16607機(jī)械材料的規(guī)格及選用

1、機(jī)械材料的規(guī)格及選用學(xué)習(xí)目的1. 了解機(jī)械材料規(guī)格的意義。2. 了解常用的機(jī)械材料規(guī)格。3. 了解各種規(guī)格編號(hào)的意義。4. 能選擇適當(dāng)?shù)慕饘俨牧稀?-1前言規(guī)格(S pec ific a tio n )是產(chǎn)品需求的敘述，也是資料技術(shù)溝通的 依據(jù)。為了適合某一種特別的用途，生產(chǎn)者當(dāng)然必須促使產(chǎn)品能夠符 合需要，這樣就有規(guī)范的存在必要。而隨著工業(yè)化程度的提高及國(guó)際 間貿(mào)易往來的趨勢(shì)，產(chǎn)品的流通愈來愈頻繁，為了增進(jìn)效率及提供產(chǎn) 品零件的互換性,工業(yè)規(guī)格的訂定更是必然的結(jié)果。在機(jī)械材料的范 疇方面，同樣的必須有一定的規(guī)格，以作為生產(chǎn)者及使用者依循的規(guī) 范。完備的規(guī)格應(yīng)具有以下數(shù)據(jù)的敘述：1. 適用范圍

2、(Scope):包括用途(如:板、線、管)，適用尺寸等。2. 化學(xué)成分(Chemical C o mp o s i ti o n):包括各項(xiàng)成分元素的含 量范圍或成分代號(hào)。3. 定性敘述(Qu a li t y S tatemen t ):指品質(zhì)方而，例如煉鋼方式或脫氧情況。4. 定量需求(Q u antitat i v e Requirem e nt):指定化學(xué)成分范圍、物理及機(jī)械性質(zhì)需求，以適應(yīng)使用上經(jīng)濟(jì)的理由。5. 其它需求（0 t her Requ i rment）:如特殊容許差、材料表而狀況 等?，F(xiàn)今世界各國(guó)各依其工業(yè)化的發(fā)展而有不同的工業(yè)規(guī)格，例如:美 國(guó)的ANS（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）、

3、日本的J IS（日木工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）、德國(guó)的DIN （德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）等。而在針對(duì)機(jī)械材料規(guī)格方面，常用的還包括A STM（美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)）、AISI（美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)）、S A E （美國(guó)汽 車協(xié)會(huì)）等，而我國(guó)主要?jiǎng)t依據(jù)CNS（中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）訂定。材料的選擇及應(yīng)用是學(xué)習(xí)材料規(guī)格的重要目的，所以本章最后舉 例說明，如何在產(chǎn)品需求及相關(guān)考慮之下，選擇適當(dāng)材料。12材料的規(guī)格一種機(jī)械材料的規(guī)格最主要可以由:材料的種類、成份和機(jī)械性 質(zhì)來說明。而為了標(biāo)準(zhǔn)化起見，材料必須經(jīng)由一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)規(guī)范，確 保其可靠度。世界各國(guó)都有其材料試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)程序,我國(guó)也不例外，例 如：CNS有關(guān)材料試驗(yàn)部份，其中鋼料之檢驗(yàn)通則（C

4、NS2 6 08, G2 0 18）規(guī)定：木標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容包括:適用范圍、檢驗(yàn)及重驗(yàn)三部分適用范圍：本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼料之一般檢驗(yàn)檢驗(yàn)部份：說明化學(xué)成份試驗(yàn)和機(jī)械性質(zhì)試驗(yàn)的試片取樣及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法重驗(yàn)部份:說明規(guī)格部份不合規(guī)定的試片，必須經(jīng)由復(fù)驗(yàn)判定合格及不合格。又如非鐵金屬材料之檢驗(yàn)通則(CNS4 1 95,H 2 045)中規(guī)定：木標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容包括:適用范圍、檢驗(yàn)及重驗(yàn)三部分適用范圍：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定非鐵金屬材料檢查一般事項(xiàng)檢驗(yàn)部份:規(guī)定有關(guān)外觀、尺度、化學(xué)成份試驗(yàn)和機(jī)械性質(zhì)試驗(yàn) 的試片取樣及試驗(yàn)事項(xiàng)重驗(yàn)部份：說明試驗(yàn)結(jié)果如部份規(guī)格與規(guī)定不合,必須經(jīng)由重驗(yàn) 判定合格及不合格。1-3常用的材料編號(hào)一般材料

5、的化學(xué)成份與機(jī)械性質(zhì)是息息相關(guān)的，因此常用的材 料編號(hào)大多是以化學(xué)成份命名為主，再輔以機(jī)械性質(zhì)(如第七章部分材 料的規(guī)格敘述)。由于材料范圍很廣,因此木章內(nèi)容，主要以鋼鐵材料的 編號(hào)為主,另外輔以部分非鐵金屬及非金屬材料來做說明。在工業(yè)上，鋼鐵材料(包括碳鋼在內(nèi))必依其化學(xué)成份，使用一 定的編號(hào)以利于選用，這是基本的認(rèn)識(shí)。目前，在我國(guó)較常用的規(guī)格 有三種：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(CNS)、日木工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)、美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì) 一美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)(A I SI-S AE)o另外德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)和美國(guó) 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)(UNS)相關(guān)業(yè)界有時(shí)也會(huì)采用。而其它還有常見的各 國(guó)規(guī)格名稱。1 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(CN

6、S)（1）鋼鐵的規(guī)格中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)CNS是Chinese N a tional Standar d的簡(jiǎn)寫,C NS對(duì)鋼鐵材料的編號(hào)主要依據(jù)CNS 109 G1001（公布：民國(guó)3 6年 3月,修訂：民國(guó)85年3月）原則上由下列三部分組成：第一部分為材質(zhì),鋼鐵材料大部分以S（Steel鋼）或F（Ferrum鐵） 表示。第二部分有兩種不同的表示法；a.表示標(biāo)準(zhǔn)名稱或是制品用途。常用的有-P:Plate （薄板）、T: Tube （管）、U:U s e（特殊用途）W:Wire （線材）F： Forgi n g （鍛造） C： Castin g （鑄造）例:SPCC： P 1 ate,鋼板（冷軋）。SU

