【正文】 s溫度至常溫以上並提高析出量。因此添加Al、Nb等元素的目的，即是在於促使生成析出物。144 析出硬化系不銹鋼%時(shí)，碳就只固溶於沃斯田鐵而不會(huì)與鉻形成碳化物，例如銲接時(shí)，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。有效改良的方法是：(1)處理時(shí)儘快通過(guò)此溫度。當(dāng)添加Ni量約8%以上時(shí)，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。此類不銹鋼也屬於400系列，以40410不銹鋼為代表，其他如：431不銹鋼、440A不銹鋼、440B不銹鋼、440C不銹鋼等都是，在JIS編號(hào)為SUS 43SUS 440C等。142 麻田散體系不銹鋼大體而言，當(dāng)含Cr在16%%以下時(shí)，此類低碳高鉻不銹鋼，又稱為肥粒體系不銹鋼。前者分類較為簡(jiǎn)單，但是就應(yīng)用上來(lái)說(shuō)，後者更有意義，因此目前材料學(xué)上對(duì)於不銹鋼的的分類，大多以後者為主。但是鉻鋼在強(qiáng)酸例如：硫酸、鹽酸的環(huán)境，這層氧化膜就會(huì)被破壞而喪失了耐蝕性。在鋼中添加Cr和Ni可以增加鋼的耐蝕性。常用的燒結(jié)硬質(zhì)合金有WCCo系和WCTiCCo系，除切削工具外，也可以應(yīng)用於拉線模具或其他耐磨耗場(chǎng)合。硬質(zhì)合金又分為：(1)工具用鑄造合金這類硬質(zhì)合金是以鑄造方式成形，不經(jīng)過(guò)熱處理，就具有常溫及高溫的極高硬度，並且耐磨耗，有時(shí)又稱非鐵鑄造合金刀具或超硬鑄合金刀具。134硬質(zhì)合金或超硬合金(6)Co可以增加C的溶解度，並增加高溫硬度。(2)W可以形成碳化鎢，除增加硬度外，也可以增加回火軟化的抵抗性。133高速鋼3．冷間模具用合金工具鋼此類工具鋼由於用於常溫(又稱為冷間，cold work)，且要求減少尺寸及形狀的變化，因此在高碳鋼中添加Mn、Cr、Mo、W、V等元素，以改善淬火性，並藉生成之硬質(zhì)碳化物以增加其耐磨性。高碳工具鋼由於硬化能較差，因此必須以水淬急冷的方式得到較高的硬度，但因水淬容易變形和產(chǎn)生裂痕，因此高碳工具鋼就有其使用上的限制，為了改善其硬化能並增進(jìn)其硬度，因此加入如W、Cr、V、Mn、Ni等合金元素，而形成合金工具鋼。由於僅經(jīng)淬火的麻田散鐵組織太脆，耐磨性不佳，為了增加耐磨性，高碳工具鋼在淬火前必須實(shí)施球化處理，淬火至室溫之後，再加以150℃~200℃的低溫回火，其結(jié)果可以得到球狀雪明碳鐵散佈於低溫回火麻田散鐵，硬度夠而且耐磨耗的組織。除硬質(zhì)合金之外，其它都是屬於鋼料，而在一般工具用鋼中，以高碳工具鋼的合金量少，價(jià)錢(qián)比較便宜，高合金量的工具鋼或高速鋼，價(jià)錢(qián)則較昂貴。6．NiCrMo鋼NiCrMo鋼是綜合Ni、Cr、Mo三種合金元素的優(yōu)點(diǎn)，%~%Ni、%~%Cr、%~%Mo。NiCr鋼在鋼料編號(hào)上屬於SAE3XXX及SAE43XX系，JIS編號(hào)為SNCXX，在構(gòu)造用合金鋼中，NiCr鋼是其中較為常用的，通常用於製造曲柄軸、連桿、齒輪等。4．NiCr鋼鋼中加鉻可以增加硬化能，但是Cr含量在超過(guò)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是一種方法，因?yàn)镹i能有效的增加肥粒鐵的強(qiáng)度和韌性。鉻鋼經(jīng)熱處理淬火、回火後，硬度高、耐磨而且耐衝擊，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。1．Ni鋼鋼中添加鎳可以增加鋼的強(qiáng)度，但是在淬火硬度上並沒(méi)有很大的改善，同時(shí)在回火軟化的抵抗性質(zhì)上也並沒(méi)有明顯增加，加上鎳的價(jià)格較高，因此單純加鎳的鎳鋼最近已不常用，Ni鋼在鋼料編號(hào)上是屬於SAE 2XXX系，JIS對(duì)鎳鋼則不作規(guī)定。在鋼中添加Si也可以減緩回火軟化的現(xiàn)象，但是與Cr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)生二次硬化的現(xiàn)象，而使硬度能夠再度上升?，F(xiàn)在我們已經(jīng)暸解，在構(gòu)造用合金鋼中加入合金元素的目的，主要是增進(jìn)硬化能及抵抗回火軟化。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。熱處理用合金鋼就是在碳鋼中加入合金元素，並且經(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。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。因此需加入像Cu 等能改進(jìn)大氣耐蝕性的元素進(jìn)行，但由於會(huì)增加成本，因此後來(lái)的作法，是在HSLA鋼之表面鍍鋅或其他防銹的表面處理，以增加其耐蝕性。具備良好加工成形性的HSLA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：Ce、Nb、La等，此外，如: Co、V、 Ti也有效果。高強(qiáng)度低合金鋼的種類很多，一般抗拉強(qiáng)度必須在50kg/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(lái)區(qū)分。