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    碳硅錳磷硫對鋼性能的影響

    2018-12-26   來源:   點擊數:140次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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       中國鋼管信息港首次發布:鋼中元素含量的控制,視鋼的性能要求而定,不能簡單定義為“有害”或是“無害”,而看是否根據需要控制在規定的范圍內。
      
      螺紋是機械工程中常見的幾何特征之一, 應用廣泛。螺紋的加工工藝較多, 如基于塑性變形的滾絲與搓絲, 基于切削加工的車削、銑削、攻螺紋與套螺紋、螺紋磨削、螺紋研磨等。
      
      一、螺紋種類
      
      按牙型可分為三角形、梯形、矩形、鋸齒形和圓弧螺紋;
      
      按螺紋旋向可分為左旋和右旋;
      
      按螺旋線條數可分為單線和多線;
      
      按螺紋母體形狀分為圓柱和圓錐等。
      
      二、螺紋的要素
      
      螺紋包括五個要素:牙型、公稱直徑、線數、螺距(或導程)、旋向。
      
      1. 牙型
      
      在通過螺紋軸線的剖面區域上,螺紋的輪廓形狀稱為牙型。有三角形、梯形、鋸齒形、圓弧和矩形等牙型。
      
      螺紋的牙型比較:
      
      2. 直徑
      
      螺紋有大徑(d、D)、中徑(d2、D2)、小徑(d1、D1),在表示螺紋時采用的是公稱直徑,公稱直徑是代表螺紋尺寸的直徑。
      
      普通螺紋的公稱直徑就是大徑。
      
      外螺紋(左)              內螺紋(右)
      
      3. 線數
      
      中國鋼管信息港首次發布:沿一條螺旋線形成的螺紋稱為單線螺紋,沿軸向等距分布的兩條或兩條以上的螺旋線形成的螺紋稱為多線螺紋。
      
      單線螺紋(左)            雙線螺紋(右)
      
      4. 螺距和導程
      
      螺距(p)是相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。
      
      導程(ph)是同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。
      
      單線螺紋時,導程=螺距;多線螺紋時,導程=螺距×線數。
      
      5. 旋向
      
      順時針旋轉時旋入的螺紋稱為右旋螺紋;
      
      逆時針旋轉時旋入的螺紋稱為左旋螺紋。
      
      左旋螺紋                右旋螺紋
      
      三、螺紋加工
      
      用螺紋加工工具加工各種內、外螺紋的方法。金屬加工,值得關注!
      
      1螺紋切削
      
      一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺紋的方法,主要有車削、銑削、攻絲套絲磨削、研磨和旋風切削等。車削、銑削和磨削螺紋時,工件每轉一轉,機床的傳動鏈保證車刀、銑刀或砂輪沿工件軸向準確而均勻地移動一個導程。在攻絲或套絲時,刀具(絲錐或板牙)與工件作相對旋轉運動,并由先形成的螺紋溝槽引導著刀具(或工件)作軸向移動。
      
      2螺紋車削
      
      在車床上車削螺紋可采用成形車刀或螺紋梳刀(見螺紋加工工具)。用成形車刀車削螺紋,由于刀具結構簡單,是單件和小批生產螺紋工件的常用方法;用螺紋梳刀車削螺紋,生產效率高,但刀具結構復雜,只適于中、大批量生產中車削細牙的短螺紋工件。普通車床車削梯形螺紋的螺距精度一般只能達到8~9級(JB2886-81,下同);在專門化的螺紋車床上加工螺紋,生產率或精度可顯著提高。
      
      3螺紋銑削
      
      中國鋼管信息港首次發布:在螺紋銑床上用盤形銑刀或梳形銑刀進行銑削。盤形銑刀主要用于銑削絲桿、蝸桿等工件上的梯形外螺紋。梳形銑刀用于銑削內、外普通螺紋和錐螺紋,由于是用多刃銑刀銑削、其工作部分的長度又大于被加工螺紋的長度,故工件只需要旋轉1.25~1.5轉就可加工完成,生產率很高。螺紋銑削的螺距精度一般能達 8~9級,表面粗糙度為R5~0.63微米。這種方法適用于成批生產一般精度的螺紋工件或磨削前的粗加工。
      