7、P_:Use Spring,彈簧用鋼b.用于結(jié)構(gòu)的鋼料（包括結(jié)構(gòu)用碳鋼及合金鋼），代表主要合金元 素或含碳量（結(jié)構(gòu)用碳鋼時(shí)），表示含碳量時(shí)，通常以含碳量之10 0倍 數(shù)值表示，例:SCM4 2 0灣鉗鋼，第4 20種S25_C:碳鋼,含碳量0. 25%。第三部分為該材料之種類號(hào)碼，或是最低抗拉強(qiáng)度、降伏強(qiáng)度。 若是表示最小抗拉強(qiáng)度或最小降伏強(qiáng)度，通常以三位數(shù)字表示。例：SCM420表示鋸鉗鋼中編號(hào)的材料STB 340表示鍋爐及熱交換器用鋼，抗拉強(qiáng)度不低于 340 N/mm2o以與合金量之表示法有所區(qū)別。常用于建筑結(jié)構(gòu)用等不須規(guī)定含碳量 鋼料的場(chǎng)合。注:機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼料的符號(hào)機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼料使用很廣

8、，因此CNS 2 6 08 G201 8特別在附錄2中說明適用范圍及其符號(hào)所代表的意義：適用范圍:機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼鋼料及結(jié)構(gòu)用合金鋼鋼料種類符號(hào)之組 成。a.符號(hào)順序?yàn)殇撝饕辖鹪?、主要合金元素含量或代表值、附加符?hào)。其中除鋼之代表符號(hào)S、碳之符號(hào)C之外。附加符號(hào)由第一群及第二群組成，第一群一為鋼料為改善其性質(zhì)（例如切削性）所添加的特殊元素（例）改善切削性之添加元素基本鋼附加符號(hào)鉛添加鋼L硫添加鋼S鈣添加鋼U第二群一為鋼料除化學(xué)成份之外的保證特性(例)保證特殊特性之添加符號(hào)特性附加符號(hào)硬化能保證鋼H表面硬化用鋼K(例)S 30C：碳鋼,含碳量0.3 0 %S20C4：碳鋼,含碳量0.20%第

9、四種構(gòu)造用碳鋼s (55)C:般構(gòu)造用碳鋼，最小抗拉強(qiáng)度55k g/mmS85WMo(IIS)：含碳量0.85%的鉤鉗高速鋼 OS90C(T):以平爐煉鋼法提煉,含碳量0. 9%的工具鋼 b.碳含量的代表值。(2)鋁及鋁合金的規(guī)格鋁及鋁合金之種類及符號(hào)系依CNS 2068 H3 0 2 1之規(guī)定，適用范 圍為鍛鋁、鍛鋁合金(以下簡(jiǎn)稱鍛鋁合金)及鑄鋁、鑄鋁合金(以下簡(jiǎn) 稱鑄鋁合金)之合金種類及煉度符號(hào)。鍛鋁合金之編號(hào)依其合金成分，共分1 x xx8xx x系，另有9x x x 系為備用，鑄鋁合金之規(guī)格亦分1 x xx9xxx九系，其中6 xx x系 為備用，這些己如第九章所述。而所謂”煉度”系指

10、制造過程中，依加工、熱處理等條件之差異 所獲得機(jī)械性質(zhì)之區(qū)分煉度符號(hào)又分為基木符號(hào)與細(xì)分符號(hào)?；?本符號(hào)為一字英文字母(大寫)，細(xì)分符號(hào)為一位數(shù)字或多位數(shù)字組合 并附在基木符號(hào)之后。a.基本符號(hào)鋁合金的煉度基本符號(hào)分為四種。b細(xì)分符號(hào)鋁合金煉度之基木符號(hào)II及T之細(xì)分符號(hào)，依下列規(guī)定。鍛鋁合金的編號(hào)及化學(xué)成分。2.日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(J IS)JIS 是 Ja p a nese Indus t ral Stan d ar d 的簡(jiǎn)稱,JIS 對(duì)于鋼鐵材 料的的編號(hào)大致可分兩大類：(1) 一般機(jī)械構(gòu)造用碳鋼：其材料編號(hào)方法和CNS的第一種表示法相同。(例)S30 C表示含碳量0. 30%的機(jī)械構(gòu)造用碳

11、鋼(2)其它用途的碳鋼及合金鋼：這一類鋼的材料編號(hào)表示法，大致可分三部分：第一部分為材質(zhì)，鋼以S、鐵以F表示，其它非鐵類如表11一 o第二部分表示鋼制品的規(guī)格或用途，例如：K代表工具鋼、TB 代表鍋爐用鋼管、PC 2代表冷軋鋼板。第三部分為為鋼料的種別，以1,2, 3來表示。此外如果需要，可將材料的加工方法、熱處理方式等附注于后，加工方法例如:D(Draw i ng)抽制、G(G r i nd i ng)研磨、T ( T urning）車削、Ex（Extrude d ）擠制。熱處理方法大多記于金屬符號(hào) 之后，并在二者之間加入”一”（例）SK2:第二種碳素工具鋼SKS11：第一種切削用工具鋼SU

12、H301:第301種耐熱鋼SUS 301-1/2 H:第301種不銹鋼,1 /2硬質(zhì)材料3.常用的美國(guó)材料編號(hào)及規(guī)格（1）美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)一美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)（AISI-SAE）Al S I和SAE在194 1年共同訂定鋼鐵材料的分類，以四個(gè)（或 五個(gè)）數(shù)目字為記號(hào)來分類。其中第一位數(shù)，表示鋼料的種類，如:碌鋼為2、鉤鋼為7。第二位數(shù),為主要合金元素的百分值；0表示無其它合金元素。 第三、四位數(shù)（或第三、四、伍位數(shù)字）代表含碳量。（例）SAE1045:含碳量0. 4 5的碳鋼，與CNS中S45C鋼料 相當(dāng)。SAE 4 14 0 :含碳量0.40的銘鉗鋼,與JIS中S C M4鋼 料相當(dāng)。鋼種編號(hào)鋼

13、種編號(hào)碳鋼IX X X耐熱鋼30 X X X普通碳鋼1 0 X X鉗鋼4 X X X易削鋼(加硫)11X XCr( 0.7 %)4 1 X X鎰鋼1 3 X XN i -C r43 X X傑鋼2X X XNi(1.7 5 %)46 X X0 .50% Ni20 X X銘鋼5X X X1.5 0 %Ni21 X XCr( 1 . 0%)51X X3.50% Ni23 X XCr(1.5%)52X X線銘鋼3X X X鋸帆鋼6X X X1.25%Ni 0 .6%Cr3 1 X X鉤鋼7X X X1.75%Ni 1 .0 %Cr3 2 X X8 X X X3.5 0 %Ni 1 .5 %Cr33 X

