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中華人民共和國標準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。其他國際標準如ISO 4948或EN 10020中對鋼的定義也與此類似。嚴格地說,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別。以下以字母順序列出重要的鋼材,他們包含以下成分,現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%以上的認為是不銹鋼。盡管這么叫,如果保養不當,所有鋼材都會生銹。煉鋼
錳(Manganese)重要的奧氏體穩定元素,有助于生成紋理結構,增加堅固性和強度及耐磨損性。在熱處理和卷壓過程中使鋼材內部脫氧,出現在大多數的刀剪用鋼材中,除了A-2,L-6和CPM 420V。鉬(Molybdenum)
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合金凝固時,由于溶質在固相中和在液相中的溶解度不同,而產生選分結晶(也稱脫溶或液析)現象。即伴隨結晶的進行,在凝固前沿不斷有溶質析出(K<1時),使液相同溶質濃度逐漸增加。在平衡結晶時,溶質在固、液兩相中的均勻擴散都得以充分進行,因而并不產生偏析。但在鋼液的實際凝固過程中,溶質在兩相,特別是在固相中的擴散不能充分進行。結果析出的溶質不斷在凝固前沿的母液中富集,形成濃度很高的溶質偏析層,此偏析層內熔體的液相線溫度相對于成分未變之母液的液相線溫度有所降低,因而使凝固前沿處熔體的過冷減小。這一現象對凝固組織有很大的影響。極端情況下(固相不均化、液相不混合)凝固前沿出現溶質大的富集情況。其溶質的分布可用下式來描述:式中C L(x)為距凝固前沿x處液相中溶質濃度;C0為合金熔體中溶質的初始濃度;K為溶質的平衡分配系數,K=C0/CL導;R為結晶速度;DL為溶質在液相中的擴散系數。設K為常數(液、固相線為直線),且液相線斜率為m,則與凝固前沿溶質濃度相對應的液相線溫度分布可用t L(x) =t0-mC L(x) =t0-mC0(1+1-k/k e -R/DLx)來描述。C L(x)及t L(x)的變化如圖2所示。可見C L(x)隨距凝固前沿距離增加而減小,t L(x)隨距凝固前沿距離的增加而增高。在凝固前沿(x=O)處。熔體液相線溫度tL與熔體實際溫度之差稱過冷,即Δt =tL-te。當達到穩定態結晶時,凝固前沿處tL=te=ts此時,液相線溫度分布曲線與實際溫度分布曲線所圍成的區域(圖2陰影區)稱組成過冷區。組成過冷的出現,必將終止原有凝固界面的繼續推進,并且當其凝固前沿前方過冷較大處的過冷超過生核所需的過冷度Δt ﹡ 時,將在凝固界面前方形成新的晶核。這是鋼錠結晶組織由柱狀晶向等軸晶轉變的一種有說服力的解釋。
鋼的熱處理是指在固態下通過對鋼進行不同的加熱、保溫、冷卻來改變鋼的組織結構,從而獲得所需要性能的一種工藝。鋼的熱處理路線圖,如圖所示:2、鋼的熱處理分類(1)根據工藝方法來分1)整體熱處理(退火、正火、淬火、回 火);2)表面熱處理(火焰加熱表面淬火、感應加熱表面淬火、激光加熱表面淬火等);3)化學熱處理(滲碳、滲氮、滲其它元素等)。(2)根據熱處理在零件加工中的作用分1)預先熱處理(退火、正火):為機械零件切削加工前的一個中間工序,以改善切削加工性能及為后續作組織準備。2)終熱處理(淬火、回火):獲得零件終使用性能的熱處理 。3、過熱度和過冷度加熱和冷卻時相圖上臨界點位置,如圖所示:平衡態相變線:A1、A3、Acm加熱(過熱度): Ac1、Ac3、Accm
冷卻(過冷度): Ar1、Ar3、Arcm
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