金屬熱處理基礎(chǔ)知識(shí)(三)
鋼的分類
鋼是以鐵系冗、碳為主要成分的合金,它的含碳量一般小于2.11% 剃拇。鋼是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中極為重要的金屬材料摘沥。
鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼(簡稱碳鋼)與合金鋼兩大類幼健。碳鋼是由生鐵冶煉獲得的合金,除鐵熊镣、碳為其主要成分外卑雁,還含有少量的錳、硅绪囱、硫测蹲、磷等雜質(zhì)。碳鋼具有一定的機(jī)械性能鬼吵,又有良好的工藝性能扣甲,且價(jià)格低廉。因此齿椅,碳鋼獲得了廣泛的應(yīng)用琉挖。但隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,碳鋼的性能已不能完全滿足需要涣脚,于是人們研制了各種合金鋼示辈。合金鋼是在碳鋼基礎(chǔ)上,有目的地加入某些元素(稱為合金元素)而得到的多元合金遣蚀。與碳鋼比矾麻,合金鋼的性能有顯著的提高,故應(yīng)用日益廣泛善答。
由于鋼材品種繁多仁墅,為了便于生產(chǎn)、保管、選用與研究冲倡,必須對(duì)鋼材加以分類透格。按鋼材的用途、化學(xué)成分顺良、質(zhì)量的不同,可將鋼分為許多類:
一. 按用途分類
按鋼材的用途可分為結(jié)構(gòu)鋼沙诅、工具鋼些栅、特殊性能鋼三大類。
結(jié)構(gòu)鋼:1.用作各種機(jī)器零件的鋼草仪。它包括滲碳鋼至沸、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼及滾動(dòng)軸承鋼振害。
2.用作工程結(jié)構(gòu)的鋼盖扔。它包括碳素鋼中的甲、乙缘缚、特類鋼及普通低合金鋼彈簧勾笆。
工具鋼:用來制造各種工具的鋼。根據(jù)工具用途不同可分為刃具鋼桥滨、模具鋼與量具鋼窝爪。
特殊性能鋼:是具有特殊物理化學(xué)性能的鋼∑朊剑可分為不銹鋼蒲每、耐熱鋼、耐磨鋼喻括、磁鋼等邀杏。
二. 按化學(xué)成分分類
按鋼材的化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。
碳素鋼:按含碳量又可分為低碳鋼(含碳量≤0.25%)唬血;中碳鋼(0.25%<含碳量<0.6%)望蜡;高碳鋼(含碳量≥0.6%)。
合金鋼:按合金元素含量又可分為低合金鋼(合金元素總含量≤5%)刁品;中合金鋼(合金元素總含量=5%--10%)泣特;高合金鋼(合金元素總含量>10%)。此外凡宅,根據(jù)鋼中所含主要合金元素種類不同谆威,也可分為錳鋼、鉻鋼钓闲、鉻鎳鋼婉饼、鉻錳鈦鋼等。
三. 按質(zhì)量分類
按鋼材中有害雜質(zhì)磷、硫的含量可分為普通鋼(含磷量≤0.045%序敷、含硫量≤0.055%撬彭;或磷、硫含量均≤0.050%)赋昔;優(yōu)質(zhì)鋼(磷据钱、硫含量均≤0.040%);高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼(含磷量≤0.035%亮绢、含硫量≤0.030%)箭谴。
此外,還有按冶煉爐的種類俘戈,將鋼分為平爐鋼(酸性平爐溉潭、堿性平爐),空氣轉(zhuǎn)爐鋼(酸性轉(zhuǎn)爐少欺、堿性轉(zhuǎn)爐喳瓣、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼)與電爐鋼。按冶煉時(shí)脫氧程度赞别,將鋼分為沸騰鋼(脫氧不完全)畏陕,鎮(zhèn)靜鋼(脫氧比較完全)及半鎮(zhèn)靜鋼。
鋼廠在給鋼的產(chǎn)品命名時(shí)氯庆,往往將用途蹭秋、成分、質(zhì)量這三種分類方法結(jié)合起來堤撵。如將鋼稱為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼仁讨、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素彈簧鋼实昨、高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼洞豁、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼等荒给。
金屬材料的機(jī)械性能
金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類掐抢。所謂工藝性能是指機(jī)械零件在加工制造過程中,金屬材料在所定的冷哗缀、熱加工條件下表現(xiàn)出來的性能统扔。金屬材料工藝性能的好壞,決定了它在制造過程中加工成形的適應(yīng)能力板蜻。由于加工條件不同馁筷,要求的工藝性能也就不同,如鑄造性能捺盖、可焊性芥吧、可鍛性疤嘴、熱處理性能、切削加工性等漾衅。所謂使用性能是指機(jī)械零件在使用條件下住卿,金屬材料表現(xiàn)出來的性能,它包括機(jī)械性能楞便、物理性能矫迹、化學(xué)性能等。金屬材料使用性能的好壞呈野,決定了它的使用范圍與使用壽命镀赌。
在機(jī)械制造業(yè)中,一般機(jī)械零件都是在常溫际跪、常壓和非強(qiáng)烈腐蝕性介質(zhì)中使用的,且在使用過程中各機(jī)械零件都將承受不同載荷的作用喉钢。金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能姆打,稱為機(jī)械性能(或稱為力學(xué)性能)。
金屬材料的機(jī)械性能是零件的設(shè)計(jì)和選材時(shí)的主要依據(jù)肠虽。外加載荷性質(zhì)不同(例如拉伸幔戏、壓縮、扭轉(zhuǎn)税课、沖擊闲延、循環(huán)載荷等),對(duì)金屬材料要求的機(jī)械性能也將不同韩玩。常用的機(jī)械性能包括:強(qiáng)度垒玲、塑性、硬度找颓、沖擊韌性参七、多次沖擊抗力和疲勞極限等。下面將分別討論各種機(jī)械性能狱诊。
1. 強(qiáng)度
強(qiáng)度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞(過量塑性變形或斷裂)的性能村次。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮件策、彎曲痒弃、剪切等形式,所以強(qiáng)度也分為抗拉強(qiáng)度巩樟、抗壓強(qiáng)度仆扰、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等嫁橱。各種強(qiáng)度間常有一定的聯(lián)系热阁,使用中一般較多以抗拉強(qiáng)度作為最基本的強(qiáng)度指針扭妖。
2. 塑性
塑性是指金屬材料在載荷作用下,產(chǎn)生塑性變形(永久變形)而不破壞的能力荡明。
3. 硬度
硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指針捆革。目前生產(chǎn)中測定硬度方法最常用的是壓入硬度法,它是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測試的金屬材料表面着茸,根據(jù)被壓入程度來測定其硬度值壮锻。
常用的方法有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA涮阔、HRB猜绣、HRC)和維氏硬度(HV)等方法。
4. 疲勞
前面所討論的強(qiáng)度敬特、塑性掰邢、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機(jī)械性能指針。實(shí)際上伟阔,許多機(jī)器零件都是在循環(huán)載荷下工作的辣之,在這種條件下零件會(huì)產(chǎn)生疲勞。
5. 沖擊韌性
以很大速度作用于機(jī)件上的載荷稱為沖擊載荷皱炉,金屬彈簧在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性怀估。
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