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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)
奧氏體的形成奧氏體化——若溫度高于相變溫度鋼,在加熱和保溫階段,將發生室溫下的組織向A的轉變,稱為奧氏體化。
奧氏體形成的四個步驟:1)奧氏體晶核的形成; A晶核通常在珠光體中F和Fe3C相界處產生;2)奧氏體晶核長大;(3)殘余滲碳體的溶解;(4)奧氏體的均勻化共析鋼——加熱到Ac1點相變溫度;亞共析鋼——加熱到Ac3點相變溫度以上;過共析鋼——理論上應加熱到Accm以上,但實際上低于Accm。因為加熱到Accm以上,滲碳體會全部溶解,奧氏體晶粒也會迅速長大,組織粗化,脆性增加。加熱和冷卻時相圖上臨界點位置,如圖所示:
奧氏體晶粒度和奧氏體晶粒長大及其影響因素1、奧氏體晶粒度1)起始晶粒度——室溫下各種原始組織剛剛轉變為奧氏體時的晶粒度。
2)實際晶粒度——鋼在具體的熱處理或加熱條件下實際獲得的奧氏體晶粒度的大小。分為10級,1級粗(鍛造常溫調質晶粒度一般要求5-8級,鍛造余熱調質晶粒度一般要求大于等于2級)。3)本質晶粒度——表示奧氏體晶粒長大的傾向性。不表示晶粒的大小。本質粗晶粒鋼:奧氏體晶粒度隨著加熱溫度的升高不斷地迅速長大。 (如圖6-3) 圖6-3本質細晶粒鋼:奧氏體晶粒度只有加熱到較高溫度才顯著長大。2、奧氏體晶粒長大及影響因素
3)、退火(Annealing) - 退火是鋼件的內在應力和細化晶粒的方法。退火法是將鋼件加熱至高于臨界溫度,然后放入干灰,石灰,石棉或封閉在爐內,令它慢慢冷卻。4)、硬度(Hardness) - 是材料抵抗外物刺入的一種能力。試驗鋼鐵硬度的普通方法是用銼刀在工件邊緣上銼擦,由其表面所呈現的擦痕深淺以判定其硬度的高低。這種方法稱為銼試法 這種方法不太科學。用硬度試驗儀器來試驗極為準確,是現代試驗硬度常用的方法。常用的試驗法有洛氏硬度試驗,洛氏硬度試驗機利用鉆石沖入金屬的深度來測定金屬的硬度,沖入深度愈大,硬度愈小。鉆石沖入金屬的深度,可從指針指出正確的數字,該數字稱為洛氏硬度值。5)、鍛造(Forging) - 是用錘擊使金屬成為一定形狀<成型> 的方法,當鋼件加熱達到鍛造溫度時,可以從事鍛造,彎屈,抽拉,成型等操作。大多數鋼材加熱至鮮明櫻紅色時都很易鍛造。能增加鋼材硬度常用的方法是淬火。 [2]6)、脆性(Brittleness)- 表示金屬容易破裂的性質,鑄鐵的脆性大,甚至跌落地上亦會破裂。脆性與硬度有密切關系,硬度高的材料通常脆性亦大。7)、延性(Ductility)- (又稱柔軟性) 是金屬受外力變形而不碎裂的性質,延性的金屬可抽拉成細線。8)、彈性(Flexibility)- 是金屬受外力變形,當外力之后又恢復其原有形狀的一種性質。彈簧鋼是極富彈性的一種材料。9)、展性(Malleability)- 又稱可鍛性,是金屬延性或柔軟性的另一種表示法。展性是金屬接受錘鍛或滾軋而變形時不致破裂的一種性質。10)、韌性(Toughness)- 是金屬抵受震動或沖擊的能力。韌性與脆性剛好相反。
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