14、 X硅鐳鋼9X X X(2)美國(guó)材料協(xié)會(huì)及美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì) ASTM (ASME)A STM是非常廣泛被采用的材料規(guī)范，它的特色主要是針對(duì)產(chǎn) 品的特性及表現(xiàn)而定。AS TM表示法是以以字母+代號(hào)表示，再輔 以年代之混合標(biāo)示,ASME則采用了相當(dāng)多的ASTM規(guī)范，并以前置 S表亦OASTM表示法：首位字母表示意義A鋼鐵類B非鐵金屬類C一般測(cè)試法例如：ASTM A36-7 7 a 其中 Aa分別表示(鋼鐵)(結(jié)構(gòu)用)(1 977年)(第一次 修訂)又如：AS TME8代表拉伸試驗(yàn)規(guī)范ASME的表示法：例女口:ASME SA213 = ASTM A21 3而同一編號(hào)又可依化學(xué)成分(Grade)加工

15、方式(Type)成品型態(tài) (Class)來區(qū)分。Gra d e主要敘述其化學(xué)性質(zhì),T y pe指脫氧的情況， C 1 ass：指一些其它性質(zhì)。如：強(qiáng)度、表面光度等。(3)美國(guó)統(tǒng)一編號(hào)系統(tǒng)UN SUNS 是 Unif i ed Num b erin g Syst e m 的簡(jiǎn)稱，在 1 9 7 4 年 為ASTM及SAE聯(lián)合制定,UNS木身只是一種編號(hào)，而非規(guī)格， 它將金屬分為17個(gè)系列編號(hào)并與原有的體系配合，例如：UNS G 10XX0= SAE 10XX,而有索引、整合、參考的意義,因此而稱統(tǒng)一 編號(hào)系統(tǒng)。4德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(D I N)DIN并不是英文，而是德文De u tsch In d u

16、 st r i ell Norm的縮 寫，德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中鋼鐵材料的規(guī)格是在DIN 1 7 006,補(bǔ)充說明在 DIN 1 7 0 07,1974 年改為 ISO 制，以 EURON 0 RM 2 7-7 4 替代。 以英文字母和數(shù)字來敘述其特征,字母規(guī)定鋼鐵種類、冶煉方法、合 金材料、處理情況等、數(shù)字則規(guī)定鋼鐵材料的、含碳量、抗拉強(qiáng)度、 主合金之成分倍數(shù)等。(1) 碳鋼一般以碳元素標(biāo)記及其含碳量表示，如C60表示含0. 6%C的 碳鋼。另外也有抗拉強(qiáng)度及其它表示法，例如：St50表示抗拉強(qiáng) 度5 0 k g /mm2之構(gòu)造用碳鋼，CK40表示含磷、硫量甚低之碳鋼， 抗拉強(qiáng)度為40kg/mm?。

17、(2) 高級(jí)鋼料及低合金鋼以其主要合金元素和含量為標(biāo)記，但在其中第三部分含量,為避免 小數(shù)點(diǎn)出現(xiàn),表示值都己經(jīng)乘上固定倍數(shù)，而以整數(shù)型態(tài)呈現(xiàn)，所以由 編號(hào)求取實(shí)際含量時(shí)必須再除以倍數(shù)。第一部分:含碳量第二部分:合金元素種類第三部分：合金元素含量合金元素倍數(shù)Cr、Co、Mn、Ni、Si、W4Al、Be、Pb、Cu M o Nb、T a 10Ti、VP、S、N、Ce C1 00B1 000例如:含碳量0.34%含銘量1%的鋼材，表示為34Cr4依此13CrV 53即表示含碳量0.1 3 %,含錚量5/4=1.25 %,含帆量3/10=03%(3) 高合金鋼在標(biāo)記前加上”x ”，此外由于合金元素含量

18、己高，因此不乘以倍數(shù) 而直接表示。(如前述，高合金鋼通常是指合金總含量在8%以上的鋼 料)例如:含碳量012%的不銹鋼，含銘量18 %含碌量8%,表示 為X 12C rNil8 8同理 XIOCrNi 1 81 0即表示含碳量00 %的高合金鋼，含銘 量18%含鐮量1 0。如果要進(jìn)一步標(biāo)示其特性，可以在其記號(hào)前后加上英文字母表示 例如：M A st42 6 K(1 )(2) (3)(4 ) (5)其中除(3)為主標(biāo)記外,(1)(2)(4) (5)分別表示：熔煉方式、產(chǎn) 品特性、保證性能類別、熱處理情況等。(4) 鑄鐵、鑄鋼以前置標(biāo)記G代表一般鑄件，另外加上其它字母來表示種類，隨 后之標(biāo)示與鋼的

19、編號(hào)相同，如表1所示。例如：G S -C30為鑄鋼，含碳量0.30%G-X120M n 12表示含碳量1 . 2 0%的鑄鐵，含猛量12%。表1德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN之鑄鐵分類GS=鑄鋼G G =一般灰鑄鐵GG L =片狀石墨鑄鐵G G G =球狀石墨鑄鐵GT=一般展性鑄鐵GTS =展性灰鑄鐵GTW =展性白鑄鐵1 4材料的選用4材料選擇的根據(jù)材料的種類繁多，而且性質(zhì)互異，因此無論鐵金屬和非鐵金屬材 料，或者隨后即將討論的非金屬材料自然都有不同的應(yīng)用場(chǎng)合。一項(xiàng) 產(chǎn)品在選用材料時(shí)，會(huì)因使用場(chǎng)合（例如：強(qiáng)度的要求、環(huán)境的因素、 成木的考慮等）而不同，而各種材料由于結(jié)構(gòu)的不同，也有其適當(dāng)?shù)挠?途，因此如

20、何使材料的應(yīng)用能適材適所，就是材料選用的最大準(zhǔn)則。 木章將提出材料選擇的幾個(gè)重要考慮因素，并舉實(shí)例具體說明。（一）材料的規(guī)格要符合使用的需求選擇材料最基本的考慮,就在滿足產(chǎn)品的特性及要求，例如：抗拉 強(qiáng)度、切削性、耐蝕性等。許多材料似乎都可以滿足使用的需求，但 是如果選擇具有正字標(biāo)記或符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的材料，例如:我國(guó)的CNS 日本的JIS 美國(guó)的ASTM、 SAE、AIS I、UNS德國(guó)的D I N 等,由于其化學(xué)成分及機(jī)械性質(zhì)都經(jīng)過試驗(yàn)，有一定的保證，因此品 質(zhì)將更有保障。（二）材料的價(jià)格要合理價(jià)格是選擇材料的另一個(gè)重要因素。因?yàn)閮?yōu)秀的材料如果價(jià)格高 昂，產(chǎn)品的成木勢(shì)必提高，競(jìng)爭(zhēng)力就會(huì)降低。因

