鋼鐵材料是鋼和鑄鐵的總稱,它們都是以鐵和碳為主要成分的鐵碳合金。工業(yè)用鋼按化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。生產(chǎn)上應(yīng)用的鑄鐵有灰鑄鐵、球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵等。

1.常用鋼鐵材料的種類及牌號

鋼鐵材料具有優(yōu)良的加工性能和使用性能,其來源豐富,是機械工程中應(yīng)用最廣的材料,常用來制造機械設(shè)備、工具、模具,并廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中。

1)碳素鋼:含碳量小于2.11%且含有硅、錳等有益元素和硫、磷等有害雜質(zhì)的鐵碳合金稱為碳素鋼,簡稱碳鋼。碳鋼的價格低廉,工藝性能良好,在機械制造中被廣泛應(yīng)用。碳素鋼的分類見表1-1。

表1-1 碳素鋼的分類

常用碳素鋼的牌號及應(yīng)用見表1-2。

表1-2 常用碳素鋼的牌號及應(yīng)用

2)合金鋼:為了改善和提高鋼的性能,在碳鋼的基礎(chǔ)上加入一些合金元素的鋼稱為合金鋼。常用的合金元素有硅、錳、鎳、鉻、銅、釩、鈦、稀土等。合金鋼還具有耐低溫、耐腐蝕、高磁性、高耐磨性等良好的特殊性能,在工具、力學(xué)性能和工藝性能要求高且形狀復(fù)雜的大型截面零件和有特殊性能要求的零件方面,得到了廣泛的應(yīng)用。工業(yè)上常按用途把合金鋼分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼,常用合金鋼的牌號種類及用途見表1-3。

表1-3 常用合金鋼的牌號、種類和用途

3)鑄鐵:含碳量大于2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵。由于鑄鐵含有的碳和雜質(zhì)較多,其力學(xué)性能比鋼差,不能鍛造。但鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性、減振性、耐磨性等特點,加之價格低廉,生產(chǎn)設(shè)備和加工工藝簡單,是機械制造中應(yīng)用最多的金屬材料。資料表明,鑄鐵件占機器總量的45%以上。常用鑄鐵的牌號、用途見表1-4。

表1-4 鑄鐵的牌號、應(yīng)用及說明

在金工實訓(xùn)中,主要用的是鋼鐵材料。

2.鋼鐵材料的管理和鑒別

(1)常用鋼材的種類與規(guī)格見表1-5。

表1-5 常用鋼材的種類與規(guī)格

(2)鋼鐵材料現(xiàn)場鑒別方法。在生產(chǎn)中,為了區(qū)分鋼鐵材料的類別、質(zhì)量等級等,通常采用一些方法對材料進行現(xiàn)場鑒別。

1)色標(biāo)鑒別。為鑒別金屬材料的型號、規(guī)格等,通常在材料上做有一定的標(biāo)記。常用的標(biāo)記方法有涂色、打印、掛牌等。金屬材料的涂色標(biāo)記是以表示鋼種、鋼號的顏色涂在材料的一端的端面或外側(cè)。成捆交貨的鋼應(yīng)涂在同一端的端面上,盤條則涂在卷的外側(cè)。具體的涂色方法在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中做了詳細的規(guī)定,生產(chǎn)中可以根據(jù)材料的色標(biāo)對鋼鐵材料進行鑒別。

2)斷口鑒別。金屬材料或零部件因受某些物理、化學(xué)或機械因素的影響而導(dǎo)致破斷形成的自然表面稱為斷口。生產(chǎn)線上常根據(jù)斷口的自然形態(tài)來判定材料的韌脆性,亦可據(jù)此判定相同熱處理狀態(tài)的材料含碳量的高低。若斷口呈纖維狀、無金屬光澤、顏色發(fā)暗、無結(jié)晶顆粒且斷口邊緣有明顯的塑性變形特征,則表明鋼材具有良好的塑性和韌性,含碳量較低;若材料斷口齊平呈銀灰色、具有明顯的金屬光澤和結(jié)晶顆粒,則表明材料金屬脆性斷裂;而過共析鋼或合金鋼經(jīng)淬火及低溫回火后,斷口常呈亮灰色,具有綢緞光澤,類似于細瓷斷口的特征。

3)火花鑒別?；鸹ㄨb別是將鋼或鑄鐵材料輕輕壓在旋轉(zhuǎn)的砂輪上打磨,根據(jù)手感和觀察迸射出的火花顏色和形狀,來判斷鋼鐵材料成分范圍的方法。

碳素鋼的含碳量越高,則材料硬度越高,火花鑒別時手感硬,流線多,火花多且火花束短,亮度高。

鑄鐵在火花鑒別時手感較軟,火花束較粗,火花較多,流線多且尾部較粗,下垂呈弧形,顏色多為橙紅帶橘紅。

除上述現(xiàn)場鑒別材料的方法外,有時還采用較簡單的敲擊辨音來區(qū)別鋼材和鑄鐵材料。鋼材被敲擊時聲音較清脆,而鑄鐵的減振性較好,被敲擊時聲音較低沉。但對不同牌號的同類材料,采用此法難以準(zhǔn)確鑒別。若要準(zhǔn)確地鑒別金屬材料,在以上幾種生產(chǎn)現(xiàn)場鑒別的基礎(chǔ)上,一般還可采用化學(xué)分析、金相檢驗、硬度實驗等分析手段對材料做進一步的鑒別。