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2023年12月12日发(作者:)
●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
0Cr13
1Cr13
2Cr13
3Cr13
4Cr13
JIS
SUS410S
SUS410
SUS420J1
SUS420J2
SUS420J2
GB
1Cr17Ni2
1Cr15
1Cr17
1Cr17Ni2
JIS
SUS431
SUS429
SUS430
SUS431
1
GB
1Cr17Ni7
1Cr17Ni8
1Cr18Ni9
0Cr18Ni9
00Cr19Ni10
0Cr17Ni12Mo2
00Cr17Ni14Mo2
0Cr18Ni11Ti
JIS
SUS301
SUS301J1
SUS302
SUS304
SUS304L
SUS316
SUS316L
SUS321 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0.3mm~3.0mm,宽度从40 mm ~1320mm。
2、表面加工等级与工艺流程
表面等级
2D
2B
NO.4
HL150
HL180
HL240
HL320
####特征
呈略具光泽的银白色
呈光泽较佳的银白色,光泽度和平坦度比2D表面好
具有较佳的光泽度,具有不连续的粗纹
呈银灰色且具有连续发丝条纹,条纹较粗
呈银灰色且具有连续发丝条纹,条纹比150#细
呈银灰色且具有连续发丝条纹,条纹比180细
呈银灰色且具有连续发丝条纹,条纹比240#细
加工工艺
黑皮+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗
黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+平整轧制
黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制
黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制
黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制
黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制
黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制
2
3、JISG4305-1999标准对成分和机械性能的规定值
C
%
SUS304
SUS430
SUS316
SUS316L
SUS420J2
SUH409L
≤0.08
≤0.12
≤0.08
≤0.03
0.26
0.40
≤0.03
钢种
Si
%
≤
1.00
≤
0.75
≤
1.00
≤
1.00
≤
1.00
≤
1.00
Mn
%
≤
2.00
≤
1.00
≤
2.00
≤
2.00
≤
1.00
≤
1.00
主要化学成分
P S
%
≤
0.045
≤
0.040
≤
0.045
≤
0.040
≤
0.040
≤
0.040
主要机械性能
Ni
%
8.00
10.5
-
10.0
14.0
12.0
15.0
-
-
Cr
%
18.00
20.00
16.00
18.00
16.00
18.00
16.00
18.00
12.00
14.00
10.50
11.75
其它
%
Mo
2.0-3.0
Mo
2.0-3.0
屈服强度
≥
205
≥
205
≥205
≥175
≥
225
≥
195
抗拉强度
≥
520
≥
450
≥
520
≥
480
≥
540
≥
360
延伸率
硬度
%
≤0.030
≤0.030
≤0.030
≤0.030
≤0.030
≤0.030
N/mm2 %
≥
40
≥
22
≥
40
≥
40
≥
18
≥
25
HV
≤
200
≤
200
≤
200
≤
200
≤
247
≤
170
Ti
6xC%
4、宝新公司不锈钢化学成分与机械性能水平
C
%
SUS304
0.06
±0.01
0.07
±0.01
0.05
±0.01
0.02
±0.001
0.308
±0.02
0.006
±0.002
钢种
Si
%
0.46
±0.04
0.519
±0.04
0.601
±0.004
0.437
±0.04
0.473
±0.07
0.550
±0.03
Mn
%
0.79
±0.03
0.309
±0.05
1.154
±0.015
1.285
±
0.10
0.548
±0.017
0.19
±0.01
主要化学成分
P S
%
0.029
±0.003
0.031
±0.003
0.029
±0.001
0.029
±0.002
0.033
±0.003
0.033
±0.002
主要机械性能
Ni
%
8.08
±0.04
0.16
±0.05
10.08
±0.02
10.25
±0.43
0.115
±0.014
0.14
±
0.03
Cr
%
18.23
±0.15
16.16
±0.09
16.80
±0.09
16.90
±0.27
12.40
±0.07
11.06
±0.03
其它
%
屈服强度
300
±45
350
±50
312
±10
245
±10
350
±30
241
±
10
抗拉强度
670
±40
510
±40
625
±18
525
±15
610
±10
410
±
10
延伸率
硬度
%
0.008
±0.003
0.005
±0.002
0.001
±0.0005
0.001
±0.0005
0.006
±0.001
0.001
±0.001
N/mm2 %
56
±10
27
±4
55
±5
52
±3
25
±5
36
±
2
HV
170
±10
168
±10
159
±5
154
±4
185
±5
130
±5
SUS430
SUS316
SUS316L
2.063
±0.023
SUS420J2
SUH409L
0.021
±
0.001
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
3 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-196~800℃。
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、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、阀门、轴承、弹簧、板尺、餐具
4 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575C
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
0.30≤t<0.60
0.60≤t<0.80
0.80≤t<1.00
1.00≤t<1.25
1.25≤t<1.60
1.60≤t<2.00
2.00≤t<2.50
2.50≤t<3.15
w<1250
±0.05
±0.07
±0.09
±0.10
±0.12
±0.15
±0.17
±0.22
宽度
1250≤w<1600
±0.08
±0.09
±0.10
±0.12
±0.15
±0.17
±0.20
±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
JISG4305-1991
宝新水平
长度
l≤3500
0~+5
0~+2
3500<l≤6000
0~+15
0~+2
7、钢带宽度的允许偏差(单位:毫米)
标 准
JISG4305-1991
宝新水平
l<400
0~+5
0~+2
400≤l<630
0~+5
0~+2
宽度
630≤l<1000
0~+5
0~+2
1000≤l<1524
0~+5
0~+2
8、钢板长度的允许偏差(单位:毫米)
标准
JISG4305-1991
