【正文】 ~~淬火回火1108302~ 352NiCrMo鋼具有極佳的硬化能，淬火有效直徑可以達(dá)200mm，淬火效果很好，此外NiCrMo鋼對(duì)于回火軟化的抵抗性大，又因Mo可以顯著改善NiCr鋼高溫回火脆性的缺點(diǎn)，因此能回火至相當(dāng)?shù)母邷兀玫絻?yōu)良的強(qiáng)韌性，所以NiCrMo鋼可以說是構(gòu)造用合金鋼中最優(yōu)秀的。5．CrMo鋼含有鉻和鉬的合金鋼硬化能大、回火抵抗性高，而且較不會(huì)產(chǎn)生回火脆性，所以是一種用途很廣的材料。NiCr鋼的鎳含量約1%~3. 5%，%~%。3．Mo鋼Mo的硬化能效果很大，因此淬火硬化的有效距離很大。Ni鋼中鎳的添加量約為3~5%，主要優(yōu)點(diǎn)是可以增加鋼的低溫強(qiáng)度降低鋼的轉(zhuǎn)脆溫度(Transition temp.)，同時(shí)也可以作為滲碳用鋼。這種二次硬化的現(xiàn)象，在鎢W、釩V等元素也有類似的現(xiàn)象，W、V是合金工具鋼的重要元素，二次硬化的現(xiàn)象對(duì)于工具鋼會(huì)產(chǎn)生特殊的切削效果，這一部份將在下一節(jié)詳細(xì)說明。在合金鋼所加入的元素中，Cr、 Mn、Mo的效果較大，其次是Ni，由于Ni的價(jià)格較高，因此如果只為減小質(zhì)量效果或增加硬化能，就不需要添加Ni，而添加價(jià)格較低且效果好的Mn、Cr、Mo。而如果碳鋼中加入了特殊元素，恒溫變態(tài)曲線(S曲線)就會(huì)右移，如此在相同的冷速下，中心也可以得到相當(dāng)?shù)挠捕?。碳鋼如果用于?gòu)造上有兩個(gè)主要的缺點(diǎn)：一是硬化能較差、質(zhì)量效果大，另一是回火時(shí)機(jī)械強(qiáng)度降低甚大。123熱處理用合金鋼~%的易切鋼稱為硫易切鋼，~%的易切鋼稱為鉛易切鋼。122易切鋼(Freemachining steel)HSLA鋼在汽車工業(yè)的應(yīng)用上，它不但可以取代傳統(tǒng)的普通低碳鋼，也更可以使用較薄的斷面而不致于降低強(qiáng)度、耐蝕性及抗拉強(qiáng)度，目前小汽車所使用的高張力鋼板就屬于HSLA鋼。制程方面，也可由降低加工硬化的速度或降低對(duì)應(yīng)變速度、微化晶粒等來改進(jìn)加工成形性。添加的元素為以Mn、Si、Nb、V、N影響較大，Co、Cr的影響較小。高強(qiáng)度低合金鋼主要是替代在構(gòu)造上使用的低碳鋼，由于工程結(jié)構(gòu)上使用的鋼料大多需要焊接，如果使用高碳鋼，容易使焊道在焊接冷卻時(shí)產(chǎn)生淬火脆化的麻田散鐵組織，因此為避免材料因熱影響而轉(zhuǎn)劣，必須使用較低含碳量但強(qiáng)度較高的材料，高強(qiáng)度低合金鋼就是一此要求而發(fā)展出來。實(shí)用上，構(gòu)造用合金鋼由于使用的場合不同，一般區(qū)分為非熱處理型和熱處理型兩類，前者大多是屬于低含碳量和低合金量，構(gòu)成之后也無法再實(shí)施熱處理，大多用于車架或車箱、火車及船體，它包括高強(qiáng)度低合金鋼、易切鋼等。鋼工具鋼切削用鋼W、CrW、CrMn牙攻、車刀、銑刀耐沖擊用鋼CrW、CrWV沖頭、鉚釘具耐磨用鋼高C高Cr、CrW、CrMoV號(hào)規(guī)、拉線模、整緣模具熱加工用鋼Mn、CrWV、NiCrMo、MnCr熱輥軋模、壓鑄模耐蝕鋼不 銹 鋼Cr、CrNi餐具、外科刀具耐 酸 鋼Ni、CrNi、高Si化學(xué)工業(yè)耐熱鋼Cr、CrNi、SiCr、CrAl進(jìn)氣閥、排氣閥、輪機(jī)葉片彈簧鋼SiMn、SiCr、CrV車輛、鐘表及各式彈簧軸承鋼高C高Cr、高CCrMn球軸承、滾軸承等非摩擦式軸承電氣用鋼非磁性鋼(避磁鋼)Ni、CrNi、CrMn輸配線支撐、羅盤外殼磁性鋼Si(硅鋼)變壓器鐵心磁石鋼Cr、W、CrWCo永久磁鐵超高強(qiáng)度鋼高Ni、CrNiMo、NiCo鋼梁、飛機(jī)骨架 (c)表面硬化鋼(二)特殊鋼： (a)合金工具鋼： (b)耐蝕鋼： (c)其它用途特殊鋼：包括耐熱鋼、軸承鋼、彈簧鋼、電氣用鋼、磁石鋼、超高強(qiáng)度鋼等。