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1、1 不锈钢的基本知识 1、 定义 不锈钢是不锈钢与耐酸钢的简称。在冶金学和材料科学领域中, 依据钢的主要性 能特征,将含铬量大于 12%,且以耐蚀性和不锈性为主要使用性能的一系列铁基 合金称做不锈钢。 通常对在大气、 水蒸气和淡水等腐蚀性较弱的介质中不锈和耐 腐蚀的钢种称不锈钢; 对在酸、碱、盐等腐蚀性强烈的环境中具有耐蚀性的钢种 称耐酸钢。不锈钢的不锈性和耐蚀性是相对的,有条件的,实验表明,只有当基 体中的含铬量 12%后,钢才具有明显的抗锈性,但不是严格意义上的不锈。 2、 常用牌号 200 系列: Cr 系列、 Ni 系列、 Mn 系列 300 系列: Cr 系列、 Ni 系列 400系
2、列:Cr 系列 600 系列:高温强度合金系列 L:低碳,如 SUS316L J:日本独有的钢种,如SUS420J2 XM:ASTM 觃格的专利钢种,如SUSXM27(00Cr27Mo) N:加入了氮,如SUS316N SUS(STEEL USE STAINLESS) SUH(STEEL USE HEAT RESISTANT) (GB1220-92 GB3280-92 ) GB JIS GB JIS GB JIS 0Cr13SUS410S 1Cr17Ni2 SUS431 1Cr17Ni7 SUS301 1Cr13 SUS410 1Cr15 SUS429 1Cr17Ni8 SUS301J1 2C
3、r13 SUS420J1 1Cr17 SUS430 1Cr18Ni9 SUS302 3Cr13 SUS420J2 1Cr17Ni2 SUS431 0Cr18Ni9 SUS304 4Cr13 SUS420J2 00Cr19Ni10 SUS304L 0Cr17Ni12Mo2 SUS316 00Cr17Ni14Mo2 SUS316L 0Cr18Ni11Ti SUS321 2 基体组织及性能: SUS304 SUS316 SUS316L 奥氏体,无磁性,加工硬化明显,但是冷加工变 形后带有磁性,原因是冷加工过程中引发产生马氏体组织,变硬而且有磁性。 SUS430 SUH409 铁素体,有磁性,加工硬化
4、不明显 SUS430J2 出厂时为铁素体,用户需淬火为马氏体组织使用 铁素体加工硬化 =位错引起的硬化 奥氏体加工硬化 =位错引起的硬化 +马氏体转变引起的硬化 (补充各钢种的加工硬化曲线) SUS304 7.93 SUS430 7.70 SUS316 7.98 SUS420J2 7.75 宝新产品介绍 1、宝新公司实物质量控制标准执行日本工业标准JISG4305-1999。产品主要有 SUS304、SUS430、SUS316 、SUS316L、SUH409L,表面加工等级有2D、2B、 NO.4、HL150 # 、HL180 # 、HL240 # 、HL320 # 。厚度 0.3mm3.0m
5、m,宽 度从 40 mm 1320mm。 2、表面加工等级与工艺流程 表面等级特征加工工艺 2D 呈略具光泽的银白色黑皮 +退火喷丸酸洗+冷轧 +退火酸洗 2B 呈光泽较佳的银白色,光泽度 和平坦度比2D表面好 黑皮卷 +退火喷丸酸洗+冷轧 +退火酸洗 +平 整轧制 NO.4 具有较佳的光泽度,具有不连 续的粗纹 黑皮卷 +退火喷丸酸洗+冷轧 +退火酸洗 +研 磨抛光 +平整轧制 HL150 # 呈银灰色且具有连续发丝条 纹,条纹较粗 黑皮卷 +退火喷丸酸洗+冷轧 +退火酸洗 +研 磨抛光 +平整轧制 HL180 # 呈银灰色且具有连续发丝条 纹,条纹比150#细 黑皮卷 +退火喷丸酸洗+冷轧
6、 +退火酸洗 +研 磨抛光 +平整轧制 HL240 # 呈银灰色且具有连续发丝条 纹,条纹比180 细 黑皮卷 +退火喷丸酸洗+冷轧 +退火酸洗 +研 磨抛光 +平整轧制 HL320 # 呈银灰色且具有连续发丝条 纹,条纹比240#细 黑皮卷 +退火喷丸酸洗+冷轧 +退火酸洗 +研 磨抛光 +平整轧制 3 3、JISG4305-1999 标准对成分和机械性能的规定值 钢种 主要化学成分主要机械性能 C Si Mn P S Ni Cr 其它 屈服 强度 抗拉 强度 延伸 率 硬度 % % % % % % % % N/mm 2 % HV SUS304 0.08 1.00 2.00 0.045 0.
