精密零部件加工中如何根據(jù)性能做好選材
精密零部件加工選材秘訣：性能為王，打造卓越品質(zhì)
在精密零部件加工領(lǐng)域，選材是一項(xiàng)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。材料的選擇直接關(guān)系到零部件的性能、壽命以及整體質(zhì)量。因此，如何根據(jù)性能做好選材，成為了每一個(gè)加工企業(yè)都必須面對(duì)的問題。本文將為您揭示精密零部件加工中選材的秘訣，助您打造卓越品質(zhì)。
首先，我們要明確零部件的性能要求。不同的零部件在工作環(huán)境、承載能力以及使用壽命等方面有著不同的需求。因此，在選擇材料時(shí)，必須充分考慮這些性能要求。例如，對(duì)于需要承受高壓力和高溫度的零部件，我們應(yīng)選擇具有優(yōu)異耐高溫、高壓性能的材料；而對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的零部件，則應(yīng)選擇耐磨、耐腐蝕的材料。
其次，了解材料的性能特點(diǎn)也是關(guān)鍵。不同的材料具有不同的物理、化學(xué)和機(jī)械性能。例如，金屬材料具有較高的強(qiáng)度和硬度，但可能存在重量大、易腐蝕等問題；而非金屬材料則可能具有較輕的重量和較好的耐腐蝕性，但強(qiáng)度和硬度可能相對(duì)較低。因此，在選擇材料時(shí)，我們需要綜合考慮這些性能特點(diǎn)，選擇最適合零部件性能要求的材料。
此外，成本因素也是不可忽視的。雖然優(yōu)質(zhì)的材料能夠帶來更好的性能，但過高的成本可能會(huì)增加企業(yè)的負(fù)擔(dān)。因此，在選材過程中，我們需要根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況和市場(chǎng)需求，權(quán)衡性能與成本之間的關(guān)系，選擇性價(jià)比最高的材料。
在實(shí)際操作中，我們可以采取以下措施來提高選材的準(zhǔn)確性和有效性：一是建立完善的材料數(shù)據(jù)庫(kù)，收集各種材料的性能數(shù)據(jù)和使用經(jīng)驗(yàn)，為選材提供有力支持；二是加強(qiáng)與供應(yīng)商的合作與溝通，了解材料的最新發(fā)展和市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，確保選材的及時(shí)性和準(zhǔn)確性；三是加強(qiáng)員工培訓(xùn)和技術(shù)交流，提高員工對(duì)材料性能的認(rèn)識(shí)和選材能力。
精密零部件加工中如何根據(jù)性能做好選材
金屬是指具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、有一定的強(qiáng)度和塑性、并具有特殊金屬光澤的物質(zhì)。如鐵、鋁和銅等。金屬材料是由金屬元素或以金屬元素為主，其他金屬或非金屬元素為輔構(gòu)成的，并具有金屬特性的工程材料。它包括純金屬和合金。
金屬材料，尤其是鋼鐵材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)及其他方面都有重要作用，這是由于它具有比其他材料優(yōu)越的性能，如物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能和工藝性能。金屬材料最常見的分類方法是按照其最高價(jià)氧化物的顏色分為有色金屬和黑色金屬兩大類：
01
黑色金屬包括鐵、鉻、錳三種。但后兩種在實(shí)際生產(chǎn)中很少單獨(dú)使用，故黑色金屬就泛指鐵或以鐵為主而形成的物質(zhì)，如鋼和鐵。
02
有色金屬除黑色金屬以外的其他金屬稱為有色會(huì)屬，如銅、鋁和鎂等。
碳素鋼
1
碳鋼的分類
碳素鋼簡(jiǎn)稱碳鋼。是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(ωc)大于0.0218％小于2.1l％，并含有少量硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。
在鋼鐵生產(chǎn)中，碳鋼占有的比例相當(dāng)大，碳鋼具有良好的力學(xué)性能和工藝性能，且冶煉方便，價(jià)格便宜，在一般情況下都能滿足使用要求，所以應(yīng)用十分廣泛。
碳鋼的分類
碳鋼的分類方法很多，常用的方法有以下幾種：
(1)按鋼的含碳量分類按鋼的含碳量可分為：
1)低碳鋼ωc<0.25%。
2)中碳鋼ωc=0.25%~0.60%。
3)高碳鋼ωc>0.60%。
(2)按鋼的質(zhì)量分類
碳鋼質(zhì)量的高低，主要根據(jù)鋼中含有雜質(zhì)硫、磷的多少來劃分，可分為普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼三類。
