康 樂
(禹州安健安全技術檢測檢驗有限公司,河南 禹州 461670)
淺談鋼鐵材料及其加工工藝
康 樂
(禹州安健安全技術檢測檢驗有限公司,河南 禹州 461670)
隨著我國工業(yè)產業(yè)的不斷發(fā)展,我國的鋼鐵制造與鋼鐵加工與之前相比有了長足發(fā)展,各級鋼鐵制造企業(yè)為了迎合市場需要,及新形勢下的競爭要求,都進行了大量的技術改革與結構優(yōu)化。本文通過對鋼鐵材料的性質及其加工工藝進行概括性討論,旨在通過此研究,對我國的鋼鐵制造業(yè)及鋼鐵加工業(yè)的發(fā)展提出一些有價值的參考意見,為我國鋼鐵產業(yè)的不斷發(fā)展做出應有的貢獻。
鋼鐵材料;性質;加工工藝
我國自1978年初進入到鋼鐵快速發(fā)展的時代,經(jīng)過近40年的努力,我國在鋼鐵產量上已經(jīng)處于鋼鐵工業(yè)大國的階段,但是在鋼鐵品種質量上,還是處于鋼鐵弱國階段,產量雖大,但是產量的實際意義仍低于美、日等發(fā)達國家,經(jīng)濟效益并不高,如何實現(xiàn)大而強的轉變,就需要我們對鋼鐵材料有更加充分的認識及了解,以及利用高科技的加工技術,將新工藝、新技術運用到我國的鋼鐵企業(yè)中來,進一步提升鋼鐵材料的工藝水準,為產品增添更大的附加值以實現(xiàn)企業(yè)最大的經(jīng)濟效益,如何完成這種轉變,首先我們就要對鋼鐵材料特性有一定的認識。
(1)固有性。金屬類材料具有固定的特點,這種固有性是指具有一定的特點及性能,集中體現(xiàn)在使用的時候,這種特性是材料本身的物理特性和化學特性所決定的,所以在對金屬材料進行二次加工時,對于最終的產品形態(tài),往往是由材料的固有特性而決定的,這就要求在生產金屬材料時,既要滿足最終產品形態(tài)的基本功能性,同時還要滿足結構特性等要求。
(2)感覺性。針對金屬類材質,我們通過看、聽、觸等方式,對其產生綜合性質的印象就是所謂的“感覺特性”,感覺特性的建立有其心理及生理兩個方面的作用,不同的材質也會表現(xiàn)出不同的感覺特性,例如,鋁制品會給我們呈現(xiàn)亞光且厚重的感覺;不銹鋼制品呈現(xiàn)出科技及現(xiàn)代感;黃金及白銀制品會呈現(xiàn)出奢侈與富貴的感覺;因此在產品最終形態(tài)中,對于材料的感覺特性是人們對于情感的交流以及精神寄托的濃縮,這點體現(xiàn)了不同金屬材質的差異化特點。
(3)工藝性。材料的工藝性是一種材料特性的綜合反映,表現(xiàn)在材料必須適應多種性質的工藝要求,不一樣金屬材料的工藝特性是不同的,例如,有些金屬適合鍛壓、延展;有些金屬適合焊接、鑄造;因此只有對各類金屬材質的特性了然于心,才能根據(jù)具體的要求,選擇最適合的加工工藝。
從鋼鐵材料在人類社會的發(fā)展過程中,我們就可以看到鋼鐵材料舉足輕重的社會地位,無論是建筑行業(yè)還是工業(yè)與機械加工行業(yè),都離不開鋼鐵材料的身影。從我國來看,青銅及鐵器時代的到來,金屬材質的工具與武器,就開始在人類社會中大面積進行使用,隨著科技的進步,這些金屬材質逐漸向鋼鐵材料發(fā)展;直到現(xiàn)代,醫(yī)療行業(yè)中所使用的高碳鋼、家庭中所使用的不銹鋼、工業(yè)生產中所使用的鍍鋅鋼材,這些都預示著鋼鐵材料逐漸深入到我們的生活之中,其實所謂鋼鐵材料是指,針對單一的鐵元素或者有多種金屬元素和其他物質混合而成的產物,我們目前所使用的往往是合金鋼鐵材料,通過合金鑄造可以更加符合我們經(jīng)濟生活的需求。