7、030 8.00 10.5 18.00 20.00 205 520 40 200 SUS430 0.12 0.75 1.00 0.040 0.030 - 16.00 18.00 205 450 22 200 SUS316 0.08 1.00 2.00 0.045 0.030 10.0 14.0 16.00 18.00 Mo 2.0-3.0 205 520 40 200 SUS316L 0.03 1.00 2.00 0.040 0.030 12.0 15.0 16.00 18.00 Mo 2.0-3.0 175 480 40 200 SUS420J2 0.26 0.40 1.00 1.00 0.
8、040 0.030 - 12.00 14.00 225 540 18 247 SUH409L 0.03 1.00 1.00 0.040 0.030 - 10.50 11.75 Ti 6xC% 195 360 25 170 4、宝新公司不锈钢化学成分与机械性能水平 钢种 主要化学成分主要机械性能 C Si Mn P S Ni Cr 其它 屈服 强度 抗拉 强度 延伸 率 硬度 % % % % % % % % N/mm 2 % HV SUS304 0.06 0.01 0.46 0.04 0.79 0.03 0.029 0.003 0.008 0.003 8.08 0.04 18.23 0.15 3
9、00 45 670 40 56 10 170 10 SUS430 0.07 0.01 0.519 0.04 0.309 0.05 0.031 0.003 0.005 0.002 0.16 0.05 16.16 0.09 350 50 510 40 27 4 168 10 SUS316 0.05 0.01 0.601 0.004 1.154 0.015 0.029 0.001 0.001 0.0005 10.08 0.02 16.80 0.09 312 10 625 18 55 5 159 5 SUS316L 0.02 0.001 0.437 0.04 1.285 0.10 0.029 0.00
10、2 0.001 0.0005 10.25 0.43 16.90 0.27 2.063 0.023 245 10 525 15 52 3 154 4 SUS420J2 0.308 0.02 0.473 0.07 0.548 0.017 0.033 0.003 0.006 0.001 0.115 0.014 12.40 0.07 350 30 610 10 25 5 185 5 SUH409L 0.006 0.002 0.550 0.03 0.19 0.01 0.033 0.002 0.001 0.001 0.14 0.03 11.06 0.03 0.021 0.001 241 10 410 10
11、 36 2 130 5 SUS304 特性:用途广泛,具有良好的塑性、韧性、冷加工性,无热处理硬化现象,冷加 4 工硬化倾向明显,在氧化性酸和大气、水、蒸汽等介质中耐蚀性好,焊接后有晶 间腐蚀倾向,固溶态无磁性,冷加工后有磁性,使用温度-196800。 用途:家庭用品( 1 、2 类餐具)、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸、汽 车配件、医疗器具、建材、化学、食品工业、农业、船舶部件 SUS316 特性:耐蚀性和高温强度特别好, 可在苛刻的条件下使用, 冷加工硬化倾向明显, 固溶态无磁性,冷加工后有磁性 用途:海水用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备、照相、食品工 业、沿海设施、螺栓