      4螺紋磨削
      
      主要用于在螺紋磨床上加工淬硬工件的精密螺紋,按砂輪截面形狀不同分單線砂輪和多線砂輪磨削兩種。單線砂輪磨削能達到的螺距精度為5~6級,表面粗糙度為R1.25~0.08微米,砂輪修整較方便。這種方法適于磨削精密絲杠、螺紋量規、蝸桿、小批量的螺紋工件和鏟磨精密滾刀。多線砂輪磨削又分縱磨法和切入磨法兩種。縱磨法的砂輪寬度小于被磨螺紋長度,砂輪縱向移動一次或數次行程即可把螺紋磨到最后尺寸。切入磨法的砂輪寬度大于被磨螺紋長度,砂輪徑向切入工件表面,工件約轉1.25轉就可磨好,生產率較高,但精度稍低,砂輪修整比較復雜。切入磨法適于鏟磨批量較大的絲錐和磨削某些緊固用的螺紋。金屬加工,值得關注!
      
      5螺紋研磨
      
      用鑄鐵等較軟材料制成螺母型或螺桿型的螺紋研具,對工件上已加工的螺紋存在螺距誤差的部位進行正反向旋轉研磨,以提高螺距精度。淬硬的內螺紋通常也用研磨的方法消除變形,提高精度。
      
      6攻絲和套絲
      
      攻絲是用一定的扭距將絲錐旋入工件上預鉆的底孔中加工出內螺紋。
      
      套絲是用板牙在棒料(或管料)工件上切出外螺紋。攻絲或套絲的加工精度取決于絲錐或板牙的精度。加工內、外螺紋的方法雖然很多,但小直徑的內螺紋只能依靠絲錐加工。攻絲和套絲可用手工操作,也可用車床、鉆床、攻絲機和套絲機。
      
      7螺紋滾壓
      
      用成形滾壓模具使工件產生塑性變形以獲得螺紋的加工方法螺紋滾壓一般在滾絲機搓絲機或在附裝自動開合螺紋滾壓頭的自動車床上進行,適用于大批量生產標準緊固件和其他螺紋聯接件的外螺紋。滾壓螺紋的外徑一般不超過 25毫米,長度不大于100毫米,螺紋精度可達2級(GB197-63),所用坯件的直徑大致與被加工螺紋的中徑相等。滾壓一般不能加工內螺紋,但對材質較軟的工件可用無槽擠壓絲錐冷擠內螺紋(最大直徑可達30毫米左右),工作原理與攻絲類似。冷擠內螺紋時所需扭距約比攻絲大1倍,加工精度和表面質量比攻絲略高。
      
      螺紋滾壓的優點是:①表面粗糙度小于車削、銑削和磨削;②滾壓后的螺紋表面因冷作硬化而能提高強度和硬度;③材料利用率高;④生產率比切削加工成倍增長,且易于實現自動化;⑤滾壓模具壽命很長。但滾壓螺紋要求工件材料的硬度不超過HRC40;對毛坯尺寸精度要求較高;對滾壓模具的精度和硬度要求也高,制造模具比較困難;不適于滾壓牙形不對稱的螺紋。
      
      按滾壓模具的不同,螺紋滾壓可分搓絲和滾絲兩類。
      
      搓絲 兩塊帶螺紋牙形的搓絲板錯開 1/2螺距相對布置,靜板固定不動,動板作平行于靜板的往復直線運動。當工件送入兩板之間時,動板前進搓壓工件,使其表面塑性變形而成螺紋。
      
