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合金鋼的性能
隨著科學技術和工業的發展,對材料提出了更高的要求,如更高的強度,抗高溫、高壓、低溫,耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學性能的要求,碳鋼已不能完全滿足要求。
碳鋼的不足:
(1)淬透性低。一般情況下,碳鋼水淬的大淬透直徑只有10mm-20mm。
(2) 強度和屈強比較低。如普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa,而低合金結構鋼16Mn的σs則為360MPa以上。40鋼的 σs /σb僅為0.43, 遠低于合金鋼。
(3) 回火穩定性差。由于回火穩定性差,碳鋼在進行調質處理時,為了保證較高的強度需采用較低的回火溫度,這樣鋼的韌性就偏低;為了保證較好的韌性,采用高的回火溫度時強度又偏低,所以碳鋼的綜合機械性能水平不高。
(4) 不能滿足特殊性能的要求。碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差,不能滿足特殊使用性能的需求。
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冷彎工藝
(1)由于高強板所形成的高剛性型鋼具有很大的慣性矩和抗彎模量,特別是由于應用上的要求需要預沖孔后進行冷彎加工生產,會形成材料表面平整度和材料邊緣尺寸上的差異,因此要求對該類高強度結構鋼板的冷彎孔型的設計中需要多加側向定位裝置,合理設計孔型,合理布置軋輥間隙等,確保進入每道孔型的材料不跑偏并盡可能地材料表面平整度和材料邊緣尺寸上的差異對后續冷彎成型形狀的影響;另一個突出的特點為:高強度結構鋼板的成型回彈現象較嚴重,回彈會導致出現弧邊,必須依靠過彎來修正,且過彎角比較難掌握,需要在生產調試過程中進行調整修正。
(2)需要較多的成型道次。在輥式冷彎成型過程中主要加工過程為彎曲變形,除產品彎曲角局部有輕微減薄外,變形材料的厚度在成型過程中假定保持不變;在孔型設計時,要注意合理分配變形量,尤其是在道,后面幾道,變形量不易過大。另外可以使用側輥和過彎輥,對型材進行預彎,且使型材斷面的中性線與成品型材的中性線重合,使型材上下所受的力平衡,從而避免縱向彎曲。如果在加工過程中發現縱向彎曲,可根據實際情況增加部分軋輥,尤其注意后面幾道。
其它如使用矯直機進行矯直,變更機架間距,采用托輥,調整各架次的軋輥間隙等措施均可減小或縱向彎曲。需要注意的是,通過調整各架次的軋輥間隙來減輕縱向彎曲需要有熟練的技術才行。
(3)輥式冷彎速度的控制,成型輥壓力的調整要合適,盡量減少反復冷彎彎曲疲勞裂紋,并適當進行潤滑和冷卻,進一步減少熱應力裂紋的產生等,控制彎曲半徑,即彎曲半徑不能太小,否則產品表面易產生裂紋,針對高強板在冷成形冷彎工藝中出現的后延性斷裂現象,為了滿足結構設計要求,建議在滿足材料的力學設計要求的前提下優化截面形狀,如增加彎角半徑,減小冷彎角或加大截面形狀等方式處理也是一種行之有效的方法。
2.合金元素對鋼塑性加工性能的影響
塑性加工分熱加工和冷加工。合金元素溶入固溶體中, 或形成碳化物(如Cr、Mo、W等), 都使鋼的熱變形抗力提高和熱塑性明顯下降而容易鍛裂。一般合金鋼的熱加工工藝性能比碳鋼要差得多。
3. 合金元素對鋼焊接性能的影響
合金元素都提高鋼的淬透性, 促進脆性組織(馬氏體)的形成, 使焊接性能變壞。但鋼中含有少量Ti和V, 可改善鋼的焊接性能。
4. 合金元素對鋼切削性能的影響 切削性能與鋼的硬度密切相關, 鋼是適合于切削加工的硬度范圍為170HB~230HB。一般合金鋼的切削性能比碳鋼差。但適當加入S、P、Pb等元素可以大大改善鋼的切削性能。
5. 合金元素對鋼熱處理工藝性能的影響
熱處理工藝性能反映鋼熱處理的難易程度和熱處理產生缺陷的傾向。主要包括淬透性、過熱敏感性、回火脆化傾向和氧化脫碳傾向等。合金鋼的淬透性高, 淬火時可以采用比較緩慢的冷卻方法,可減少工件的變形和開裂傾向。加入錳、硅會增大鋼的過熱敏感性。
§7-2 合金結構鋼
用于制造重要工程結構和機器零件的鋼種稱為合金結構鋼。主要有低合金結構鋼、合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼、滾珠軸承鋼。
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