1.什么是优质碳素结构钢?

首先,还是提供我的这张汇总图,看到优质碳素结构钢其实是在“特种钢”的种类里,“优质”两个字相比于普通“碳素钢”到底体现在哪里呢?

图1.钢材汇总分类

上篇我们提到的,特种钢采用的都是”镇静钢“,也就是好钢。优质碳素结构钢同样采用的是“镇静钢”,内部气泡较少,价格相比会贵一些。同时制钢过程,控制了不良元素硫,磷的含量(会增加脆性),也就是韧性优于普通碳素钢。明白了么?接下来我们看看常用的优质碳素结构钢有哪些种类和牌号吧?

相比于“优质碳素结构钢”,被工程师可能更熟悉一点的名字是:低碳钢,中碳钢,高碳钢;

哦,原来如此,小盆友恍然大悟,终于露出了豁然开朗的喜悦表情。

那我们再看看日本前辈们的分类牌号吧,如下图所示,“优质碳素结构钢”的牌号标识为:“S–C”。中间的数字为含碳量的代号。“S10C”表示含碳量为0.10%。

“看起来含碳量的变化梯度挺大,为什么需要产生这些变化呢?为什么到了0.60%左右就不继续增加牌号种类呢?”旁边有一位小盆友疑惑的问道。

图2.优质碳素结构钢牌号

问出了一个关键性的问题,看来小盆友已经进步的很快了呢!

接下来我们就要了解下钢材中含碳量不同对性能有什么影响呢?钢材内部碳元素关键性的影响就是淬火硬度,碳的质量分数在0.3%以下,一般不进行淬火。碳的含量0.3%-0.6%,淬火后会显著增加材料的硬度,如下图所示。而当碳的含量超过0.6%,钢材的淬火硬度已经不会随着碳含量的提高而提高了。

图2.含碳量与淬火硬度的关系

图中所示的SK钢材就是我们上一篇所提到过的“工具钢”,也就是处理这些“普通钢”和“优质钢”的更高级别的钢材。

图4.优质碳素结构钢的应用场景

2.工具钢的分类有哪些?

图5.工具钢的分类及应用场景

工具钢,也就是制作加工工具的钢材。主要分成了以下三类:

  • 碳素工具钢
  • 合金工具钢
  • 高速钢

从上到下,钢材耐高温性能越突出。如果钢材还有较高的碳C元素,淬火后硬度很高,感觉很厉害,确实常温下处理普通钢材没有任何问题,这也就是碳素结构钢应用的场景。

当我们处理的零件硬度已经很高了,这时候该怎么办呢?这时候,碳素工具钢的硬度已经不能随碳C元素的含量增加而提高,所以只能通过增加其他合金元素如:铬Cr,钨W,钒V来进一步提升硬度,同时,还增加一定的耐温性能。因为有时候我们需要在高温下处理钢材,如果工具钢本身产生退火,导致硬度降低,这是我们不想看到的结果。如热作模具钢。

还有一种景尝遇到的场景就是,高速车/铣/钻的场景,虽然会有冷却液,但是瞬间产生的高温一直在接触点,这就会导致接触点的高温退火。为了解决这个问题,出现了专门应用高速加工的高速钢,淬火温度1300℃,回火温度约600℃,远高于普通工具钢SK,SKS的200℃回火温度,以此可以参考高速钢退火温度也是很高的。这样尽量保证高温下,刀具的硬度不降低,这样刀具的寿命就加长了。很棒的一个进步。

“原来如此,感觉好像对工厂里所有工具材料都更熟悉了呢!”小盆友这样说道,”我终于明白了碳素钢和工具钢了,原来是前辈们遇到了这么多问题,他们都很厉害,找到了办法去解决他们。还有,为什么还会分出来特殊用途钢呢?”听出来小盆友依然不断膨胀的好奇心,Alvin会心地笑了笑。

最后修改日期:2020年9月14日

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