      滾絲有徑向滾絲、切向滾絲和滾壓頭滾絲 3種。
      
      ①徑向滾絲:2個(或3個)帶螺紋牙形的滾絲輪安裝在互相平行的軸上,工件放在兩輪之間的支承上,兩輪同向等速旋轉,其中一輪還作徑向進給運動。工件在滾絲輪帶動下旋轉,表面受徑向擠壓形成螺紋。對某些精度要求不高的絲杠,也可采用類似的方法滾壓成形。
      
      ②切向滾絲:又稱行星式滾絲,滾壓工具由1個旋轉的中央滾絲輪和3塊固定的弧形絲板組成。滾絲時,工件可以連續送進,故生產率比搓絲和徑向滾絲高。
      
      ③滾絲頭滾絲:在自動車床上進行,一般用于加工工件上的短螺紋。滾壓頭中有3~4個均布于工件外周的滾絲輪。滾絲時,工件旋轉,滾壓頭軸向進給,將工件滾壓出螺紋。
      
      盡管現代煉鋼技術發展至今已經達到很高水平,但在煉制過程中仍會殘余一些固態和氣態元素(如硫、磷、氧、氮和氫等),它們會對鋼的質量和性能產生明顯影響。
      
      除了一些特殊牌號的鋼(如含磷高強鋼),煉制過程中的殘余元素含量總是希望越低越好。
      
      另外有些元素(如碳、硅和錳)是常用合金元素,煉鋼過程中可調整控制在需要的范圍內,以得到所需的性能。
      
      還有一些合金元素(如鉻、鎳、鈦、銅等)是由煉鋼時用的廢料帶進來的殘留物,或者是為煉制特種合金鋼特意加入的。
      
      碳是最為經濟的強化元素(間隙式溶解或碳化物析出等),它能夠提高硬度卻不會因此增加多少脆性。
      
      但碳含量過高會使鋼的耐沖擊性下降,也會在焊接(如電弧焊)熱影響區產生脆性。
      
      硅有助于提高鋼在大氣中的耐腐蝕性,尤其是酸性腐蝕環境。
      
      一般來說,隨著硅含量的增加,會降低塑性,而硬度、屈服點和抗拉強度得到提高。
      
      此外,硅能阻止煉鋼過程中氣泡和氣孔的形成,故能提高鋼錠和其他一些鑄件的致密性。高含硅量可提高鋼的磁導率和增加其電阻(硅鋼的由來)。
      
      鋼的重要強化元素之一,常代替碳用于提高鋼的焊接性。同時錳對硫有制約能力,因此它不但能提高鋼的強度,還能改善缺口韌性和熱加工中的熱脆性。
      
      較高的含錳量可能會增加出現淬火裂紋的幾率。
      
      與銅配合使用,磷可改善鋼在空氣中的耐腐蝕性,也有助于提高鋼的易切削性。
      
      高含磷量通常易引發“冷脆性”或冷態條件下的脆性斷裂,在高碳鋼鑄造時易增加初始偏析的概率。
      
      因此,雖然磷在一定程度上能夠提高鋼的強度,但鑒于其他方面的負面影響通常不這么應用。
      
      硫和磷一樣,對鋼的切削性是有益的。
      
      但硫有“熱脆性”,還會降低焊接性能。(這種影響會隨著含錳量的增加而減小。)
      
      硫在鋼中大多作為長條形硫化物的夾雜物而存在,因此也會降低鋼的各向同性。
      
      氮具有相當大的強化作用,并使鋼變脆,適量用于薄鋼板可增加強度并保持較好的成形性,氮氣還是一種晶粒細化劑。
      
      氮會促使鋼的淬火時效和應變時效,從而提高其硬度、屈服強度和抗拉強度,降低塑性,并提高其缺口沖擊的轉變溫度。
      
      中國鋼管信息港首次發布:高含氮量會導致動態應變時效或“藍脆”的發生。強氮化物形成元素,如鋁常用于防止應變時效。
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