JIS钢铁材料与选用

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1、JIS鋼鐵材料與選用2007/1/31講師：連聰賢1.設計－材料－熱處理三要素GoodDesign－HowtoDesign？GoodSteel－HowtoSelect？GoodTreatment－HowtoTreat？（1）普通設計－良好材料－不良的熱處理疲勞強度的比例10%。（2）普通設計－良好材料－良好的熱處理疲勞強度的比例50%。（3）良好設計－良好材料－良好的熱處理疲勞強度的比例100%。適材、適處理、適所1-1機械零件選材的原則一、零件使用性能與選材的關係（1）按機械性質選材的基本原則與步驟（2）按機械性質選材時應注意事項（3）按機械性質選材的具體方法二、材料製程加工能

2、力與選材的關係（1）鑄造性能（2）可鍛性（3）可焊性（4）切削加工性三、經濟性與選材的關係機械性能選材的基本步驟分析零件工作條件（應力情況、載荷性質、溫度、環境介質、摩擦條件等）分析失效形式（斷裂、變形、表面損傷）結合力學計算確定零件應具有的主要機械性能指標選擇材料（材料化學成分、組織狀況、冶金品質）決定熱處理方法（或其它強化方法)試驗投產2.JIS鋼鐵手冊的看法及用途2-1JIS鋼鐵的區別2-2化學成分2-3機械性質（強度及硬度等）2-4熱處理方法（溫度及方法等）2-5不可迷惑於用途別的名稱2-6鍛鋼品與鍛造品JIS鋼鐵的區別鋼鐵材料的分類分類C%一般常用的(C%)鐵鋼鑄鐵＜0

3、.02180.02%~2.11＞2.11＜0.030.05~1.52.5~3.8鋼的分類鋼五大元素系列日本－C,Si,Mn,P,S美國－C,Mn,Si,P,S－普通鋼（碳鋼）－特殊鋼－合金鋼（調質使用）…SCr，SCM等工具鋼（SK材）…SK，SKS，SKD，SKH等特殊用途鋼（SU材）…SUS，SUP，SUJ等JIS鋼鐵材料分類©2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.Figure1Theset-upfortheJominy

4、testusedfordeterminingthehardenabilityofasteel.保證硬化能的構造用鋼材（H鋼）硬化能曲線©2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.Figure2Thehardenabilitycurvesforseveralsteels.硬化能保證鋼的應用SCr440H鋼的油淬硬度（圓棒直徑2吋）3.鋼鐵材料使用法的區分選用鋼鐵材料時,常因三種情形而猶疑不決：（1）用碳鋼或合金鋼？（2）整體淬硬或

5、表面淬硬？（3）用鑄造品或鍛造品？3-1碳鋼與合金鋼的用法區分（1）淬火、回火（調質）的鋼的機械性質性質取決於硬度,幾無鋼種所製的差異。（2）充分淬硬的鋼的淬火硬度取決於鋼的C%,幾不受合金元素影響。淬火最高硬度HRC＝30＋50×C%（90%M）淬火臨界硬度HRC＝24＋40×C%（50%M）＊但淬火效果會因物品大小而異,此稱質量效果（masseffect）。3-2整體淬硬鋼與表面硬化鋼的用法區分一般而言，機械零件常受到彎曲或扭曲，因而表面的機械性質很重要，因而需加強表面層。承受拉張或壓縮的零件（例如螺栓）是整體淬硬鋼比表面硬化鋼更適當。整體淬硬鋼的選用：σB＝3.2×THRC

6、……..（1）QHRC＝THRC+5……（2）QHRC＝30+50×C%....（3）再由質量效果決定鋼種，此鋼種也宜依S-C，SMn，SCr440，SCM435之序而選定。3-3鑄造品與鍛造品的用法區分鑄物在往昔為Art（藝術），在現今為科學（Science）。『鑄比鍛差』已成舊觀念。今天已是『以鑄代鍛』的時代。4.鋼鐵材料選定上的重點選擇鋼鐵材料需切記5大重點（1）硬化能（Hardenability）（2）質量效果（Masseffect）（3）纖維流向（Flowline）（4）殘留應力（Retainedstress）（5）凹口效果（Notcheffect）理想臨界直徑（DI值

7、）質量效果（Masseffect）鍛流線（Flowline）5.機械設計與材料熱處理5-1對機械性質的觀念5-2對形狀的觀念（1）断面的平衡（2）角偶部（3）形狀所致的冷卻差異5-3對熱處理的觀念（1）淬火方法的選擇（2）硬化能的決定（3）鋼種的決定（4）淬火回火溫度的決定6.機械構造用鋼的選法與用途6-1要求抗張特性時6-9要求深衝拉性時6-2要求耐疲勞性時6-10要求冷間彎曲性6-3要求耐衝擊性時6-11要求磨削性時6-4要求耐磨耗時6-12要求淬火適應性6-5要求耐蝕性時6