12、、螺母 SUS316L 特性:耐蚀性比 SUS316好,高温强度稍差,可在苛刻的条件下使用,加工硬化 性好,无磁性 用途:海水用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备、照相、食品工 业、沿海设施、螺栓、螺母 SUS430 特性:热膨胀率低, 具有较好的成型性, 在大气、水蒸气等弱介质中具有不锈性, 但当介质中含有较高CL - 时不锈性显不足,在氧化性酸溶液中有良好的耐蚀性。 用途:生产硝酸、硝铵的化工设备,如吸收塔、热交换器、酸槽、输送管道、贮 槽等,耐热器具、燃烧器、家电产品、2 类餐具、厨房洗涤槽 SUS420J2 特性:淬火硬度高,可焊性差 (补充淬火特性曲线) 用途:刀具、螺栓、
13、阀门、轴承、弹簧、板尺、餐具 5 SUH409L 特性:加工性能、焊接性能良好,高温抗氧化性能良好,能够承受的温度范围从 室温直到 575 C 用途:广泛用于汽车尾气排气系统 5、JISG4305-1999 标准中钢带厚度允许偏差(单位:毫米) 厚度 宽度 w1250 1250 w1600 0.30t0.60 0.60t0.80 0.80t1.00 1.00 t1.25 1.25 t1.60 1.60 t2.00 2.00t2.50 2.50t3.15 0.05 0.07 0.09 0.10 0.12 0.15 0.17 0.22 0.08 0.09 0.10 0.12 0.15 0.17 0
14、.20 0.25 直接生产厂家青睐宝新产品,贸易商对宝新产品公差的反映主要是不同产 品之间的公差不稳定, 经常存在小负公差。 造成公差不稳的原因是宝新公司曾经 实行过多个内部控制标准。 宝新公司准备进行交货公差修订,分成两段, 互不包 含,增加公差的稳定性。 6、钢板宽度允许偏差(单位:毫米) 标 准 长度 l3500 3500l6000 JISG4305-1991 0+5 0+15 宝新水平0+2 0+2 7、钢带宽度的允许偏差(单位:毫米) 标 准 宽度 l 400 400 l630 630 l1000 1000 l1524 JISG4305-1991 0+5 0+5 0+5 0+5 宝新
15、水平0+2 0+2 0+2 0+2 8、钢板长度的允许偏差(单位:毫米) 标准 长度 l 3500 3500 l6000 JISG4305-1991 0+10 0+15 宝新水平0+5 0+5 9、JISG4305-1999 标准中钢板不平度的允许偏差(单位:毫米) 6 宽度长度JIS 标准宝新水平 w1000 l 2000 l 2000 15 20 3 6 w1000 l 2000 l 2000 20 20 6 6 外观判定方法 JIS 标准觃定:由于卷带产品中无法切除有害缺陷,因此其中允许夹带部分 缺陷。宝新公司现行标准中觃定: 合格品标准:合格品比例80%,废品比例 5%。 二级品标准:
16、合格品比例60%,废品比例 15%。 分类名称程度 允许量( 1 m2范围内) 说明 合格品二级品废品 线 状 缺 陷 线状的缺陷: 鳞状折叠 划伤 擦伤 滑移 带状辊印 裂纹 极小 1/2 小 小 中 大 特大 A 特大 B 允许有 允许有 允许有 500mm 以下 200mm 以下 100mm 以下 不能有 允许有 允许有 允许有 合格部分 60% 包括特大在内 800mm 以下 包括特大在内 800mm 以下 包括特大在内 800mm 以下 允 许 有 1/2 小:用#1000 砂皮打磨50次可除去缺陷的 钢板。 小: 用#400 砂皮打磨 50 次可除去缺陷的钢板。 中: 用#150
