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機械 五金知識培訓教材1# 發(fā)表于 2008-6-18 09:37 | 只看該作者 | 倒序看帖 | 打印 五金知識培訓教材1-1常用的材料編號一般材料的化學成份與機械性質(zhì)是息息相關(guān)的，因此常用的材料編號大多是以化學成份命名為主，再輔以機械性質(zhì)(如第七章部分材料的規(guī)格敘述)。由于材料范圍很廣，因此本章內(nèi)容，主要以鋼鐵材料的編號為主，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))必依其化學成份，使用一定的編號以利于選用，這是基本的認識。目前，在我國較常用的規(guī)格有三種：中國國家標準(CNS)、日本工業(yè)標準(JIS)、美國鋼鐵學會美國汽車工程師學會(AISI-SAE)。另外德國工業(yè)標準(DIN)和美國統(tǒng)一標準編號(UNS)相關(guān)業(yè)界有時也會采用。而其它還有常見的各國規(guī)格名稱。1中國國家標準(CNS)（1）鋼鐵的規(guī)格 中國國家標準CNS是Chinese National Standard的簡寫，CNS對鋼鐵材料的編號主要依據(jù)CNS 109 G1001(公布：民國36年3月，修訂：民國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表示標準名稱或是制品用途。常用的有P：Plate(薄板) 、 T：Tube(管) 、 U：Use(特殊用途) W：Wire(線材) F：Forging(鍛造) C：Casting(鑄造) 例：S P CC：Plate，鋼板(冷軋)。 S UP：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)，表示含碳量時，通常以含碳量之100倍數(shù)值表示， 例：SCM420：鉻鉬鋼，第420種 S25C：碳鋼，含碳量0.25。 第三部分為該材料之種類號碼，或是最低抗拉強度、降伏強度。若是表示最小抗拉強度或最小降伏強度，通常以三位數(shù)字表示。 例：SCM 420 表示鉻鉬鋼中編號420的材料 STB 340 表示鍋爐及熱交換器用鋼，抗拉強度不 低于340 N/mm2。 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)定含碳量鋼料的場合。 注：機械結(jié)構(gòu)用鋼料的符號 機械結(jié)構(gòu)用鋼料使用很廣，因此CNS 2608 G2018特別在附錄2中說明適用范圍及其符號所代表的意義： 適用范圍：機械結(jié)構(gòu)用碳鋼鋼料及結(jié)構(gòu)用合金鋼鋼料種類符號之組成。 a符號順序為鋼之主要合金元素、主要合金元素含量或代表值、附加符號。其中除鋼之代表符號S、碳之符號C之外。 附加符號由第一群及第二群組成， 第一群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 鉛添加鋼 L 硫添加鋼 S 鈣添加鋼 U 第二群為鋼料除化學成份之外的保證特性 （例）保證特殊特性之添加符號 特性 附加符號 硬化能保證鋼 H 表面硬化用鋼 K （例） S 30 C：碳鋼，含碳量0.30 S 20 C 4：碳鋼，含碳量0.20第四種構(gòu)造用碳鋼 S(55)C：一般構(gòu)造用碳鋼，最小抗拉強度55kg/mm2 S85WMo(HS)：含碳量0.85的鎢鉬高速鋼 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系依CNS 2068 H3021之規(guī)定，適用范圍為鍛鋁、鍛鋁合金(以下簡稱鍛鋁合金)及鑄鋁、鑄鋁合金(以下簡稱鑄鋁合金)之合金種類及煉度符號。 鍛鋁合金之編號依其合金成分，共分1xxx8xxx系，另有9xxx系為備用，鑄鋁合金之規(guī)格亦分1xxx9xxx九系，其中6xxx系為備用，這些已如第九章所述。 而所謂”煉度”系指”制造過程中，依加工、熱處理等條件之差異所獲得機械性質(zhì)之區(qū)分”。煉度符號又分為基本符號與細分符號?；痉枮橐蛔钟⑽淖帜?大寫)，細分符號為一位數(shù)字或多位數(shù)字組合并附在基本符號之后。 a基本符號 鋁合金的煉度基本符號分為四種。 b細分符號 鋁合金煉度之基本符號H及T之細分符號，依下列規(guī)定。 鍛鋁合金的編號及化學成分。 2日本工業(yè)標準(JIS) JIS是Japanese Industral Standard 的簡稱，JIS對于鋼鐵材料的的編號大致可分兩大類： （1）一般機械構(gòu)造用碳鋼： 其材料編號方法和CNS的第一種表示法相同。 （例）S30C表示含碳量0.30的機械構(gòu)造用碳鋼 （2）其它用途的碳鋼及合金鋼： 這一類鋼的材料編號表示法，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- 。 