鎳主要用于不銹鋼生產(chǎn),但有多達(dá)8%的鎳用于合金鋼生產(chǎn),合金鋼憑借特定特性可以用于專門且往往非常重要的應(yīng)用。
合金鋼包括多種鐵基材料。含鎳量從很低的0.3%左右(某些合金鋼)到很高的20%(馬氏體時(shí)效鋼)不等。每種合金具有高于普通碳鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性或韌性的特定組合。它們一般用于動(dòng)力輸出、金屬成型和切割設(shè)備,或者在碳鋼韌性不足的低溫下使用。為了簡(jiǎn)便起見,合金鋼可以分為幾類,憑借特定屬性適應(yīng)特定的終端用途。含鎳合金鋼在工具和機(jī)械制造方面至關(guān)重要,因而工業(yè)才能制造更多的工具和機(jī)械。
▼一些重要含鎳合金鋼的典型化學(xué)成分
01可淬硬低合金鋼
▲可淬硬低合金鋼用于曲軸、齒輪和飛機(jī)起落架制造全都得益于鎳成分
這些鋼材屬于一類鐵基材料,具有優(yōu)于普通碳鋼的機(jī)械性質(zhì)。通過(guò)添加鎳、鉻和鉬等合金元素,然后進(jìn)行淬火(快速冷卻)和回火熱處理制成此材料。如果淬火前將這些元素溶解于奧氏體中,那么就能提高可淬硬性。鎳補(bǔ)足了鉻和鉬的淬硬效果,而且在讓淬火和回火熱處理形成的硬質(zhì)馬氏體微觀結(jié)構(gòu)具有韌性的過(guò)程中起到了重要作用。
請(qǐng)參見下表。
▼退火、淬火和回火狀態(tài)下AISI 4340的典型力學(xué)數(shù)值與AISI 1045碳鋼的比較
02工具鋼
▲工具鋼-空氣硬化鋼剪切刀片
工具鋼包含用于壓模(沖壓或擠出)、切割或剪切、模具制作或沖擊應(yīng)用(例如錘子,包括個(gè)人或工業(yè)使用)的多種高硬度、耐磨損鋼材。其熱處理方式類似于可淬硬低合金鋼。
空氣硬化工具鋼可以減小快速水淬引起的變形,而且在耐磨性與韌性之間取得了平衡。
塑料模具工具鋼屬于經(jīng)過(guò)成型、滲碳、硬化和回火達(dá)到較高表面硬度的低碳鋼,因此非常適合注塑模具和壓鑄模具。
03高強(qiáng)度低合金(耐候鋼)
這些鋼材的細(xì)粒結(jié)構(gòu)使得它們的強(qiáng)度高于普通碳鋼。這種細(xì)粒結(jié)構(gòu)是通過(guò)影響轉(zhuǎn)變溫度實(shí)現(xiàn)的,從而在空氣冷卻過(guò)程中,奧氏體可以在較低溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)殍F氧體和珠光體。在HSLA鋼材典型的低碳水平下,硅、銅、鎳和磷等元素在細(xì)珠光體的生產(chǎn)中特別有效。
添加的鉻、銅和鎳形成了一個(gè)穩(wěn)定的銹層,可以附著在母材金屬上,而且其孔隙遠(yuǎn)少于普通結(jié)構(gòu)鋼上形成的銹層,由此大大降低了腐蝕速度,讓這些鋼材在無(wú)涂覆狀態(tài)下使用。
▼下表表示ASTM A36碳結(jié)構(gòu)鋼與ASTM A588 C級(jí)高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械特性的區(qū)別。
未完待續(xù)