21、此如果材料不是唯一 的選擇，那么價(jià)格合理的同級(jí)材料或以開發(fā)新產(chǎn)品替代都是不錯(cuò)的解 決方案。（三）材料的品質(zhì)要一致產(chǎn)品如果是單一的就不必考慮一致性的問題，但是如果是屬于大 量生產(chǎn)的東西，材料的供應(yīng)就必須穩(wěn)定而且品質(zhì)一定才行，否則因產(chǎn)品 不良造成退貨或是賠償,無論是金錢及信譽(yù)的損失可能都將難以彌 補(bǔ)，因此在選擇材料供應(yīng)之初，材料品質(zhì)的一致和來源的穩(wěn)定性也是 重要的考慮因素。1 一42鋼鐵材料的選用以上提到的是材料選用的原則。而鋼鐵材料由于在機(jī)械上使用廣 泛，因此必須針對(duì)其特性考量。鋼鐵材料的選用,常遭遇的還有三個(gè)問 題：（一）使用碳鋼或合金鋼（二）局部或全部淬火（三）用鑄造品或鍛造 品。碳鋼的價(jià)錢

22、便宜，但合金鋼易于淬火、硬化深度大、抗回火軟化佳。 承受的負(fù)荷則關(guān)系局部或全部淬火，負(fù)荷大的零件以全部淬火為宜， 表而淬火則可承受耐疲勞及磨耗的場(chǎng)合。鍛造與鑄造在制造一直是競(jìng)爭(zhēng)不止，傳統(tǒng)的鑄造品雖可以制造復(fù)雜或 有內(nèi)孔的零件，但被認(rèn)為偏析、氣孔、韌性差，鍛造品則較強(qiáng)韌,但鑄造 技術(shù)及材料的進(jìn)步，己可以達(dá)到均質(zhì)、強(qiáng)韌，加以鑄造有一次成型的 優(yōu)點(diǎn)，因此目前鑄件占較有利的趨勢(shì)。14一3應(yīng)用實(shí)例（一）引擎材料的選用機(jī)械產(chǎn)生動(dòng)力來自于引擎，常見的引擎如:空壓機(jī)、汽機(jī)車、電機(jī)原 動(dòng)力廠等。引擎各部份零件承受不同的負(fù)荷、溫度等工作條件，因此 有不同的材料選擇考慮。以下僅以其中較重要的汽缸體、曲柄軸及 進(jìn)排氣

23、閥加以說明。1.1.汽缸體汽缸由于形狀復(fù)雜，又有冷卻管路，因此只能用鑄造方式,汽缸由 于要求良好強(qiáng)度大、耐磨、耐蝕、導(dǎo)熱性佳、膨脹系數(shù)低。因此灰鑄 鐵就是很好的選擇，唯一問題是比重稍大。如果需要輕量化,使動(dòng)力 提高,就可以考慮鋁合金。唯鋁合金的磨耗性較差，這一點(diǎn)也要考慮。2. 2.曲柄軸雖然曲柄軸的形狀也很復(fù)雜，不過也并不是非用鑄造不可，曲柄 軸的受力很大，因此鍛造鋼品是傳統(tǒng)上的選擇，不過延性鑄鋼（球墨 鑄鐵）的發(fā)展，使得鑄造品在中小型汽車上也占一席之地。如果使用鍛鋼，必須考慮硬化能的問題,因此常用的有銘鉗鋼（SAE4140）或中碳鋼 SAE 1 035 及 SAE 1 0 5 0。3. 3.

24、進(jìn)排氣閥進(jìn)排氣門最重要的是耐高溫和耐腐蝕，尤其是排氣閥的工作溫 度，往往7 0 0C以上，而且必須承受燃料燃燒后產(chǎn)生的水氣和腐蝕 性鉛化合物，因此采用耐熱鋼是最初的考慮，其后陸續(xù)有使用沃斯田 鐵系不銹鋼或英高鐮（Inconel）者。（二）材料的取代和新材料的選用由于材料的改良和新材料的不斷發(fā)展，許多制品原來使用的材料, 可以替代而性能更佳，價(jià)格更便宜。以日常應(yīng)用來說，例如:二十年前的 眼鏡框，使用口銅或鍍層，其后因?yàn)楦g問題而改用不銹鋼，至今更 因?yàn)殁伒妮p量化、高強(qiáng)度比且耐蝕而再度取代。近年來由于航天工業(yè)，輕量及高強(qiáng)度的要求，因此在機(jī)件上鈦的 使用也很廣，而外裝上，復(fù)合材料（尤其是碳纖維和玻璃

25、纖維強(qiáng)化塑料） 則大量的應(yīng)用。另外,為了極高速航具和航天飛機(jī)的需要，工程陶瓷應(yīng) 用在承受高溫的部分的包覆（Cea mi c T i les）更是不可或缺。摘 要1. 規(guī)格(Specificatio n )是產(chǎn)品需求的敘述，也是數(shù)據(jù)技術(shù)溝通 的依據(jù)為了增進(jìn)效率及提供產(chǎn)品零件的互換性，必須制定的規(guī)格, 以作為生產(chǎn)者及使用者依循的規(guī)范。2. 在工業(yè)上，鋼鐵材料必依其化學(xué)成份，使用一定的編號(hào)以利于選 用。目前，在我國(guó)較常用的規(guī)格有三種：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(CNS)、 日木工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)、美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)一美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)(AISI- S A E )。另外德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)和美國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)(UN S

26、)相 關(guān)業(yè)界有時(shí)也會(huì)采用。3. CNS之鋼鐵材料的編號(hào)，主要由下列三部分組成：第一部分為材質(zhì)，鐵以F表示，鋼以S表示。第二部分表示標(biāo)準(zhǔn)名稱或是制品用途或主要合金元素或含碳量 (結(jié)構(gòu)用碳鋼時(shí))。第三部分為該材料之種類號(hào)碼，或是最低抗拉強(qiáng)度、降伏強(qiáng)度。 若是表示最小抗拉強(qiáng)度或最小降伏強(qiáng)度，通常以三位數(shù)字表示, 常用于建筑結(jié)構(gòu)用等不須規(guī)定含碳量鋼料的場(chǎng)合。4. AISI和SAE以四個(gè)(或五個(gè))數(shù)目字為記號(hào)來分類。其中第一位數(shù)，表示鋼料的種類。第二位數(shù),為主要合金元素的百分值；0表示無其它合金元素。 第三、四位數(shù)(或第三、四、伍位數(shù)字)代表含碳量。鋼種編號(hào)鋼種編號(hào)碳鋼IX X X耐熱鋼3 0 X X

