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钢有几种类型?他们的性能是什么?

2021-08-28 阅读 2081

钢材有多种形式:各种几何形状的钣金、板材、棒材和横梁、管道,当然还有CNC 加工钢材时使用的实心坯料。钢铁应用广泛但是不同类型的钢有什么区别呢?

 

什么是钢?

 

钢是铁和碳合金的广义术语。碳的量(按重量计0.05%–2%)以及其他元素的添加决定了钢的特定合金及其材料特性。其他合金元素包括锰、硅、磷、硫和氧。碳增加了钢的硬度和强度,同时可以添加其他元素来提高耐腐蚀性或机械加工性。锰也经常大量存在(至少0.30%至1.5%)以降低钢的脆性并增加其强度。

 

钢的强度和硬度是其最受欢迎的特性之一。它们使钢材适用于建筑和运输应用,因为这种材料可以在重载和反复负载下使用很长时间。一些钢合金,即不锈钢品种,具有耐腐蚀性,这使它们成为在极端环境中运行的零件的最佳选择。

 

然而,这种强度和硬度也会导致更长的加工时间和增加切削刀具的磨损。钢是一种高密度材料,这使得它对于某些应用来说太重了。然而,钢的强度重量比很高,这就是为什么它是制造业中最常用的金属之一。

 



钢材种类

让我们来了解一下多种钢材中的一些。要成为钢,必须将碳添加到铁中。碳的量虽然有所不同,但导致性质差异很大。碳钢通常是指不锈钢以外的钢,并由钢的 4位数等级标识,更广泛地称为低、中或高碳钢。

 

低碳钢:低于0.30%的碳(按重量计)

中碳钢:0.3–0.5% 碳

高碳钢:0.6%及以上

钢的主要合金元素由四位数等级中的第一位数字表示。例如,任何1xxx 钢,如 1018,都将以碳作为主要合金元素1018钢含有0.14–0.20% 的碳和少量的磷和硫,以及锰。这种通用合金通常用于加工垫片、轴、齿轮和销。

 

易加工等级的碳钢经过再硫化和再磷化,使切屑碎裂成更小的碎片。这可以防止长切屑或大切屑在切削时与刀具缠绕在一起。易加工钢可以缩短加工时间,但可能会降低延展性和抗冲击性。

 

不锈钢

 

不锈钢含有碳,但也含有大约11%的铬,这增加了材料的耐腐蚀性。更多的铬意味着更少的锈!添加镍还可以提高防锈性和抗拉强度。此外,不锈钢具有良好的耐热性,使其适用于航空航天和其他极端环境下的应用。

 

根据金属的晶体结构,不锈钢可分为五种类型。这五种类型是奥氏体、铁素体、马氏体、双相和沉淀硬化。不锈钢牌号使用三位数而不是四位数来标识。第一个数字代表晶体结构和主要合金元素。

 

例如300系列不锈钢就是奥氏体铬镍合金。304 不锈钢是最常见的等级,因为它的铬含量为18%,镍含量为8%303不锈钢是304不锈钢的自由加工版本。添加硫会降低其耐腐蚀性,因此303型不锈钢比304型更容易生锈。

 

不锈钢可用于广泛的行业316型不锈钢如果加工得当,可用于医疗设备,例如机器和管道中的阀门组件。316不锈钢还用于加工螺母和螺栓,其中许多用于航空航天和汽车行业。303不锈钢用于齿轮、轴和其他飞机和汽车必不可少的部件。




工具钢

 

工具钢用于制造各种制造工艺的工具,包括压铸、注塑、冲压和切割。有许多不同的工具钢合金为不同的应用量身定制,但它们都以其硬度而闻名。每个都可以经得起多次使用的磨损(用于注塑成型的钢模具可以承受一百万次或更多的材料注射)并且具有耐高温性。

 

工具钢的一种普遍应用是注塑成型工具,它是由硬化钢 CNC 加工而成,用于生产最高质量的生产零件。通常选择H13钢是因为它具有良好的热疲劳性能——它的强度和硬度可以承受长时间暴露在极端温度下。

 

H13 模具非常适合具有高熔化温度的高级注塑材料,因为它提供了比其他钢更长的模具寿命- 500,000到100万次注射。同时S136是不锈钢,刀具寿命超过一百万次。这种材料可以抛光到最高水平,用于零件需要高光学透明度的特殊应用。

 

不同种类的钢的材料比较:

 

 

17-4(630型)

不锈304

不锈钢316 

低碳钢1018

中碳钢1045

H13工具钢

密度 (g/cc)

7.8

8.00

7.85

7.87

7.87

7.8

拉伸强度屈服强度 (MPa)

1379

215

240

370

485

1650

拉伸强度,极限 (MPa)

1448

505

550

440

515

1990

硬度,洛氏 C

45

不适用

不适用

不适用

不适用

28-54(视具体情况而定)

硬度,洛氏 B

不适用

70

80

71

86

不适用

碳含量

.07%

.08%

.08%

0.14-0.2%

0.42-0.5%

0.32-0.4%

锰含量

1%

2%

2%

0.6-0.9%

0.6-0.9%

-

磷含量

.04%

.045%

.045%

.04%

.04%

-

硫含量

.03%

.03%

.03%

.05%

.05%

-

铬含量

15-17.5%

18-20%

16-18%

-

-

5.13-5.25%

镍含量

3-5%

8-10.5%

10-14%

-

-

-

铜含量

3-5%

-

-

-

-

-

 

表显示了一些常见等级的钢及其性能。提供了每种合金的元素组成,以显示不同等级如何随不同添加剂而变化。这些等级的每一个属性都可以通过热处理或成型进一步控制。

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