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、PC2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(Drawing)抽制、G(Grinding)研磨、T(Turning)車削、Ex(Extruded)擠制。熱處理方法大多記于金屬符號之后，并在二者之間加入- （例）SK2：第二種碳素工具鋼 SKS11：第十一種切削用工具鋼 SUH301：第301種耐熱鋼 SUS301-1/2H：第301種不銹鋼，1/2硬質(zhì)材料3常用的美國材料編號及規(guī)格（1）美國鋼鐵學會美國汽車工程師學會(AISI-SAE) AISI和SAE在1941年共同訂定鋼鐵材料的分類，以四個(或五個)數(shù)目字為記號來分類。其中 第一位數(shù)，表示鋼料的種類，如：鎳鋼為2、鎢鋼為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0.45的碳鋼，與CNS中S45C鋼料相當。 SAE4140：含碳量0.40的鉻鉬鋼，與JIS中SCM4鋼料相當。鋼 種 編 號 鋼 種 編 號碳鋼 1 耐熱鋼 30普通碳鋼 10 鉬鋼 4易削鋼(加硫) 11 Cr(0.7) 41錳 鋼 13 Ni-Cr 43鎳鋼 2 Ni(1.75) 460.50Ni 20 鉻鋼 51.50Ni 21 Cr(1.0) 513.50Ni 23 Cr(1.5) 52鎳鉻鋼 3 鉻釩鋼 61.25Ni0.6Cr 31 鎢鋼 71.75Ni1.0Cr 32 鎳鉻鉬 83.50Ni1.5Cr 33 硅錳鋼 9（2）美國材料協(xié)會及美國機械工程師協(xié)會 ASTM(ASME)ASTM是非常廣泛被采用的材料規(guī)范，它的特色主要是針對產(chǎn)品的特性及表現(xiàn)而定。ASTM表示法是以以字母+代號表示，再輔以年代之混合標示，ASME則采用了相當多的ASTM規(guī)范，并以前置S表示。 ASTM表示法:首位字母 表 示 意 義A 鋼鐵類B 非鐵金屬類C 一般測試法例如: ASTM A36-77a 其中A 36 - 77 a 分別表示 (鋼鐵)(結(jié)構(gòu)用)(1977年)(第一次修訂)又如: ASTM E8 代表拉伸試驗規(guī)范ASME的表示法：例如: ASME SA213 = ASTM A213而同一編號又可依化學成分(Grade)加工方式(Type)成品型態(tài)(Class)來區(qū)分。Grade主要敘述其化學性質(zhì)，Type指脫氧的情況，Class:指一些其它性質(zhì)。如：強度、表面光度等。（3）美國統(tǒng)一編號系統(tǒng) UNSUNS是Unified Numbering System 的簡稱，在1974年為ASTM及SAE 聯(lián)合制定，UNS 本身只是一種編號，而非規(guī)格，它將金屬分為17個系列編號并與原有的體系配合，例如： UNS G10XX0 = SAE 10XX，而有索引、整合、參考的意義，因此而稱統(tǒng)一編號系統(tǒng)。4德國工業(yè)標準(DIN)DIN并不是英文，而是德文Deutsch Industriell Norm的縮寫，德國工業(yè)標準中鋼鐵材料的規(guī)格是在DIN 17006，補充說明在DIN 17007，1974年改為 ISO制，以 EURONORM 27-74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、抗拉強度、主合金之成分倍數(shù)等。（1）碳鋼一般以碳元素標記及其含碳量表示，如 C60 表示含0.6C的碳鋼。另外也有抗拉強度及其它表示法，例如:St50 表示抗拉強度50kg/mm2之構(gòu)造用碳鋼，CK40表示含磷、硫量甚低之碳鋼，抗拉強度為40kg/mm2。（2）高級鋼料及低合金鋼以其主要合金元素和含量為標記，但在其中第三部分含量，為避免小數(shù)點出現(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)，所以由編號求取實際含量時必須再除以倍數(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、W 4Al、Be、Pb、Cu、Mo、Nb、Ta、Ti、V 10P、S、N、Ce、C 100B 1000例如:含碳量0.34含鉻量1的鋼材，表示為34Cr4 依此 13CrV53 即表示含碳量0.13，含鉻量5/4=1.25 ，含釩量3/10=0.3（3）高合金鋼在標記前加上x，此外由于合金元素含量己高，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0.12的不銹鋼，含鉻量18含鎳量8，表示為 X12CrNi18 8同理 X10CrNi1810 即表示含碳量0.10的高合金鋼，含鉻量18 含鎳量10。