27、X普通碳鋼10XX鋁鋼4X X X易削鋼(加硫)11XXCr (0.7 %)4 1 X X鎰鋼13XXN i -Cr43XX鐮鋼2X X XNi (1. 7 5 % )46 X X0 .50% N i2 0 X X洛鋼5X X X1 .5 0 %Ni2 1 X XCr( 1 .0%)51XX3 50%N i23 XXCr (1.5%)52XX鐮輅鋼3X X X珞銳鋼6X X X125%N i 0 6%C r31XX鴿鋼7 X X X1 75 %N i 1.0% C r32 XX8X X X3.5 0 %Nil.5%C r33 X X硅鐳鋼9 X X X5 材料選擇的考慮因素主要有:（一）材料的

28、規(guī)格要符合使用的需求（二）材料的價(jià)格要合理（三）材料的品質(zhì)要一致合金鋼及特殊鋼學(xué)習(xí)目的1. 了解合金鋼與特殊鋼的意義。2. 認(rèn)識(shí)合金鋼與特殊鋼的種類。3. 認(rèn)識(shí)工具鋼的種類和用途。4. 認(rèn)識(shí)耐蝕鋼的種類和用途。5 .了解其它特殊鋼的種類和用途。L 1前言碳鋼具有不錯(cuò)的機(jī)械性質(zhì)，能實(shí)施熱處理，而且在一般用途上都 能勝任。不過在某些需求特別的場(chǎng)合，使用上碳鋼的性能仍嫌不足，例 如:需要耐蝕的埸合、需要在高溫強(qiáng)度、需要更高的硬度以做為切削 刀具，或是具有疲勞強(qiáng)度等。這些時(shí)候就必須有各種不同性質(zhì)的合金 鋼，例如：不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼、彈簧鋼等，來滿足實(shí)際上的需 求。由于這些合金鋼材的性質(zhì)和一般鋼材并

29、不相同，因此在市面上, 許多販?zhǔn)酆辖痄摬牧系牡胤?，也稱為特殊鋼材料行。合金鋼是指碳鋼添加一種或一種以上合金元素所形成的鋼料。通 常鋼的合金元素，除碳以外，若含鐳量在1.6 5 %以上、含硅量在0.6 0 %以上，或含銅量在0. 06%以上等，就可以認(rèn)定是屬于合金鋼，其它 元素刻意加入碳鋼中者亦同。碳鋼如果依不同用途再加入線、銘、銳、 餌等元素，以達(dá)到需要的效果,就成為合金鋼。例如:微量的銘可以使鋼具有極佳的硬化能，而12%以上時(shí)，鋼就不易腐蝕， 成為耐蝕鋼。加入18%名烏、4%鈕、1%饑時(shí)即為咼速鋼。除用途外，合金鋼也可依加入元素種類來區(qū)分。由于任何鋼中均 含鐵、碳兩種元素，因此，如再加入一種

30、元素即稱為三元鋼，例如： 傑鋼、鉗鋼等。加入二種元素稱為四元鋼，例如：線鉗鋼，其余依此 類推。如果以合金含量來區(qū)分，合金鋼中合金元素的總含量在6%以上 稱為高合金鋼，合金元素總含量在6%以下稱為低合金鋼。有些埸合會(huì) 將合金量在1.5%5.5%之間的，再細(xì)分為中合金鋼，而以1. 5%以 下者為低合金鋼,不過這些都是粗略的分法，并沒有實(shí)質(zhì)的意義。合金鋼的種類很多，而其性質(zhì)主要又由合金元素來決定，因此研 究合金鋼最有效的方法，就必須由了解合金元素對(duì)于鋼性質(zhì)的影響開 始。在合金鋼中所添加的合金元素,主要有碌Ni、銘Cr、鵠W、饑V、 辛孟Mn、鉗Mo、鉆Co、硅Si、鈦Ti、硼B(yǎng)等。111鋼中主要合金

31、元素的功用1. 箔 Cr銘在鋼中的角色多元且重要，它會(huì)形成安定而硬的碳化物,而且具抗蝕性，其主要作用有：a. 增進(jìn)鋼的硬化能和滲碳作用。b. 使鋼在高溫畤仍具高強(qiáng)度。c. 能增加耐磨耗性。d. 增高鋼之淬火溫度。f.能增進(jìn)鋼的抗腐蝕性。2 .謀 Ni碌在鋼中的影響有：a. 增進(jìn)鋼的硬化能。b. 能降低熱處理時(shí)的淬火溫度，因之在處理時(shí)變形小。c. 能增加鋼的韌性。d. 咼銀合金鋼能耐腐蝕，例如：不銹鋼就含有8%左右的線。3 鵠W鉤能耐高溫，而且溶于鋼中會(huì)與碳形成碳化物稱為碳化鉤，能提高鋼的強(qiáng)度。此外，a .鉤可以提高鋼之淬火溫度。b. 加強(qiáng)鋼之?dāng)嗝娼M織細(xì)微化，抵抗回火軟化。C.可以降低淬火時(shí)鋼之

32、晶粒生長(zhǎng)之趨勢(shì)。d.餌鋼刀具有紅熱硬度。e .可增加鋼之保磁性，故可配入鋼中而制造永久磁鋼。4帆V饑可以無限量固溶入鐵中，并阻止沃斯田鐵晶粒的成長(zhǎng)，帆在 鋼中有脫酸除氧之能力,故含饑之鋼其斷面結(jié)晶密實(shí)，此外饑的作用還 有：a. 能提高淬火溫度。b. 改善硬化能，高溫淬火加熱時(shí)，能防止其晶粒生長(zhǎng)。c .有助于鋼之結(jié)晶組織細(xì)微化。5 .猛 Mn猛亦為鋼中重要元素，其作用及影響如下：a.在適量下，猛量增加可增加鋼之最大強(qiáng)度及硬度。b.猛有脫氧及脫疏功效，故猛能發(fā)搏鋼之鍛造性與可塑性。c鐳在鋼中含量多，可降低鋼之淬火溫度。d可增進(jìn)鋼之硬化深度，尤其在含碳量高之油硬性猛鋼為最顯 著。6. Al-Cr-M