1)普通碳素鋼ωs≤0.050%，ωp≤0.045%。
2)優(yōu)質(zhì)碳素鋼ωs≤0.035%，ωp≤0.035%。
3)高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼ωs≤0.030%，ωp≤0.035%。
(3)按用途分類
1)碳素結(jié)構(gòu)鋼用于制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)件的碳鋼，碳含量大都在0.70%以下。
2)碳素工具鋼用于制造各種工具用鋼，如刃具、量具和模具等，一般碳含量都在0.70%以上。
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碳素結(jié)構(gòu)鋼
碳素結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)鋼的質(zhì)量，可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼兩種。
碳素結(jié)構(gòu)鋼的碳含量一般在0.06%~0.38%之間，硫、磷的含量較高。一般在供貨狀態(tài)下使用，不需要進(jìn)行熱處理，其價(jià)格便宜，產(chǎn)量較大，用途廣。經(jīng)軋制成各種型材，大量用于金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件，在滿足性能的情況下優(yōu)先選用。
碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)表示方法是用表示屈服點(diǎn)的拼音字母“Q”、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧程度符號(hào)四個(gè)部分按順序組成。
如Q235-A·F，其中：
Q—鋼材屈服點(diǎn)“屈”的拼音首位字母；
235(數(shù)值)—表示屈服點(diǎn)大小(MPa)；
A(質(zhì)量等級(jí)符號(hào))—分A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，其中A級(jí)質(zhì)量最差，D級(jí)質(zhì)量最好；
F(脫氧程度符號(hào))—用漢語(yǔ)拼音的首位字母表示，“F”表示沸騰鋼，“Z”表示鎮(zhèn)靜鋼，“B”表示半鎮(zhèn)靜鋼，“TZ”表示特殊鎮(zhèn)靜鋼。Z和TZ在鋼號(hào)中可以省略。
Q235-A·F表示屈服強(qiáng)度為235MPa，沸騰鋼，質(zhì)量等級(jí)為A的碳素結(jié)構(gòu)鋼。
2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中的雜質(zhì)元素比碳素結(jié)構(gòu)鋼要少，表面質(zhì)量、組織結(jié)構(gòu)均勻性要好，并可經(jīng)過熱處理來進(jìn)一步改善力學(xué)性能，常用于各種重要的機(jī)械零件。
優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)用兩位數(shù)字表示，這兩位數(shù)字表示該鋼平均含碳量的萬(wàn)分之幾，例如45表示平均碳含量為0.45％的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。
優(yōu)質(zhì)碳索結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)含錳量的不同，又可分為普通含錳量鋼(ωMn<0.80％)和較高含錳量鋼(ωMn=0.70％~l.20％)。較高含錳量鋼要在鋼號(hào)后面標(biāo)出元素符號(hào)“Mn”或漢字“錳”，例如65Mn或65錳。若為沸騰鋼或某種專用鋼種，則在鋼號(hào)后面標(biāo)出規(guī)定的符號(hào)，如10F表示平均碳含量為0.10%的沸騰鋼；20g表示平均碳含量為0.20％的鍋爐(用g表示)用鋼。
優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中08F、10F鋼的含碳量低、塑性好，焊接性能好。主要用于制造冷沖壓零件和焊接件。
10、20、25鋼屬于滲碳鋼。這類鋼強(qiáng)度低，塑性、韌性好，可加工性和焊接性好，可以制造各種受力不大但要求高韌性的零件，還可用于冷沖壓件和焊接件。作為滲碳鋼經(jīng)滲碳淬火后，表面硬度可以達(dá)到60HRC，耐磨性好，而心部又具有一定的強(qiáng)度和韌性，可用于制造表面要求硬度高，耐磨，并承受沖擊載荷的零件。
