生產(chǎn)中的應(yīng)用對承受動載荷的一些重要零件要選用能全部淬透的鋼;如發(fā)動機(jī)連桿、彈簧等;當(dāng)零件表里性能可以不一致時(不要求淬透),選用淬透性適宜的鋼即可。如齒輪;焊接件不可選用淬透性高的鋼,否則就容易在焊縫附近出現(xiàn)淬火組織,造成變形和裂紋;對于淬透性好的鋼,可以采用冷卻速度緩慢的淬火介質(zhì)。這對于復(fù)雜工件十分有利。 [3]3、熱處理(Heat Treatment) - 是利用加熱和冷卻以改變金屬物理性質(zhì)的方法。熱處理能改善鋼的顯結(jié)構(gòu),使達(dá)到所需的物理要求。韌性,硬度 和耐磨性 是通過熱處理而獲得的特性中的幾種。要獲得這些特性,需使用熱處理中的淬硬<又稱淬火>,回火,退火<又稱朡化>和表面淬硬等操作。不銹鋼產(chǎn)品
1)、淬硬(Hardening,又稱淬火) - 是將金屬均勻地加熱至適當(dāng)溫度,然后迅速浸入水或油中急冷,或在空氣中或冷凍區(qū)中冷卻,使金屬獲得所需要的硬度。2)、回火(Tempering) - 鋼件淬硬后會變脆,同時由淬火急冷而引致的應(yīng)力,可使鋼件受到輕擊而斷裂。要脆性,可用回火處理法。回火就是將鋼件重新加熱至適當(dāng)?shù)臏囟然蝾伾缓笥枰约崩洹;鼗痣m然使鋼的硬度略為減少,但可增加鋼的韌性而降低其脆性
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