17、砂皮打磨 50 次可除去缺陷的钢板。 大:用 #80 砂皮打磨 50 次可除去缺陷的钢板。 特大 A:超过大且缺陷宽度在3mm 以下。 特大 B:缺陷宽度超过3mm 钢板。 表面裂纹不允许有反面允许在10 点以内 允 许 有 *长度在 10MM 以下,并且发生在反面对表面无 影响的钢板,但是,它仅适用于二级品产品。 另外,对于 #1000 砂皮打磨 3 次便能除去凸起 的缺陷,则不认为是具有凸起缺陷的钢板。 鼓起 点蚀: 表 面 有 点 状 的腐蚀 极小 小 中 大 特大 允许有 10 个以下 不能有 不能有 不能有 允许有 30 个以下 * 背面允许有 允许有 10 点 不能有 允 许 有
18、极小:用 #1000 砂皮打磨50 次便可去除缺陷 的钢板。 小:用 #400 砂皮打磨 50次便可除去缺陷的钢 板。 中:用 #150 砂皮打磨 50次便可除去缺陷的钢 板。 大:用 #80 砂皮打磨50 次便可除去缺陷的钢 板。 特大:超过大缺陷的钢板。 *长度在 10mm 以下,且发生在反面, 并且对表 面无影响,仅适用于二级产品。 7 点 状 缺 陷 点状的缺陷: 氧化皮 点状凹陷 辊印 振痕 压入 滑移 极小 1/2 小 小 中 大 特大 A 特大 B 特大 C 允许有 允许有 允许有 20 个以下 5 个以下 2 个以下 不能有 不能有 允许有 允许有 允许有 合格部分 60% 合
19、格部分 60% 合格部分 60% 合格部分 60% 合格部分 60% 允 许 有 极小:在1mm 以下用 #1000 砂皮打磨10 次便 可去除缺陷的钢板。 *用#80 砂皮打磨 50 次无法除去缺陷的钢板, 或对另一面有影响的钢板,或者经研磨加工的 产品,在经研磨之后凹陷部位的缺陷不能磨去 而残留这些缺陷的产品。 * 供出口:用 #150 砂皮打磨 50 次便能除去缺 陷。 供国内:用 #80 砂皮打磨 50 次便能除去缺陷。 但是,对表面有影响的缺陷,则按常规判定为 “大”缺陷。 异物压入: 压痕 撞痕 压入 小 中 大 特大 A 特大 B 特大 C 允许有 20 个以下 5 个以下 2
20、个以下 不能有 不能有 允许有 合格部分 60% 合格部分 60% 合格部分 60% 合格部分 60% 合格部分 60% 允 许 有 小: 7mm 以下 中: 10mm 以下 大: 15MM 以下 特大 A:20mm 以下 特大 B:30mm 以下 特大 C:超过 30mm 表 面 缺 陷 精加工不均: 脏污 酸洗不良 油花纹 振动花纹 研磨不良 小 中 大 特大 允许有 允许有 允许有 20% 以下 允许有 允许有 允许有 30% 以下 允 许 有 小:认出与样品那样的色相相比的差异相当轻 微。 中:能发觉样品那样的色相差异。 大:能明确地认定样品那样的色相差异。 特大:超过“大”缺陷的钢板
21、。 抛光性不良: 表面粗糙 研 磨 痕 迹 残 留 用 #220 砂皮 打磨 50 次均 匀 进 行 加 工 的钢板 用#150砂皮打磨 50次均匀进行加 工的钢板 允 许 有 小:与样品的色相相比差异相当轻微。 中:能发觉样品那样的色相差异。 大:能明确地认定样品那样的色相差异。 特大:超过“大”缺陷的钢板。 表面粗糙: 抛 丸 痕 迹 残 留 表面粗糙 极小 小 中 大 特大 无规定 无规定 无规定 无规定 20% 以下 无规定但对背面 有影响的表面粗 糙在 50% 以下 允 许 有 极小:用 #400 砂皮打磨50 次便可除去的缺陷 小:用 #240 砂皮打磨 50 次便可除去的缺陷 中
22、:用 #150 砂皮打磨 50 次便可除去的缺陷 大:用 #80 砂皮打磨 50 次便可除去的缺陷 特大:用 #80 砂皮打磨 50 次不可除去的缺陷 小皱纹密集: 皱纹 B 利辛皱纹 小 中 大 特大 允许有 允许有 允许有 20% 以下 允许有 允许有 允许有 50% 以下 允 许 有 小:很轻微,用 #400 砂皮打磨 50 次便可除去 缺陷的钢板。 中:被认为明显,用#150 砂皮打磨 50 次使可 去除缺陷的钢板。 大:可感觉有触感,用#80 砂皮打磨50 次便 可去除缺陷的钢板。 特大:超过大的缺陷范围的钢板。 形 状 缺 陷 振动痕迹 小 中 大 特大 允许有 允许有 不能有 不