33、o-Ni汽缸套、車床主軸、銃床零件特殊鋼工具鋼切削用鋼W、C r-W CrM n牙攻、車刀、銃刀耐沖擊用鋼Cr-W Cr-W-V沖頭、釧釘具耐磨用鋼咼C咼Cr Cr-W Cr-Mo-V號(hào)規(guī)、拉線模、整緣模具熱加工用鋼Mn、Cr-W-VNi-C r-Mo Mn -C r熱餛軋模、壓鑄模耐蝕鋼不銹鋼Cr、Cr-Ni餐具、外科刀具耐酸鋼Ni CrNi、高Si化學(xué)工業(yè)耐熱鋼Cr、Cr-N i、Si-Cr、C r-A 1進(jìn)氣閥、排氣閥、輪機(jī)葉片彈簧鋼Si-Mn、Si-Cr車輛、鐘表及各Cr-V式彈簧軸承鋼咼C咼Cr咼C-Cr-M n球軸承、滾軸承等非摩擦式軸承非磁性鋼Ni、Cr-Ni、輸配線支撐、羅電氣

34、用鋼（避磁鋼）Cr-Mn盤外殼磁性鋼S i（硅鋼）變壓器鐵心磁石鋼Cr、W、Cr-W-Co永久磁鐵超高強(qiáng)度鋼高 Ni、Cr-N i-Mo、N i -Co鋼梁、飛機(jī)骨架1一2構(gòu)造用合金鋼構(gòu)造用合金鋼是指使用在構(gòu)成機(jī)械的零件或建筑土木等各項(xiàng)工 程結(jié)構(gòu)上的鋼料，例如：大型機(jī)械軸、壓力容器、高層建筑、橋梁鋼 架或高強(qiáng)度螺栓、齒輪等。這些場(chǎng)合所需要的材料特性為：較高的抗 拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊值、疲勞限度等，同時(shí)也需要具備良好的鑄造、 鍛制、切削或焊接的能力，以符合應(yīng)用上的需要。實(shí)用上，構(gòu)造用合金鋼由于使用的場(chǎng)合不同，一般區(qū)分為非熱處 理型和熱處理型兩類，前者大多是屬于低含碳星和低合金量，構(gòu)成之 后也無法

35、再實(shí)施熱處理，大多用于車架或車箱、火車及船體，它包括 高強(qiáng)度低合金鋼、易切鋼等。后者多屬于熱處理用中合金鋼,大多用 于機(jī)械組件例如:曲柄軸、高強(qiáng)度螺栓等，其中加入合金元素，主要 是可以增進(jìn)鋼的硬化能及降低質(zhì)量效果,而經(jīng)由熱處理則可以得到更 強(qiáng)韌的機(jī)械性質(zhì)，這類鋼料包括錫鋼、鋸鋼、鐮銘鋼、銘鉗鋼、線洛 鉗鋼等。121高強(qiáng)度合金鋼(HSLA St eel)高強(qiáng)度低合金鋼主要是替代在構(gòu)造上使用的低碳鋼，由于工程結(jié) 構(gòu)上使用的鋼料大多需要焊接，如果使用高碳鋼，容易使焊道在焊接 冷卻時(shí)產(chǎn)生淬火脆化的麻田散鐵組織，因此為避免材料因熱影響而轉(zhuǎn) 劣,必須使用較低含碳量但強(qiáng)度較高的材料，高強(qiáng)度低合金鋼就是一 此

36、要求而發(fā)展出來。這種鋼料是將少量特殊元素固溶在鋼中，尤其是在低碳鋼中占絕 大部分的肥粒鐵基地，使之強(qiáng)化而改變鋼的機(jī)械性質(zhì)，增進(jìn)其機(jī)械強(qiáng) 度。由于大型結(jié)構(gòu)物焊接完成之后都難以熱處理，所以在正?；蚴?軋延狀態(tài)就要有高強(qiáng)度，也就是以固溶的方式在制造材料時(shí)就己完成 強(qiáng)化。高強(qiáng)度低合金鋼的種類很多，一般抗拉強(qiáng)度必須在5 0 kg/mm2 以上，高強(qiáng)度低合金鋼的分類通常是以機(jī)械性質(zhì)如:抗拉強(qiáng)度、降伏強(qiáng) 度、延伸率等區(qū)分，而不是以成份來區(qū)分。添加的元素為以Mn、Si、 Nb、V、N影響較大,Co、Cr的影響較小。高強(qiáng)度低合金鋼由于強(qiáng) 度高出普通碳鋼甚多，因此對(duì)于同樣的負(fù)荷而言，可以使用較小的斷 而，因而整

37、體重量也可以減輕。使H SLA鋼之強(qiáng)度增強(qiáng)的方法，除了加入少量的合金元素， 在軋鋼廠中經(jīng)由特殊的軋延及冷卻過程中也可以加入。具備良好加工 成形性的IISLA鋼除了特有的合金元素外，另外還加入有稀土金屬 元素，例如:C e、N b、La等，此外，如：C o、V、T i也有效果。 制程方面,也可由降低加工硬化的速度或降低對(duì)應(yīng)變速度、微化晶粒 等來改進(jìn)加工成形性。加工成形性的需求，主要是為了適應(yīng)諸如:汽車、船舶等結(jié)構(gòu)成 形的需要。早期HSL A鋼在耐蝕性表現(xiàn)甚佳，但是為了改善加工成 形性，因而必須犧牲一些防蝕能力，以換取較佳的成形性,又由于HS LA鋼所做成的機(jī)件比由普通碳鋼所做成的機(jī)件更薄，因此一

38、旦生銹， 氧化的銹層會(huì)使HSLA鋼能承受荷重的斷面大受影響。因此需加入像 Cu等能改進(jìn)大氣耐蝕性的元素進(jìn)行，但由于會(huì)增加成本，因此后來 的作法，是在HSLA鋼之表而鍍鋅或其它防銹的表而處理，以增加其 耐蝕性。HSLA鋼在汽車工業(yè)的應(yīng)用上，它不但可以取代傳統(tǒng)的普通低碳 鋼，也更可以使用較薄的斷面而不致于降低強(qiáng)度、耐蝕性及抗拉強(qiáng)度, 目前小汽車所使用的髙張力鋼板就屬于HSLA鋼，其厚度約在 0 . 6mm或更厚。其它如：貨車、營(yíng)建機(jī)械和其它重噸位車輛皆可 使用HSLA鋼的薄板或厚板來做車架或車體構(gòu)件。用于這些用途的 HSLA之鋼板原大致為1 .5mm或更厚。構(gòu)造用HSLA鋼，且可用于 沿海之鉆油機(jī)