121高強(qiáng)度合金鋼(HSLA Steel)構(gòu)造用合金鋼是指使用在構(gòu)成機(jī)械的零件或建築土木等各項(xiàng)工程結(jié)構(gòu)上的鋼料，例如：大型機(jī)械軸、壓力容器、高層建築、橋樑鋼架或高強(qiáng)度螺栓、齒輪等。分 類鋼 種主要合金用 途構(gòu)造用合金鋼高強(qiáng)度低合金鋼低Mn、低SiMn汽車車身、構(gòu)造用機(jī)件、船體熱處理用中合金鋼(強(qiáng)韌鋼)Ni、Cr、NiCr、CrMo、NiCrMo曲柄軸、螺栓、齒輪、大型軸表面硬化鋼滲 碳 鋼Ni、NiCr、CrMo、NiCrMo齒輪、汽車工業(yè)變速箱、差速器氮 化 鋼AlCr、AlCrMo、AlCrMoNi、汽缸套、車床主軸、銑床零件特(一)構(gòu)造用合金鋼： (a)非熱處理型：大致是低合金量，包括高強(qiáng)度低合金鋼及易切鋼。 c．矽能增高淬火溫度。 c．是氮化用鋼的重要元素。在不銹鋼中加銅 34%，亦有助不銹鋼之防蝕作用。 d．增加鋼之保磁能力，故為製造磁石鋼之主要元素。 d．合金鋼中加入鉬可去除回火脆性。6．鉬Mo 鉬可增加鋼之最大強(qiáng)度及硬度，因此在合金鋼中也頗為重要。5．錳Mn 錳亦為鋼中重要元素，其作用及影響如下: a．在適量下，錳量增加可增加鋼之最大強(qiáng)度及硬度。 e．可增加鋼之保磁性，故可配入鋼中而製造永久磁鋼。此外， a．鎢可以提高鋼之淬火溫度。 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．能增加耐磨耗性。如果以合金含量來(lái)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。加入18%鎢、4%鉻、1%釩時(shí)即為高速鋼。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。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。第三、四位數(shù)(或第三、四、伍位數(shù)字)代表含碳量。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，常用於建築結(jié)構(gòu)用等不須規(guī)定含碳量鋼料的場(chǎng)合。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)採(cǎi)用。摘 要(二)材料的取代和新材料的選用由於材料的改良和新材料的不斷發(fā)展，許多製品原來(lái)使用的材料，可以替代而性能更佳，價(jià)格更便宜。如果使用鍛鋼，必須考慮硬化能的問(wèn)題，因此常用的有鉻鉬鋼(SAE 4140)或中碳鋼SAE 1035及SAE 1050。唯鋁合金的磨耗性較差，這一點(diǎn)也要考慮。(一)引擎材料的選用機(jī)械產(chǎn)生動(dòng)力來(lái)自於引擎，常見(jiàn)的引擎如：空壓機(jī)、汽機(jī)車、電機(jī)原動(dòng)力廠等。承受的負(fù)荷則關(guān)係局部或全部淬火，負(fù)荷大的零件以全部淬火為宜，表面淬火則可承受耐疲勞及磨耗的場(chǎng)合。以上提到的是材料選用的原則。因此如果材料不是唯一的選擇，那麼價(jià)格合理的同級(jí)材料或以開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品替代都是不錯(cuò)的解決方案。 (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。141 材料選擇的根據(jù)GGG = 球狀石墨鑄鐵表1 德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 之鑄鐵分類例如:GSC30為鑄鋼，％ ％的鑄鐵，含錳量12％。(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:％的不銹鋼，含鉻量18％含鎳量8％，表示為 X12CrNi18 8同理 X10CrNi1810 ％的高合金鋼，含鉻量18 ％ 含鎳量10。另外也有抗拉強(qiáng)度及其他表示法，例如:St50 表示抗拉強(qiáng)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(qiáng)度為40kg/mm2。（3）美國(guó)統(tǒng)一編號(hào)系統(tǒng) UNSUNS是Unified Numbering System 的簡(jiǎn)稱，在1974年為ASTM及SAE 聯(lián)合制定，UNS 本身只是一種編號(hào)，而非規(guī)格，它將金屬分為17個(gè)系列編號(hào)並與原有的體系配合，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(hào)系統(tǒng)。首位字母表 示 意 義A鋼鐵類B非鐵金屬類C一般測(cè)試法鋼 種編 號(hào)鋼 種編 號(hào)碳鋼1耐熱鋼30普通碳鋼10鉬鋼4易削鋼(加硫)11Cr(﹪)41錳 鋼13NiCr43鎳鋼2Ni(﹪)46﹪Ni20鉻鋼5﹪Ni21Cr(﹪)51﹪Ni23Cr(﹪)52鎳鉻鋼3鉻釩鋼6﹪﹪Cr31鎢鋼7﹪﹪Cr32鎳鉻鉬8﹪﹪Cr33矽錳鋼9第三、四位數(shù)(或第三、四、伍位數(shù)字)代表含碳量。此外如果需要，可將材料的加工方法、熱處理方式等附註於後，加工方法例如:D(Drawing)抽製、G(Grinding)研磨、T(Turning)車削、Ex(Extruded)擠製。2．