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常用金屬材料基礎知識
        2.2合金元素對鋼的主要工藝性能的影響:
        鋼的主要工藝性能有:冷態成型性、切削性、焊接性能、熱處理工藝性、鑄造性能等
        2.2.1 合金元素對鋼的冷態成型性的影響
        冷態成型性:冷態成型包括許多不同的冷成型工藝,如深沖、拉延成型和彎曲等。其冷態成型工藝性能優劣涉及被變形材料的成分、組織和冷變形工藝參量(模具形狀、變形量、變形速度、潤滑條件等)。
        與冷態成型性有關的材料性能參量有:
        ①低的屈服強度
        ②高的延伸率
        ③高的均勻伸長率
        ④高的加工硬化率(n值),
        ⑤高的深沖性參量(r值)
        ⑥適當而均勻的晶粒度;
        ⑦控制夾雜物的形狀和分布;
        ⑧游離滲碳體的數量和分布。
        1)冷軋薄鋼板:
        碳:碳含量增加會使拉延能力變壞,因此絕大部分鋼板都采用低碳鋼。
        錳:錳的影響和碳相似,但適當的含量可以減輕硫的不良作用。
        磷、硅:磷和硅溶于鐵素體引起強化并略影響塑性,降低拉延性能。
        2)熱軋鋼板
        選用沖壓用熱軋鋼板時,既要考慮強度要求,也要考慮沖壓性能。
        碳:碳是對熱軋鋼板沖壓性能影響最大的元素。對于沖壓用的熱軋鋼板,一般不宜以增加碳的辦法來提高強度,應采用添加合金元素來提高鋼的強度。
        硫:硫在鋼中形成硫化物夾雜,在軋制中拉長,分割金屬基體降低塑性,影響沖壓性能。
        2.2.2 合金元素對鋼的切削加工性的影響
        非金屬夾雜物是決定鋼的切削性的主要因素。非金屬夾雜物的類型、大小、形狀、分布和體積百分數不同,對切削性的影響也不同。為了達到改善鋼的切削性的目的,這些非金屬夾雜物必須滿足下列四個條件:
        ①在切削運動平面上,夾雜物必須作為應力集中源,從而引起裂紋和脆化切屑的作用。
        ②夾雜物必須具有一定的塑性,而不致切斷金屬的塑性流變,從而損害刃具的表面。
        ③夾雜物必須在刃具的前面與切屑之間形成熱量傳播的障礙。
        ④夾雜物必須具有光滑的表面,而不能在刃具的側面作為磨料。
        鋼的切削性的提高主要還是通過加入易削添加劑,例如S、P、Pb、Bi、Ca、Se(硒)、Te(碲)等。
        ● 硫是了解最清楚和廣泛應用的易削添加劑。
        當鋼中含足夠量的Mn時,S的加入將形成MnS夾雜物。加S的碳鋼可以提高切削速度25%或更高,它取決于鋼的成分和S的加入量。 約1%體積份額的MnS, 可以使高速鋼刃具的磨損速率迅速下降。MnS夾雜物在切削剪切區作為應力集中源,可以起裂紋源的作用,并隨后引起切屑斷裂。因此,隨著MnS體積份額的增加,切屑破斷能力得到改善。 MnS夾雜物還可能在切屑刃具表面沉積為MnS薄層,這種薄層可以降低刃具與切屑的摩擦,導致切削溫度和切屑力的降低,并減少刃具的磨損或成為熱量傳播的障礙,從而延長刃具的使用壽命。
        ● Pb是僅次于S的常用易削添加劑。
        Pb對切削加工性的有益效應,不取決于MnS的存在,因而可以加到低S鋼和加S鋼中。在不添加S的鋼中,Pb以分散的質點形式分布于鋼中。在加S鋼中,Pb首先與MnS結合。與S相似,Pb可以作為內部潤滑劑降低摩擦力,并轉過來降低剪切抗力,并減小切屑與刃具的接觸面積,從而降低刃具的磨損。
        ● 近年來許多注意力已經轉到通過Ca脫氧生產易削結構鋼上。
        通過用Ca-Si和Si-Fe合金控制脫氧,可以形成特定的CaO-MnO-SiO2-Al2O3四元非金屬夾雜物,它在機加工時,將在刃具磨損表面沉積為一個薄層(約20μm)。這種薄層是磨損的障礙,因而可延長碳化物刃具的使用壽命。
        2.2.3合金元素對鋼的焊接性的影響
        鋼的焊接性是一個很復雜的工藝性能,因為它既與焊接裂紋的敏感性有關,又與服役條件和試驗溫度下所要求的韌性有密切聯系。
        ● 一般認為,高強度低合金鋼的焊接性是良好的,并且隨含碳量的降低,焊接性得到改善。
        ● 為此,國際焊接協會根據統計數據,采用碳當量為比較的基礎,由加入的各元素來計算和評定鋼材的焊接性能。
        其近似公式如下:
        碳當量 = C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5
        式中:元素符號代表該元素重量百分比。
        碳當量越低,焊接性能越好。
        碳當量≤0.35%,焊接性能良好;碳當量≥0.4-0.5%,焊接就較困難。
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