如果要進一步標示其特性，可以在其記號前后加上英文字母表示例如: M A St42 6 N (1)(2) (3) (4)(5)其中除(3)為主標記外，(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，隨后之標示與鋼的編號相同，如表1所示。例如:GS-C30為鑄鋼，含碳量0.30 G-X120Mn12表示含碳量1.20的鑄鐵，含錳量12。表1 德國工業(yè)標準DIN 之鑄鐵分類 GS = 鑄鋼 GG = 一般灰鑄鐵 GGL = 片狀石墨鑄鐵 GGG = 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1-2材料的選用1-2-1 肥粒體系不銹鋼由于鐵中添加Cr會使沃斯田相區(qū)縮小，并且當Cr含量超過13%時，各種溫度下將只有肥粒鐵相存在。但是因為鋼中還有碳的存在，碳會與Cr形成碳化鉻，而消耗一部分鉻，大致上1%C必須要1%Cr結(jié)合，所以如果純?yōu)榉柿ｈF結(jié)構(gòu)，實際含鉻量必須增加。大體而言，當含Cr在16%以上且C含量在0.12%以下時，此類低碳高鉻不銹鋼，又稱為肥粒體系不銹鋼。肥粒鐵系不銹鋼的含碳量極低，約在0.12%以下，含Cr約16%18，耐蝕性優(yōu)良而且質(zhì)軟易于加工，但機械性質(zhì)較弱，可以作為汽車內(nèi)裝、廚房設(shè)備、建筑等，是一類具有磁性的不銹鋼。此類不銹鋼屬于400系列，以430不銹鋼為代表，其它如：405不銹鋼、446不銹鋼等都是，在JIS編號為SUS 430、SUS 405等。1-2-2 麻田散體系不銹鋼上述低碳高鉻的不銹鋼，當含碳量增加或是含鉻量較低時，則其高溫固相時沃斯田鐵區(qū)就會存在，此時將此類高碳高鉻鋼加熱到沃斯田鐵區(qū)(區(qū))，再淬火下來，就可以得到麻田散鐵的組織，這樣的不銹鋼雖因Cr量減少而耐蝕性稍差，但是具有優(yōu)秀的機械性質(zhì)，稱為麻田散體系不銹鋼。麻田散鐵系不銹鋼的含碳量約為0.1%0.4%，含Cr約12%14%，如果要與肥粒體系不銹鋼細分，也可以用另一種方式來判斷： %Cr-17%C13 .肥粒體系 %Cr-17%C13 .麻田散體系麻田散體系不銹鋼的淬火溫度為9501000，在合金含量較多的情況下，甚至以氣冷就可以達到淬火的目的，淬火之后再行回火，回火的實施通常采用100180的低溫回火。麻田散體系不銹鋼價格便宜，硬度、強度佳，但耐蝕性略差，可以作為刀具、軸承、閥門零件、外科手術(shù)刀等，是一類具有磁性的不銹鋼。此類不銹鋼也屬于400系列，以403、410不銹鋼為代表，其它如：431不銹鋼、440A不銹鋼、440B不銹鋼、440C不銹鋼等都是，在JIS編號為SUS 431、SUS 440C等。1-3-3 沃斯田體系不銹鋼前兩類的不銹鋼雖各有其優(yōu)點及應(yīng)用范圍，但是都是屬于鉻系不銹鋼，鉻系不銹鋼的缺點就是在酸性環(huán)境下(尤其是硫酸、鹽酸等)，耐蝕性不良，因此必須添加Ni，以抵抗酸性環(huán)境的侵蝕。當添加Ni量約8%以上時，常溫下也是沃斯田鐵組織，這樣的不銹鋼稱為沃斯田體系不銹鋼，是不具磁性的系列。沃斯田體系不銹鋼防蝕能力甚佳、質(zhì)軟加工性良好，但無法以淬火及回火來增加硬度及強度，通常施以冷加工來增加硬度及強度。含Cr 1820%、Ni 810%而含C量少于0.2%的Cr-Ni系不銹鋼是沃斯田體系不銹鋼中最具代表性的鋼料，通常稱為18-8鋼。18-8不銹鋼的缺點是在500900高溫時，晶界附近的鉻會與碳形成碳化鉻析出，使得晶界附近產(chǎn)生缺鉻的現(xiàn)象(稱為貧鉻區(qū))，因此易發(fā)生粒間腐蝕(intergranular corrosion)的現(xiàn)象，這樣的現(xiàn)象在焊接工作或熱處理等場合時常發(fā)生，因此必須注意。有效改良的方法是：(1)處理時盡快通過此溫度。(2)添加其它合金元素以抑制Cr的消耗。例如：Ti、Nb、Ta等，均可以和碳結(jié)合成安定的碳化物，而不會再影響鉻。(3)降低含碳量。含碳量小于0.03%時，碳就只固溶于沃斯田鐵而不會與鉻形成碳化物，例如焊接時，使用低含碳量的304L不銹鋼焊條，就可以避免粒間腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生。沃斯田鐵系不銹鋼的用途很廣，不但對各種環(huán)境的耐蝕性優(yōu)良，而且具有極高的低溫韌性，可以作為化工儀器零件、熱交換器、核子處理設(shè)備、液態(tài)氦的容器等，有時也應(yīng)用于較優(yōu)良的不銹鋼餐具，是一類不具磁性的不銹鋼。此類不銹鋼屬于300系及200系，以304不銹鋼為代表，其它如：301不銹鋼、310不銹鋼、316不銹鋼、347不銹鋼、202不銹鋼等都是，在JIS編號為SUS 301等。1-2-4 析出硬化系不銹鋼這類型的不銹鋼是由沃斯