39、、電力輸送機(jī)、火車及船體。1 2 2 易切鋼(Freemachi n i n g stee 1 )易切鋼是為了改善切削性和切削加工表而而發(fā)展的一種鋼料，主 要使用于在強(qiáng)度較低的小型零件。由于經(jīng)濟(jì)及迅速切削的需求，加上 自動(dòng)切削機(jī)械的發(fā)展，因此在不特別要求強(qiáng)度的小型零件，就可以采 用此種鋼來制造。改善鋼切削性的方法有:在鋼中加入合金元素，以弛力退火減少殘 留應(yīng)力或調(diào)整顯微組織的性質(zhì)等,而易切鋼主要就是在鋼中添加磷、 硫、鉛等合金元素的方法。加硫00. 25%的易切鋼稱為硫易切 鋼，加鉛00.3%的易切鋼稱為鉛易切鋼。由于加硫可以與鋼中的鐳形成MnS,使得切屑變小且沒有黏滯 性，因此可以改良切削性

40、，添加磷可以使鋼質(zhì)變脆，可以增加切削加 工面的光滑度，加鉛也可以使切屑變小，并有潤(rùn)滑作用,但由于硫及磷 對(duì)機(jī)械性質(zhì)有害，因此這種鋼料多用在不重視強(qiáng)度的螺絲及螺帽等。此外,如鈣Ca、碼Te、硒Se、祕(mì)Bi也都有改善切削性的功能, Ca易切鋼是煉鋼時(shí)用Ca脫氧，其能形成易切的原理與S、P和Pb不 同,C a易切鋼是脫氧時(shí)的生成物，在切削時(shí)熔著于切刃邊，能產(chǎn)生 減少磨擦的作用，而且具有保護(hù)刀具，增加刀具壽命的功能。123熱處理用合金鋼上一節(jié)曾經(jīng)提到，在肥粒鐵基地中加入合金元素,可以改良在正 ?；癄顟B(tài)使用的鋼之性質(zhì)，但是如果要更充分的發(fā)揮這一類合金鋼的 機(jī)械性質(zhì)，以得到更高的硬度、強(qiáng)度和韌性，就應(yīng)該實(shí)

41、施淬火及回火 處理，只是由于大型結(jié)構(gòu)物可焊性的要求和不易實(shí)施熱處理的特性， 因此合金元素的作用主要是在固溶于肥粒鐵，而達(dá)到強(qiáng)化的目的（這 樣的方式稱為固溶強(qiáng)化）。熱處理用合金鋼大多是應(yīng)用于機(jī)械構(gòu)成的零件，例如:曲柄軸、 齒輪、強(qiáng)力螺栓、鍵、銷等,這些組件注重強(qiáng)度，而且接合的方式也 大多不使用焊接，因此假如能利用熱處理，使這一類合金鋼形成回火 麻田散鐵的組織而加以應(yīng)用，就可以得到兼具強(qiáng)、韌的效果。熱處理 用合金鋼就是在碳鋼中加入合金元素，并且經(jīng)由熱處理而可以得到強(qiáng) 韌性質(zhì)的鋼料，因此也稱為強(qiáng)韌鋼。碳鋼如果用于構(gòu)造上有兩個(gè)主要的缺點(diǎn):一是硬化能較差、質(zhì)量 效果大，另一是回火時(shí)機(jī)械強(qiáng)度降低甚大。前面

42、提過，硬化能是指淬火后，距離淬火端硬度降低的程度。質(zhì) 量效果是指當(dāng)尺寸較大的零件，在淬火時(shí)其中心部份得到硬化效果的 難易程度。質(zhì)量效果大的材料，淬火時(shí)中心的硬度降低甚快，這樣的 現(xiàn)象在碳鋼比較顯著。而如果碳鋼中加入了特殊元素,恒溫變態(tài)曲線 （S曲線）就會(huì)右移，如此在相同的冷速下，中心也可以得到相當(dāng)?shù)挠?度。因此加入適當(dāng)?shù)暮辖鹪鼐涂梢允逛摿先菀椎玫酱慊鸬男Ч?，?高硬化能而減少質(zhì)量效果。其次，某些特殊元素不但可以改善硬化能，發(fā)揮淬火的效果，在回 火處理時(shí)也可以減少硬度、強(qiáng)度受到的影響，即使回火到較高的溫度, 也可以得到強(qiáng)度及韌性高的組織?，F(xiàn)在我們己經(jīng)瞭解，在構(gòu)造用合金鋼中加入合金元素的目的，主

43、 要是增進(jìn)硬化能及抵抗回火軟化。在合金鋼所加入的元素中，Cr、 Mn、Mo的效果較大,其次是N i，由于Ni的價(jià)格較高,因此如果只為 減小質(zhì)量效果或增加硬化能，就不需要添加N i，而添加價(jià)格較低且效 果好的Mn、C r、Moo合金元素對(duì)硬化能的影響，大致可以由硬化能倍數(shù)(m ulf i ply i ng f act o r)看出,硬化能倍數(shù)大的元素，增加鋼的硬化能也愈大。 許多合金元素如P、Si對(duì)于鋼硬化能也有助益，但是有其添加的限制, 所以并不適合。在鋼中添加Si也可以減緩回火軟化的現(xiàn)象，但是與C r或Mo比 較就可以發(fā)現(xiàn)，添加Cr或Mo除了使回火軟化減緩之外，在較高溫回 火的情況下，還會(huì)產(chǎn)

44、生二次硬化的現(xiàn)象，而使硬度能夠再度上升。這 種二次硬化的現(xiàn)象，在鉤W、帆V等元素也有類似的現(xiàn)象，W、V是 合金工具鋼的重要元素，二次硬化的現(xiàn)象對(duì)于工具鋼會(huì)產(chǎn)生特殊的切 削效果，這一部份將在下一節(jié)詳細(xì)說明。熱處理用合金鋼，因其使用目的的不同，所添加的合金元素和合 金含量也不同，常用的熱處理用合金鋼有：鎳鋼、鋸鋼、鉗鋼、標(biāo)鋸 鋼、鋸鈕鋼、銀珞鋁鋼等。要特別注意的是，即使在這里合金元素的 種類與隨后要說明的某些特殊鋼(例如:不銹鋼)類似，但含量較少，所 以效果也不一樣。lNi鋼鋼中添加線可以增加鋼的強(qiáng)度，但是在淬火硬度上并沒有很大的 改善，同時(shí)在回火軟化的抵抗性質(zhì)上也并沒有明顯增加,加上鐮的價(jià)格 較