23、能有 允许有 允许有 允许有 不能有 允 许 有 小:按样品目测可认定,但触感不明显。 中: 按样品目测可明确地认定,并且具有触感。 大:与样品对比,具有较强的触感。 特大:超过“大”缺陷以上的钢板。 轧 辊 停 辊 痕 迹 小 中 大 特大 2 处以下 2 处以下 不能有 不能有 合格部分 50% 合格部分 50% 合格部分 50% 不能有 允 许 有 小:按样品目测可认定,但触感不明显。 中: 按样品目测可明确地认定,并且具有触感。 大:与样品对比,具有较强的触感。 特大:超过“大”缺陷以上的钢板。 8 浪形: 边浪 中浪 单侧条形浪 极小 小 中 大 特大 允许有 允许有 不能有 不能有
24、 不能有 允许有 允许有 允许有 不能有 不能有 允 许 有 极小: H/W=0.5/100 以下 小: H/W=1/100 以下 中: H/W=2/100 以下 大: H/W=3/100 以下 特大: H/W=3/100 以上 边 部 缺 陷 边部的打痕 边部切缺 小 中 大 2 处以下 不能有 无 允许有 允许有 允许有 允 许 有 小:边部切缺状(包括打痕)1mm 以下。 中:边部切缺状(包括打痕)2mm 以下。 大:超过 2mm 钢板。 ( 注) 非剪切产品, 只要保证合同宽度,则无规 定。 剪边不良小 中 大 特大 允许有 允许有 不能有 不能有 允许有 允许有 允许有 合格部分 5
25、0% 允 许 有 小:按样品的钢板。 中:按样品的钢板。 大:按样品的钢板。 特大:大缺陷以上的钢板。 焊接性能 典型不锈钢的物理常数 钢种组织 电阻系数 (20) /cm 导热系数 (100 ) 热膨胀系数 (01000 ) 10 -6 融化温度范围 () 304 A 72 0.050 20.1 1400 1450 321 A 72 0.052 20.1 1400 1427 316 A 74 0.050 20.0 1376 1400 430 F 60 0.062 13.1 1482 1510 420 M 57 0.059 13.7 1482 1532 低碳钢17 0.144 14.8 149
26、2 1520 不锈钢的焊接特性: 引起焊区变形不均和晶粒粗大,不锈钢的电阻系数远大于 低碳钢,在焊接时焊条及焊接区的母材都比较容易被加热而融化,同时熔区周围 的基体过热。引起热裂纹,不锈钢的线膨胀系数大,导热系数小,热量不易传 递,焊接时熔深大,焊接加热使结构膨胀, 冷却时产生较大的收缩变形和拉应力。 不锈钢焊接加工过程后,在焊接热影响区内容易引发晶间腐蚀。现象和识别: 产生晶间腐蚀的设备或制品, 其尺寸和外形几乎没有任何变化,从外部难以发现 腐蚀的迹象, 仍具有明显的金属光泽, 取样检查可以发现, 腐蚀部位的塑性和强 度已严重丧失,冷弯时出现裂纹、脆断,腐蚀部位落地无金属声。钢的晶界由于 受
27、腐蚀变宽。 9 原因是出厂态的不锈钢是碳的过饱和固溶体,不锈钢焊接加工过程中, 在焊接热 影响区内,在敏化温度( 450850)区间,碳向晶界扩散,幵与基体中的铬 形成碳化物 Cr23C6(含 Cr 量非常高,常达 90%以上), Cr23C6很快在晶界形成, 使晶界成网状,基体中大量的铬集中到Cr23C6中,由于焊接时间短,远处的铬来 不及向这里扩散,造成焊缝区域基体局部贫铬,难以钝化,耐蚀性明显下降,于 是在相应的腐蚀环境中优先被腐蚀。(图解晶间腐蚀) 防范措施:不锈钢的焊接觃范要小于低碳钢,电流量约为低碳钢的80%。 尽可能使用较快的焊接速度, 目的是减少热影响区宽度, 缩短焊缝在敏化温