日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)JIS是Japanese Industral Standard 的簡(jiǎn)稱，JIS對(duì)於鋼鐵材料的的編號(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。基本符號(hào)為一字英文字母(大寫(xiě))，細(xì)分符號(hào)為一位數(shù)字或多位數(shù)字組合並附在基本符號(hào)之後。（2）鋁及鋁合金的規(guī)格鋁及鋁合金之種類及符號(hào)係依CNS 2068 H3021之規(guī)定，適用範(fàn)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)之合金種類及鍊度符號(hào)。基本鋼附加符號(hào)鉛添加鋼L 硫添加鋼S鈣添加鋼U註：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，因此CNS 2608 G2018特別在附錄2中說(shuō)明適用範(fàn)圍及其符號(hào)所代表的意義：適用範(fàn)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。 例：SCM 420 表示鉻鉬鋼中編號(hào)420的材料 STB 340 表示鍋爐及熱交換器用鋼，抗拉強(qiáng)度不 低於340 N/mm2。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)。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)採(cǎi)用。 一般材料的化學(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)。而為了標(biāo)準(zhǔn)化起見(jiàn)，材料必須經(jīng)由一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)規(guī)範(fàn)，確保其可靠度。而在針對(duì)機(jī)械材料規(guī)格方面，常用的還包括ASTM(美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì))、AISI(美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì))、SAE(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。(Quality Statement):指品質(zhì)方面，例如煉鋼方式或脫氧情況。而隨著工業(yè)化程度的提高及國(guó)際間貿(mào)易往來(lái)的趨勢(shì)，產(chǎn)品的流通愈來(lái)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。機(jī)械材料的規(guī)格及選用學(xué)習(xí)目的。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)範(fàn)的存在必要。(Chemical Composition):包括各項(xiàng)成分元素的含量範(fàn)圍或成分代號(hào)。現(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))、日本的JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))、德國(guó)的DIN(德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))等。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(lái)說(shuō)明。13常用的材料編號(hào)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)、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)、美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)－美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)(AISISAE)。第二部分有兩種不同的表示法； a．表示標(biāo)準(zhǔn)名稱或是製品用途。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。附加符號(hào)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（例） S 30 C：碳鋼，﹪ S 20 C 4：碳鋼，﹪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(qiáng)度55kg/mm2 S85WMo(HS)：﹪的鎢鉬高速鋼 OS90C(T)：以平爐煉鋼法提煉，﹪的工具鋼b．碳含量的代表值。鍊度符號(hào)又分為基本符號(hào)與細(xì)分符號(hào)。鍛鋁合金的編號(hào)及化學(xué)成分。第三部分為為鋼料的種別，以1,2,3來(lái)表示。第二位數(shù)，為主要合金元素的百分值；0表示無(wú)其他合金元素。 ASTM表示法:如：強(qiáng)度、表面光度等。（1）碳鋼一般以碳元素標(biāo)記及其含碳量表示，如 C60 ％C的碳鋼。例如:％含鉻量1％的鋼材，表示為34Cr4 依此