合金鋼因其添加元素和量的不同而特性迥異，就用途來區(qū)分，合金鋼大致可以分為一般構(gòu)造用合金鋼和特殊鋼。 e．對(duì)于炭量較高之鋼，硅多則增加脆性， f．增加耐熱鋼的氧化性，可用為脫酸性。12．硅Si 硅在鋼中其作用如下 : a．硅能增加鋼之電磁傳導(dǎo)率，故適于制造電氣材料。10．鋁Al a．極易與氧結(jié)合形成氧化鋁，是一種強(qiáng)脫氧劑。9．銅Cu %，否則會(huì)使鋼變脆，此外 a．銅在鋼中有抵抗大氣腐蝕之性能。 b．會(huì)降低鋼的硬化能。 b．在工作紅熱情況下，能使鋼之硬度保持不變。 c．錳在鋼中含量多，可降低鋼之淬火溫度。 b．改善硬化能，高溫淬火加熱時(shí)，能防止其晶粒生長。 c．可以降低淬火時(shí)鋼之晶粒生長之趨勢(shì)。 d．高鎳合金鋼能耐腐蝕，例如：不銹鋼就含有8%左右的鎳。 f．能增進(jìn)鋼的抗腐蝕性。1．鉻 Cr 鉻在鋼中的角色多元且重要，它會(huì)形成安定而硬的碳化物，而且具抗蝕性，其主要作用有： a．增進(jìn)鋼的硬化能和滲碳作用。合金鋼的種類很多，而其性質(zhì)主要又由合金元素來決定，因此研究合金鋼最有效的方法，就必須由了解合金元素對(duì)于鋼性質(zhì)的影響開始。由于任何鋼中均含鐵、碳兩種元素，因此，如再加入一種元素即稱為三元鋼，例如：鎳鋼、鉬鋼等。碳鋼如果依不同用途再加入鎳、鉻、釩、鎢、.....等元素，以達(dá)到需要的效果，就成為合金鋼。這些時(shí)候就必須有各種不同性質(zhì)的合金鋼，例如：不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼、彈簧鋼等，來滿足實(shí)際上的需求。合金鋼及特殊鋼學(xué)習(xí)目的。其中第一位數(shù)，表示鋼料的種類。第二部分表示標(biāo)準(zhǔn)名稱或是制品用途或主要合金元素或含碳量(結(jié)構(gòu)用碳鋼時(shí))。2．在工業(yè)上，鋼鐵材料必依其化學(xué)成份，使用一定的編號(hào)以利于選用。近年來由于航天工業(yè)，輕量及高強(qiáng)度的要求，因此在機(jī)件上鈦的使用也很廣，而外裝上，復(fù)合材料(尤其是碳纖維和玻璃纖維強(qiáng)化塑料)則大量的應(yīng)用。因此灰鑄鐵就是很好的選擇，唯一問題是比重稍大。以下僅以其中較重要的汽缸體、曲柄軸及進(jìn)排氣閥加以說明。鋼鐵材料的選用，常遭遇的還有三個(gè)問題：(一)使用碳鋼或合金鋼(二)局部或全部淬火(三)用鑄造品或鍛造品。(二)材料的價(jià)格要合理價(jià)格是選擇材料的另一個(gè)重要因素。一項(xiàng)產(chǎn)品在選用材料時(shí)，會(huì)因使用場合(例如：強(qiáng)度的要求、環(huán)境的因素、成本的考慮等)而不同，而各種材料由于結(jié)構(gòu)的不同，也有其適當(dāng)?shù)挠猛?，因此如何使材料的?yīng)用能適材適所，就是材料選用的最大準(zhǔn)則。GTS = 展性灰鑄鐵GG = 一般灰鑄鐵如果要進(jìn)一步標(biāo)示其特性，可以在其記號(hào)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(biāo)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。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、W4Al、Be、Pb、Cu、Mo、Nb、Ta、Ti、V10P、S、N、Ce、C100B1000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(qiáng)度、主合金之成分倍數(shù)等。Grade主要敘述其化學(xué)性質(zhì)，Type指脫氧的情況，Class:指一些其它性質(zhì)。ASTM表示法是以以字母+代號(hào)表示，再輔以年代之混合標(biāo)示，ASME則采用了相當(dāng)多的ASTM規(guī)范，并以前置S表示。 SAE4140：，與JIS中SCM4鋼料相當(dāng)。其中第一位數(shù)，表示鋼料的種類，如：鎳鋼為鎢鋼為7。