28、度区 间的停留时间, 使焊缝处于一次稳定状态, 以及细化焊缝组织。 焊接时要选择 合适的焊接材料、保护气氛。焊丝的化学成分对焊缝部位的耐蚀性有重要影响, 焊条应具有与母材相同的化学成分, 这样可以使焊缝金属与母材具有相似的化学 成分,一般被认为可以实现最佳的耐腐蚀性。SUS304采用奥 002 焊条。材料 的表面必修在焊接之前进行清理,焊接之后去除焊渣。 原因是不锈钢表面的惰性 氧化膜赋予不锈钢以耐蚀性,但这层氧化膜非常薄,容易被加热、焊接、轧制、 压力加工和其它加工程序所破坏。 如果不锈钢表面被划伤, 更多的铬会暴露出来, 它和氧反应使钝化层重新形成。然而,如果有碳素钢粒子或其它异物嵌入划痕
29、, 钝化层就不能恢复, 金属受潮或暴露在腐蚀性环境中时会被腐蚀。当进行焊接或 热处理时,会产生复合氧化层, 不锈钢基体表面覆盖了氧化物, 阻止形成钝化层, 为了重新形成钝化层,必须彻底清除这些复合氧化层。清理时应使用不锈钢刷, 而对于根部和层间焊缝的打磨,则需用专用的磨石。 焊接工艺简介 1、 TIG 焊接:钨极惰性气体保护电弧焊接 MIG 焊接:带金属焊丝的惰性气体保护电弧焊接 10 闪光焊:用高频电流产生弧光冲击焊接部位进行焊接 微等离子焊接: TIG 工艺的发展,可达到25000的温度。等离子电弧在非 常高的温度下会产生收缩,同时电弧在水冷喷嘴中燃烧会再次收缩形成一个 很细的电弧束,当这
30、个高度收缩的电弧束传递到工件上时,会聚的热量产生 较轻的变形、较高的焊接速度以及比之于TIG 焊接法更高的生产率。 焊接方式对比: 种类TIG MIG 闪光焊微等离子焊 焊接速度慢较快快最快 热影响区大大小最小 电极消耗不消耗消耗不消耗不消耗 焊缝外观好好差好 适用材料各钢种各钢种Ni系各钢种 适用厚度各厚度各厚度3.0 毫米以上1.0毫米以下 保护气体Ar Ar 无无 耐腐蚀性 腐蚀分类 :金属腐蚀的形式有多种分类方法,按作用的性质分为化学腐蚀和电 化学腐蚀。化学腐蚀是金属直接与周围介质发生纯化学作用;电化学腐蚀是金属 在酸、碱、盐等电介质中由于原电池的作用而引起的腐蚀。按腐蚀形态可分为 一
31、般(全面、均匀)腐蚀和局部腐蚀。一般腐蚀是指腐蚀分布在整个不锈钢表面 上;局部腐蚀是指腐蚀分布在不锈钢的某些局部,常见的有晶间腐蚀、点蚀、应 力腐蚀等。 不锈钢的耐腐蚀原理: 不锈钢的耐腐蚀原理是通过提高材料本身的耐蚀性来达到 控制腐蚀的目的。 加入合金元素Cr、Ni 等提高基体金属的电极电位,减少微电池的数量,可有 效地提高钢的耐蚀性。 加入合金元素使钢在室温下获得单相固溶组织,也能减 少微电池数量, 从而提高钢的耐蚀性。 在钢中加入合金元素使钢的表面形成结 11 构致密、不溶入腐蚀介质、电阻又高的保护膜,亦能显著提高钢的耐蚀性。保护 膜非常细密、柔软、稳定,成分主要是Cr、O、OH,厚度
32、1 6nm。 不锈钢的不锈性和耐蚀性是相对的,有条件的, 实验表明, 只有当基体中的含铬 量12%后,钢才具有明显的抗锈性,但不是严格意义上的不锈。耐腐蚀性的标 准是人为确定的,既要承认它,使用它,又要不能完全受它的约束,因为其中的 很多数据只是一些实验室内的试验结果,与实际介质环境常常有较大的出入,要 根据具体使用要求来确定是否耐腐蚀的具体标准。目前对不锈钢的耐腐蚀性多采 用 10级标准。 耐腐蚀类别腐蚀率 , mm/y 等级 完全耐蚀0.001 1 很耐蚀0.001 0.005 2 SUS316/L 0.005 0.01 3 SUS304 耐蚀0.01 0.05 4 SUS430/420J