鋼鐵材料由于其豐富的物理特性、加工特性及原料普遍性,被大量的利用到我們的生產及生活之中,其特性主要表現(xiàn)在以下四個方面:
第一、鍛壓性:由于鋼鐵材料有其豐富的延展性特點,可以通過沖壓鍛造的形式進行加工,在鍛壓進行時,鋼鐵材料會產生塑性形變,從而使鋼鐵材料加工成鍛造件、沖壓件,這樣可以使加工的材料擁有更大的承載能力,汽車工業(yè)中往往采用單層或者多層沖壓鋼板來作為底盤的材質。
第二、鑄造性:鋼鐵材料在1500℃左右會轉換成為液態(tài)狀態(tài),可以將其筑造成需要的特定形狀,這樣的特性便是鋼鐵的鑄造性,在其通常情況下,鑄型的填充寬容度、鋼鐵合金本身的化學成分及澆鑄時的溫度,對于鋼鐵材料的特性都會產生一定的影響,鑄造技術的優(yōu)劣直接影響了產品質量的好壞。
第三、加工性:加工性作為鋼鐵材料的后期加工,主要體現(xiàn)在切削及焊接兩個方面,這個特性對鋼鐵材質本身的內部結構及外部結構、硬度及導熱程度有很大關系,即使通過后期加工,也要保障預期的產品使用壽命。
(1)鋼鐵材料焊接工藝。鋼鐵材料具有良好的導熱性及較小的收縮性,是焊接材料的首選,在工業(yè)生產中,往往通過焊接技術將鋼鐵材料進行組合焊接,最終達到工業(yè)的要求。例如,以日常生活中所常見的不銹鋼焊接為例,首先通過200-400℃先讓焊接材料進行充分預熱,隨后在部件焊接工作完成后進行熱處理,最后等待其自行緩慢降溫為540℃之后空冷。高碳鋼與不銹鋼焊接方式相差無幾,對于鋼鐵材料的焊接,先進行預熱,后進行熱處理,這樣做的目的主要是對材料組織加以改善,對焊接的應力加以消除,以提高焊接質量。
(2)熱處理工藝。鋼鐵材料的熱處理工藝,主要分為:退、正、淬、回四個方面,通過退火以及后期的回火等進行調質處理,同時還要充分考慮鋼鐵材質零部件的使用要求,通過熱處理后,就可以進行拉力及硬度監(jiān)測,最終確定零部件的性能是否能夠滿足使用需求。
鋼鐵材料熱處理的流程包括三個主要環(huán)節(jié),即加熱、保溫、冷卻,這些環(huán)節(jié)相互穿插相互持續(xù)。對鋼鐵材料進行熱處理時,可以采用非常多樣的加熱方式,例如煤、木炭、氣體以及液體燃料等,當鋼鐵材料的溫度達到設計溫度時,一般需要把這樣的溫度再保持一段時間,是為了創(chuàng)造內外一致的溫度,使其產品內部組織徹底的轉變,這段時間便是保溫時間,因工藝選擇的不同,冷卻的方式也不盡相同,但最終的目的都是為了有效控制冷卻的速度,最終保證鋼鐵材質熱處理后的品質穩(wěn)定。
通過上文我們發(fā)現(xiàn),鋼鐵材料作為工業(yè)發(fā)展中使用量最大的金屬材質,如果不對鋼鐵的特性進行深入的研究與了解,根本不能對鋼鐵資源進行最優(yōu)分配,這樣就會造成大量的資源浪費。針對鋼鐵材料的加工工藝,我們要不斷的學習先進的加工技術,著眼未來大力培養(yǎng)相關人才,只有這樣,我國未來的鋼鐵行業(yè)才能走在世界的前列,為國計民生的建設創(chuàng)造更大的價值。
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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.013
康樂(1986-),男,河南許昌人,助理工程師,研究方向:冶金建材類材料工程。