45、高，因此單純加碌的碌鋼最近己不常用,Ni鋼在鋼料編號(hào)上是屬于 SAE 2XXX系,J I S對(duì)線鋼則不作規(guī)定。Ni鋼中線的添加量約為35%,主要優(yōu)點(diǎn)是可以增加鋼的低溫強(qiáng) 度降低鋼的轉(zhuǎn)脆溫度(Tran s i t ion tem p),同時(shí)也可以作為滲碳用 鋼。2. Ci鋼碳鋼中加入1%洛左右，可以增加鋼的硬化能和回火軟化抵抗性, 銘鋼一般是由8 3 0 C880C淬火于油中，再回火于55 0 C6 5 0C附 近，由于這種鋼料在回火時(shí)容易產(chǎn)生材質(zhì)變脆的現(xiàn)象(稱為回火脆 性)，所以在回火之后必須冷卻于水中或油中以避免產(chǎn)生回火脆性， 這類鋼的直徑如果大于6 Omm,就不容易得到充分的淬火效果。銘鋼

46、 在鋼的編號(hào)上屬于SAE 5XXX系,J I S編號(hào)為SCrxXo路鋼經(jīng)熱處理淬火、回火后，硬度高、耐磨而且耐沖擊,主要的 用途有:挖土機(jī)重機(jī)械的鋼齒、機(jī)斗、碎石機(jī)械等。3. Mo 鋼Mo的硬化能效果很大，因此淬火硬化的有效距離很大。M o對(duì)于 回火時(shí)軟化的抵抗性也很好，因此可以經(jīng)過高溫回火，而得到極佳的 強(qiáng)度和韌性。鉗鋼含Mo量約0. 2%0.3%,另外含有少量Mn等元素，焊接 性好，在鋼料編號(hào)上屬于SAE4XXX系，主要用途有:手工具、小型機(jī)械零件、螺栓等。4. Ni- CI鋼鋼中加輅可以增加硬化能，但是Cr含量在超過1 %以上時(shí)，效果 就不會(huì)再增加，因此如果需要更好的硬化能，添加Ni是一

47、種方法，因 為Ni能有效的增加肥粒鐵的強(qiáng)度和韌性。N i -Cr鋼的線含量約1%3. 5%,銘含量約0 .5%1.0%。另外, 由于銘及線加入鋼中，還有防腐蝕的效果，當(dāng)銘、銀含量更高時(shí)，最 主要的效果就變成以防蝕為主，而不是硬化能。在耐蝕鋼中，含銘 18%、線8%的高合金鋼,我們稱為18-8鋼，就是一種常用的不銹鋼。Ni-C r鋼在鋼料編號(hào)上屬于S AE3XXX及SAE4 3 XX系，JIS編號(hào)為SNCXX,在構(gòu)造用合金鋼中,Ni-Cr鋼是其中較為常用的，通 常用于制造曲柄軸、連桿、齒輪等。5. CMo 鋼含有路和鉗的合金鋼硬化能大、回火抵抗性高，而且較不會(huì)產(chǎn)生 回火脆性，所以是一種用途很廣的

48、材料。Cr-Mo鋼是在含Cr量1 %的鋼料中，再添加0 .15%0.30%的M o,某些場(chǎng)合可以替代Ni-Ci鋼，在鋼料的編號(hào)上是屬于SAE41XX 系,JIS編號(hào)為SCMXXoCr-Mo鋼使用的場(chǎng)合，例如:汽車曲軸、鍛造或機(jī)制的軸、軸環(huán)和 葉輪等。6. Ni-Cr-Mo 鋼Ni-Cr-Mo鋼是綜合Ni、Cr. Mo三種合金元素的優(yōu)點(diǎn)，其中 添加元素分別為 0.4%3 . 5%Ni、0.4% 3.5%C r、0.15%0. 70% Moo N i -C r - Mo鋼具有極佳的硬化能，淬火有效直徑可以達(dá) 200mm,淬火效果很好，此外Ni-C r-Mo鋼對(duì)于回火軟化的抵抗性大， 又因Mo可以顯

49、著改善Ni-Ci鋼高溫回火脆性的缺點(diǎn)，因此能回火至 相當(dāng)?shù)母邷?而得到優(yōu)良的強(qiáng)韌性，所以Ni-Cr-Mo鋼可以說是構(gòu)造 用合金鋼中最優(yōu)秀的。Ni-Cr-Mo鋼質(zhì)量效果小，從淬火溫度以空氣冷卻也可以淬硬， 因此又稱為 自硬性鋼(self h ar d ening st e e 1)或 風(fēng)硬性鋼 (air h a rd e nin g s teel), 一般由8 50C 9 5 0 C冷去卩于空氣中或淬 火于油中，再回火于550C650C,如果含M o量高，回火后不須急冷。 Ni-Cr-M o鋼也適于大型零件，其鋼料編號(hào)為SAE 8XXX, J IS編號(hào) 為SNCMXX,用于大型軸、曲柄軸、高強(qiáng)度

50、螺栓，以致于中小型軸或 內(nèi)燃機(jī)連桿等。表2碳鋼與典型線珞鉗鋼機(jī)械性質(zhì)的比較鋼種主要成分()熱處理抗拉強(qiáng)度 k g /mnr沖擊值ke-m /m m2Brinell硬度CNiCrMoMn碳鋼0.400.50一-0.4 0 0.8 5淬火 回火70 820 1269S30NiCrM o2鋼0.25-0.3 52. 503.572.50-3.500.50- 0700. 350.60淬火 回火11083 0 235 21-3合金工具鋼能夠使用于制造工具、切削刀具或模具的材料大致包括:高碳工 具鋼、合金工具鋼、高速鋼、工具用非鐵硬質(zhì)合金等。除硬質(zhì)合金之 外，其它都是屬于鋼料，而在一般工具用鋼中，以高碳工

51、具鋼的合金量 少，價(jià)錢比較便宜，高合金量的工具鋼或高速鋼，價(jià)錢則較昂貴。工具鋼必須強(qiáng)韌、耐磨耗、且具有常溫及高溫硬度等特性，以其 合金成份和構(gòu)造用合金鋼相較，則除了含碳量增加之外，Cr、Mo、Ni 等仍然為基木元素(或是增加其含量)，另外必要時(shí)在添加耐高溫的W、 V及Co等。工具鋼是屬于高級(jí)鋼料，因此必須是由全靜鋼錠制造，同時(shí)要特 別要求合金元素在熔煉過程中的均質(zhì)化,以使后續(xù)鍛造及熱加工能得 到良好的品質(zhì)。由于工具鋼多需利用熱處理以達(dá)到材料的最佳性質(zhì)， 因此尺寸要求精密的機(jī)件，必須先實(shí)施半加工成形(semif i n i she d ),經(jīng)熱處理，再完成加工(fin i she d)o1一31高碳工具鋼高碳工具鋼的成份為含碳量0. 6%1. 5%,另外含有0.5%以下 的Mn以提高其硬化能力。高碳工具鋼價(jià)格便宜，其機(jī)械性質(zhì)主要是 以含碳量多少來決定，由于一般淬