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。b．細(xì)分符號(hào) 鋁合金煉度之基本符號(hào)H及T之細(xì)分符號(hào)，依下列規(guī)定。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(jī)械性質(zhì)之區(qū)分”。特性附加符號(hào)硬化能保證鋼H 表面硬化用鋼K其中除鋼之代表符號(hào)S、碳之符號(hào)C之外。常用于建筑結(jié)構(gòu)用等不須規(guī)定含碳量鋼料的場合。第三部分為該材料之種類號(hào)碼，或是最低抗拉強(qiáng)度、降伏強(qiáng)度。1．中國國家標(biāo)準(zhǔn)(CNS)（1）鋼鐵的規(guī)格中國國家標(biāo)準(zhǔn)CNS是Chinese National Standard的簡寫，CNS對(duì)鋼鐵材料的編號(hào)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。在工業(yè)上，鋼鐵材料(包括碳鋼在內(nèi))必依其化學(xué)成份，使用一定的編號(hào)以利于選用，這是基本的認(rèn)識(shí)。又如「非鐵金屬材料之檢驗(yàn)通則」(CNS4195,H2045)中規(guī)定：本標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容包括：適用范圍、檢驗(yàn)及重驗(yàn)三部分適用范圍：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定非鐵金屬材料檢查一般事項(xiàng)檢驗(yàn)部份：規(guī)定有關(guān)外觀、尺度、化學(xué)成份試驗(yàn)和機(jī)械性質(zhì)試驗(yàn) 的試片取樣及試驗(yàn)事項(xiàng)重驗(yàn)部份：說明試驗(yàn)結(jié)果如部份規(guī)格與規(guī)定不合，必須經(jīng)由重驗(yàn) 判定合格及不合格。12材料的規(guī)格(Other Requirment):如特殊容許差、材料表面狀況等。完備的規(guī)格應(yīng)具有以下數(shù)據(jù)的敘述:(Scope):包括用途(如：板、線、管)，適用尺寸等。規(guī)格(Specification)是產(chǎn)品需求的敘述，也是資料技術(shù)溝通的依據(jù)。11前言在機(jī)械材料的范疇方面，同樣的必須有一定的規(guī)格，以作為生產(chǎn)者及使用者依循的規(guī)范。(Quantitative Requirement):指定化學(xué)成分范圍、物理及機(jī)械性質(zhì)需求，以適應(yīng)使用上經(jīng)濟(jì)的理由。材料的選擇及應(yīng)用是學(xué)習(xí)材料規(guī)格的重要目的，所以本章最后舉例說明，如何在產(chǎn)品需求及相關(guān)考慮之下，選擇適當(dāng)材料。世界各國都有其材料試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)程序，我國也不例外，例如：CNS有關(guān)材料試驗(yàn)部份，其中「鋼料之檢驗(yàn)通則」(CNS2608,G2018)規(guī)定： 本標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容包括：適用范圍、檢驗(yàn)及重驗(yàn)三部分適用范圍：本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼料之一般檢驗(yàn)檢驗(yàn)部份：說明化學(xué)成份試驗(yàn)和機(jī)械性質(zhì)試驗(yàn)的試片取樣及檢驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)方法重驗(yàn)部份：說明規(guī)格部份不合規(guī)定的試片，必須經(jīng)由復(fù)驗(yàn)判定 合格及不合格。