30、35、40、45、50等鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼，這類鋼具有較高的強(qiáng)度，硬度。其塑性和韌性隨含碳量的增加而降低，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，具有良好的綜合力學(xué)性能。主要用于要求強(qiáng)度、塑性韌性都較高的零件，如齒輪、套筒、軸類零件等。
60鋼以上都屬于高碳鋼。這類鋼具有較高的強(qiáng)度，硬度和彈性，但是焊接性不好，可加工性能差，冷變形塑性低。主要用來制作具有較高強(qiáng)度，耐磨性和彈性的零件，如彈簧墊圈，板簧等彈性元件和耐磨件。
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碳素工件鋼
碳素工具鋼碳含量在0.65%~1.35%之間，根據(jù)硫含量的不同，分為優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工件鋼。其鋼號(hào)以“T加數(shù)字”組成，T是“碳”拼音首字母，數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾。含錳量較高的鋼要在數(shù)字后面標(biāo)注“Mn”，高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼在鋼號(hào)后面標(biāo)注“A”。例如T10A表示碳含量在1.0%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。
碳素工件鋼隨著碳含量的增加，其硬度和耐磨性增加，而韌性下降，應(yīng)用場(chǎng)合也隨之不同。T7、T8一般用于韌性稍高的工具，如：沖頭、簡(jiǎn)單磨具、木工工具等。T8、T9、T10、T11用于中等韌性高硬度的工具，如手工鋸條，絲錐，板牙等，也可以用于要求不高的模具。T12、T13具有高的硬度和耐磨性，但韌性很低，用于制造量具、銼刀等。高級(jí)碳素工具鋼用于制造形狀復(fù)雜、精度要求較高的工具等。
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鑄鋼
鑄造用鋼一般用于制造形狀復(fù)雜、力學(xué)性能要求較高的機(jī)械零件。由于零件形狀復(fù)雜，很難用鍛造或機(jī)械加工的方法制造。又由于力學(xué)性能要求較高，不能用鑄鐵來鑄造。鑄造碳鋼廣泛用于制造重型機(jī)械設(shè)備的某些零件，如軋鋼機(jī)支架、起承運(yùn)輸機(jī)齒輪等。
鑄造碳鋼的碳含量一般在0.20％~0.60％之間，含碳量過高，鋼的塑性變差，而且鑄造時(shí)易產(chǎn)生裂紋。
鑄造碳鋼的鋼號(hào)用鑄鋼兩字的漢語(yǔ)拼音字母字頭“ZG”后面加兩組數(shù)字表示，兩組數(shù)字分別代表最低屈服強(qiáng)度和最低的抗拉強(qiáng)度值。單位是MPa。如ZG200—400表示屈服強(qiáng)度不小于200MPa，抗拉強(qiáng)度不小于400MPa的鑄造碳鋼。
合金鋼
所謂合金鋼就是在碳素鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的性能，在冶煉時(shí)有目的的加入一些元素的鋼。加入的元素稱為合金元素。合金鋼中常加入的元素有Si、Mn、Ni、Mo、W、V、Ti、Al、B、Nb、Zr和稀土元素等。
1.合金鋼的分類
(1)按化學(xué)成分分類按合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可分為：
1)低合金鋼合金元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于5%。
2)中合金鋼合金元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5%，小于10%。
3)高合金鋼合金元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于10%。
(2)按用途分類
1)合金結(jié)構(gòu)鋼用做重要機(jī)器零件和工程結(jié)構(gòu)的鋼。
2)合金工具鋼用于制造各種刃具、模具、量具的鋼。
3)特殊性能鋼作特殊用途和具有特殊性能的鋼。如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼和磁鋼等。
2.合金鋼的牌號(hào)