33、2 0.050.1 5 尚耐蚀0.1 0.5 6 0.51.0 7 欠耐蚀1.0 5.0 8 5.010.0 9 不耐蚀10.0 10 该标准适用于全面腐蚀类型, 对局部腐蚀是不适用的。 不锈钢在使用条件下年腐 蚀率超过 1mm 者一般多不选用,即一般都选用7 级以下。 成形性能 深冲程度划分:深度在170毫米以上,冲压比2.0 以上者为深度冲压;深度170 毫米以下,冲压比 2.0 以下者为轻度冲压。冲压比圆筒形容器条件下为样板直 径/ 冲头直径;方形容器条件下为制品深度/ 对角线长。SUS304极限冲压比 2.25。 材料的基本性能与冲压成形性能的关系 1、屈服强度( s)屈服强度小,成形
34、后回弹小,贴模性和定形性好。 2、屈强比(s / b)屈强比对材料冲压成形性能影响较大,s/ b小,板料 12 由屈服到破裂的塑性变形阶段长,有利于冲压成形。 一般来讲, 较小的屈强比对 板料在各种成形工艺中的抗破裂性都有利。屈服强度与抗拉强度关系: 加工时应 力需要超过屈服强度, 钢材会产生塑性变形, 但是不能超过抗拉强度, 否则会断 裂,因此屈服强度与抗拉强度就决定了加工应力的范围。 3、延伸率延伸率大,板料允许的塑性变形程度大,抗破裂性较好,扩孔性能 和“拉深胀形”复合成形性能也好。 4、加工硬化系数( n)应变硬化指数与材料的冲压成形性能十分密切,应变 硬化指数大, 不仅能提高板料的局
35、部应变能力,能使应变分布趋于均匀化, 提高 板料成形时的总体成形极限。 通常认为, 材料的应变硬化指数越大, 抗破裂性越 强,尤其对胀形成形性能最有利。SUS304 钢的加工硬化系数较大( 0.47),约 是 SUS430(0.20)的两倍。 5、塑性应变比( r)由于结晶和轧制原因,材料的塑性会因方向不同而有异, 这种想象叫做材料的塑性各向异性。 塑性应变比是单向拉伸试样的宽度应变和厚 度应变的比值,与材料的冲压成形性能十分密切。 r 值对拉深成形性能影响很大, r 值大,板料平面方向比板厚方向容易变形, 拉深毛坯的径向收缩时不容易起皱, 传力区不容易拉破,故有利于板料的拉深成形性能。 6、
36、晶粒度( N)晶粒度大,单位截面积上的晶粒数多,材料的晶粒就越细。 一般来讲, N5(256 个晶粒 /mm 2)的钢材称为细晶粒钢。晶粒较大时,有利 于提高材料的塑性应变比(R),幵降低屈强比和屈服伸长。但晶粒较大时,它 们在板料表层取向不同,变形量差异比较明显,材料表面易出现“桔皮”现象。 细化晶粒可减轻桔皮现象发生,但晶粒过细, R 值会减小, 屈强比和屈服伸长都 会增大,不利于成形。 7、表面粗糙度板料冲压成形时,如果板料表面粗糙度过大,则变形时的摩擦 13 力较大,容易形成应力集中,对成形性能不利;材料表面过于光滑时,模具和板 料之间的润滑剂很容易被成形时的压力挤走。因此,用于冲压成
37、形的板料表面要 有适当的粗糙度。 8、夹杂物和偏析所谓钢中非金属夹杂物, 就是指包含在钢中的非金属的总称, 它们有氧化物、 硫化物、碳化物和氮化物, 都是在炼钢过程中不可避免生成的产 物,也就是包含在铁水中或钢水中的O、S、N、C 在炼钢过程中以氧化物、硫化 物、氮化物和碳化物的形态被固定的物质,其大小和形态各异, 与钢以不同的相 粒子形式存在。 在夹杂物中特别有危害性的是氧化物系夹杂,其原因是由于氧化 物系的非延展性夹杂物, 在进行二次加工时, 对延展性、韧性、加工性、切削性、 焊接性、抗疲劳性和抗点蚀性等方面有恶劣影响,是造成伤痕和裂纹、 断线的原 因。另外在晶界上有碳化物析出时也会使n 值、延伸率和杯突试验值明显下降, 不利于冲压成形。 8、应变速率敏感系数( m)应变速率敏感系数是材料在单向拉伸过程中变形 抗力的增长率和应变速率的比值。如果应变速率敏感系数大, 则板料变形抗力的 增长率高,局部应变容易向周围转移扩散有利于抑制成形时的颈缩或破裂。
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