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(hào)為主，另外輔以部分非鐵金屬及非金屬材料來做說明。而其它還有常見的各國規(guī)格名稱。 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(shí))，表示含碳量時(shí)，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，％。 以與合金量之表示法有所區(qū)別。 a．符號(hào)順序?yàn)殇撝饕辖鹪?、主要合金元素含量或代表值、附加符?hào)。第二群—為鋼料除化學(xué)成份之外的保證特性（例）保證特殊特性之添加符號(hào)鍛鋁合金之編號(hào)依其合金成分，共分1xxx~8xxx系，另有9xxx系為備用，鑄鋁合金之規(guī)格亦分1xxx~9xxx九系，其中6xxx系為備用，這些已如第九章所述。a．基本符號(hào)鋁合金的煉度基本符號(hào)分為四種。（例）﹪的機(jī)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(hào)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 。熱處理方法大多記于金屬符號(hào)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 SUS3011/2H：第301種不銹鋼，1/2硬質(zhì)材料3．常用的美國材料編號(hào)及規(guī)格（1）美國鋼鐵學(xué)會(huì)－美國汽車工程師學(xué)會(huì)(AISISAE) AISI和SAE在1941年共同訂定鋼鐵材料的分類，以四個(gè)(或五個(gè))數(shù)目字為記號(hào)來分類。（例） SAE1045：，與CNS中S45C鋼料相當(dāng)。（2）美國材料協(xié)會(huì)及美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì) 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(duì)產(chǎn)品的特性及表現(xiàn)而定。例如: ASTM A3677a 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(yàn)規(guī)范ASME的表示法：例如: ASME SA213 = ASTM A213而同一編號(hào)又可依化學(xué)成分(Grade)加工方式(Type)成品型態(tài)(Class)來區(qū)分。4．德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)DIN并不是英文，而是德文Deutsch Industriell Norm的縮寫，德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中鋼鐵材料的規(guī)格是在DIN 17006，補(bǔ)充說明在DIN 17007，1974年改為 ISO制，以 EURONORM 2774替代。（2）高級(jí)鋼料及低合金鋼以其主要合金元素和含量為標(biāo)記，但在其中第三部分含量，為避免小數(shù)點(diǎn)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(hào)求取實(shí)際含量時(shí)必須再除以倍數(shù)。GS = 鑄鋼GT = 一般展性鑄鐵材料的種類繁多，而且性質(zhì)互異，因此無論鐵金屬和非鐵金屬材料，或者隨后即將討論的非金屬材料自然都有不同的應(yīng)用場合。許多材料似乎都可以滿足使用的需求，但是如果選擇具有正字標(biāo)記或符合國家標(biāo)準(zhǔn)的材料，例如：我國的CNS 日本的JIS 美國的ASTM、 SAE、 AISI、 UNS 德國的DIN等，由于其化學(xué)成分及機(jī)械性質(zhì)都經(jīng)過試驗(yàn)，有一定的保證，因此品質(zhì)將更有保障。 (三)材料的品質(zhì)要一致產(chǎn)品如果是單一的就不必考慮一致性