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，成為了每一個加工企業(yè)都必須面對的問題。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，必須充分考慮這些性能要求。例如，對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；而對于需要長時間運行的零部件，則應(yīng)選擇耐磨、耐腐蝕的材料。
其次，了解材料的性能特點也是關(guān)鍵。不同的材料具有不同的物理、化學(xué)和機械性能。例如，金屬材料具有較高的強度和硬度，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，但強度和硬度可能相對較低。因此，在選擇材料時，我們需要綜合考慮這些性能特點，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增加企業(yè)的負擔(dān)。因此，在選材過程中，我們需要根據(jù)企業(yè)的實際情況和市場需求，權(quán)衡性能與成本之間的關(guān)系，選擇性價比最高的材料。
在實際操作中，我們可以采取以下措施來提高選材的準確性和有效性：一是建立完善的材料數(shù)據(jù)庫，收集各種材料的性能數(shù)據(jù)和使用經(jīng)驗，為選材提供有力支持；二是加強與供應(yīng)商的合作與溝通，了解材料的最新發(fā)展和市場動態(tài)，確保選材的及時性和準確性；三是加強員工培訓(xùn)和技術(shù)交流，提高員工對材料性能的認識和選材能力。
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民經(jīng)濟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氧化物的顏色分為有色金屬和黑色金屬兩大類：
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黑色金屬包括鐵、鉻、錳三種。但后兩種在實際生產(chǎn)中很少單獨使用，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。
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有色金屬除黑色金屬以外的其他金屬稱為有色會屬，如銅、鋁和鎂等。
碳素鋼
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碳鋼的分類
碳素鋼簡稱碳鋼。是碳的質(zhì)量分數(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，不需要進行熱處理，其價格便宜，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)鋼的鋼號表示方法是用表示屈服點的拼音字母“Q”、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號和脫氧程度符號四個部分按順序組成。
如Q235-A·F，其中：
Q—鋼材屈服點“屈”的拼音首位字母；
235(數(shù)值)—表示屈服點大小(MPa)；
A(質(zhì)量等級符號)—分A、B、C、D四個等級，其中A級質(zhì)量最差，D級質(zhì)量最好；
F(脫氧程度符號)—用漢語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在鋼號中可以省略。
Q235-A·F表示屈服強度為235MPa，沸騰鋼，質(zhì)量等級為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)過熱處理來進一步改善力學(xué)性能，常用于各種重要的機械零件。
優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號用兩位數(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后面標出元素符號“Mn”或漢字“錳”，例如65Mn或65錳。若為沸騰鋼或某種專用鋼種，則在鋼號后面標出規(guī)定的符號，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，表面硬度可以達到60HRC，耐磨性好，而心部又具有一定的強度和韌性，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)碳素工具鋼和高級優(yōu)質(zhì)碳素工件鋼。其鋼號以“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)字后面標注“Mn”，高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼在鋼號后面標注“A”。例如T10A表示碳含量在1.0%的高級優(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)用場合也隨之不同。T7、T8一般用于韌性稍高的工具，如：沖頭、簡單磨具、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)性能要求較高的機械零件。由于零件形狀復(fù)雜，很難用鍛造或機械加工的方法制造。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械設(shè)備的某些零件，如軋鋼機支架、起承運輸機齒輪等。
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，而且鑄造時易產(chǎn)生裂紋。
鑄造碳鋼的鋼號用鑄鋼兩字的漢語拼音字母字頭“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度和最低的抗拉強度值。單位是MPa。如ZG200—400表示屈服強度不小于200MPa，抗拉強度不小于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)量分數(shù)可分為：
1)低合金鋼合金元素的總質(zhì)量分數(shù)小于等于5%。
2)中合金鋼合金元素的總質(zhì)量分數(shù)大于5%，小于10%。
3)高合金鋼合金元素的總質(zhì)量分數(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
合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號原則上用“兩位數(shù)字+化學(xué)元素符號+數(shù)字的方法”。前面的數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬分之幾，合金元素直接用化學(xué)符號(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，不代表實際含量)。當(dāng)合金元素質(zhì)量分數(shù)少于1.5%時，牌號中只標明元素的化學(xué)符號，而不標明含量，如果平均質(zhì)量分數(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)量分數(shù)為0.40%，
Cr—合金元素锘平均質(zhì)量分數(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)量分數(shù)為2%(1.5%~2.5%)
Mn—表示錳平均質(zhì)量分數(shù)<1.5%
如果為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號后面加“A”，特級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后面加“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，但他們在鋼中的作用非常重要，也應(yīng)在鋼號中標出。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，則在鋼號前以千分之幾表示，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)量分數(shù)<1.5%。
Cr12MoV
前面沒有數(shù)字表示碳平均質(zhì)量分數(shù)≥1.0%
Cr12—表示鉻平均質(zhì)量分數(shù)為12%。
MoV—表示鉬、釩的平均質(zhì)量分數(shù)分別小于1.5%。
高速鋼的含碳量為0.7%~1.5%，但在高速鋼的鋼號中一般不標出含碳量，只標出合金元素平均含量的百分之幾。例如：W18Cr4V等。
特殊鋼的編號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，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，在鋼號前面冠以漢語拼音字母字頭，而不標出含碳量，合金元素的標準也特殊。例如，滾動軸承鋼前面加“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%的滾動軸承鋼。
總之，精密零部件加工中的選材工作是一項復(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、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，隨著科技的不斷進步和市場的不斷變化，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