合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)原則上用“兩位數(shù)字+化學(xué)元素符號(hào)+數(shù)字的方法”。前面的數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬(wàn)分之幾，合金元素直接用化學(xué)符號(hào)(或漢字)表示，后面的數(shù)字表示合金元素平均含量的百分之幾(為名義含量，不代表實(shí)際含量)。當(dāng)合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于1.5%時(shí)，牌號(hào)中只標(biāo)明元素的化學(xué)符號(hào)，而不標(biāo)明含量，如果平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.5%、2.5%、3.5%則相應(yīng)的以2、3、4…等表示。
如：40 Cr
40—表示鋼中碳含量平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%，
Cr—合金元素锘平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.5%
60Si2Mn
60—表示平均含碳量為0.60%
Si2—表示含硅并且質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%(1.5%~2.5%)
Mn—表示錳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)<1.5%
如果為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號(hào)后面加“A”，特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后面加“E”。例如：18Cr2Ni4WA。
鋼中的釩、鈦、鋁、硼、稀土等合金元素的含量雖然很低，但他們?cè)阡撝械淖饔梅浅Ｖ匾?，也?yīng)在鋼號(hào)中標(biāo)出。如20MnVB，表示平均碳含量0.20%，平均錳含量1.5%，釩含量0.07%~0.12%，硼含量為0.0005%~0.0035%。
合金工具鋼的牌號(hào)原則與合金結(jié)構(gòu)鋼大致相同，但含碳量的表示方法不同，平均含碳量小于1.0%時(shí)，則在鋼號(hào)前以千分之幾表示，合金元素含量的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼完全相同。例如：9Mn2V
9—表示平均含碳量為0.9%
Mn2—表示平均含錳量2%（1.5%~2.5%）。
V—釩，表示釩的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)<1.5%。
Cr12MoV
前面沒有數(shù)字表示碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥1.0%
Cr12—表示鉻平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%。
MoV—表示鉬、釩的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別小于1.5%。
高速鋼的含碳量為0.7%~1.5%，但在高速鋼的鋼號(hào)中一般不標(biāo)出含碳量，只標(biāo)出合金元素平均含量的百分之幾。例如：W18Cr4V等。
特殊鋼的編號(hào)方法基本上與合金工具鋼相同，只是當(dāng)碳含量小于0.10%，大于0.03%時(shí)，碳含量用0表示，碳含量不大于0.03%用00表示。合金元素及含量的表示方法與合金工具鋼相同。例如不銹鋼2Cr13、0Cr18Ni9、00Cr30Mo2.
除此之外，還有一些特殊專業(yè)鋼，為了表示鋼的用途，在鋼號(hào)前面冠以漢語(yǔ)拼音字母字頭，而不標(biāo)出含碳量，合金元素的標(biāo)準(zhǔn)也特殊。例如，滾動(dòng)軸承鋼前面加“G”如GCr15，注意這里面的鉻元素后面的數(shù)字是表示平均含鉻量的千分之幾，而其他元素仍然按照百分之幾表示。如GCr15SiMn，表示平均含鉻量為1.5%，硅錳含量分別小于1.5%的滾動(dòng)軸承鋼。
總之，精密零部件加工中的選材工作是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的任務(wù)。只有充分了解零部件的性能要求、掌握材料的性能特點(diǎn)、權(quán)衡成本與性能之間的關(guān)系，并采取有效的措施提高選材的準(zhǔn)確性和有效性，才能打造出具有卓越品質(zhì)的精密零部件。在未來的發(fā)展中，隨著科技的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷變化，我們還需要不斷探索和創(chuàng)新，以更好地滿足客戶需求和市場(chǎng)挑戰(zhàn)。
精密零部件加工中如何根據(jù)性能做好選材
06-13-2024