宝新水平
长度
l≤3500
0~+10
0~+5
3500<l≤6000
0~+15
0~+5
9、JISG4305-1999标准中钢板不平度的允许偏差(单位:毫米)
5 宽度
w≤1000
w>1000
长度
l≤2000
l>2000
l≤2000
l>2000
JIS标准
≤15
≤20
≤20
≤20
宝新水平
≤3
≤6
≤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:合格品比例≥60%,废品比例≤15%。
分类
线
状
缺
陷
允许量(1 m2范围内)
合格品 二级品
线状的缺陷: 极小 允许有 允许有
鳞状折叠 1/2小 允许有 允许有
划伤 小 允许有 允许有
擦伤 中 500mm以下
合格部分≥60%
滑移 大 200mm以下
包括特大在内
带状辊印 800mm以下
裂纹 特大A 100mm以下
包括特大在内
800mm以下
特大B 不能有
包括特大在内
800mm以下
表面裂纹 不允许有 反面允许在10 点以内
鼓起
点蚀: 极小 允许有 允许有
表面有点状小 10个以下 30个以下
的腐蚀 中 不能有 *背面允许有
大 不能有 允许有10点
特大 不能有 不能有
名称 程度
废品
允
许
有
说明
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。
允
许
有
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。
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。
6
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
小
中
大
特大
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
20%以下
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
允许有
允许有
30%以下
允
许
有
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
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
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。
抛光性不良:
表面粗糙
研磨痕迹残留
表面粗糙:
抛丸痕迹残留
表面粗糙
极小
小
中
大
特大
小皱纹密集: 小
皱纹B 中
利辛皱纹 大
特大
用#220砂皮打磨50次均匀进行加工的钢板
无规定
无规定
无规定
无规定
20%以下
允许有
允许有
允许有
20%以下
用#150砂皮打磨50次均匀进行加工的钢板
无规定但对背面有影响的表面粗糙在50%以下
允
许
有
允
许
有
允许有
允许有
允许有
50%以下
允
许
有
形
状
缺
陷
振动痕迹
轧辊停辊痕迹
小
中
大
特大
小
中
大
特大
允许有
允许有
不能有
不能有
2处以下
2处以下
不能有
不能有
允许有
允许有
允许有
不能有
合格部分≥50%
合格部分≥50%
合格部分≥50%
不能有
允
许
有
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。
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: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: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。
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。
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。
7
边
部
缺
陷
浪形:
边浪
中浪
单侧条形浪
边部的打痕
边部切缺
极小
小
中
大
特大
小
中
大
允许有
允许有
不能有
不能有
不能有
2处以下
不能有
无
允许有
允许有
不能有
不能有
允许有
允许有
允许有
不能有
不能有
允许有
允许有
允许有
允许有
允许有
允许有
合格部分≥50%
允
许
有
允
许
有
剪边不良
小
中
大
特大
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
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。
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
304
321
316
430
420
低碳钢
组织
A
A
A
F
M
电阻系数
(20℃)
μΩ/cm
72
72
74
60
57
17
导热系数
(100℃)
0.050
0.052
0.050
0.062
0.059
0.144
热膨胀系数
(0~1000℃)
×10-6
20.1
20.1
20.0
13.1
13.7
14.8
融化温度范围
(℃)
1400~1450
1400~1427
1376~1400
1482~1510
1482~1532
1492~1520
不锈钢的焊接特性:①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。②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。
③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。钢的晶界由于受腐蚀变宽。
8 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(450℃—850℃)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:①不锈钢的焊接觃范要小于低碳钢,电流量约为低碳钢的80%。②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。③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。④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,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
9 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
焊接速度
热影响区
电极消耗
焊缝外观
适用材料
适用厚度
保护气体
●耐腐蚀性
腐蚀分类:金属腐蚀的形式有多种分类方法,①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。②按腐蚀形态可分为一般(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。
①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。②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。③在钢中加入合金元素使钢的表面形成结
10
TIG
慢
大
不消耗
好
各钢种
各厚度
Ar
MIG
较快
大
消耗
好
各钢种
各厚度
Ar
闪光焊
快
小
不消耗
差
Ni系
3.0毫米以上
无
微等离子焊
最快
最小
不消耗
好
各钢种
1.0毫米以下
无 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
Ⅰ完全耐蚀
Ⅱ很耐蚀
Ⅲ耐蚀
Ⅳ尚耐蚀
Ⅴ欠耐蚀
Ⅵ不耐蚀
腐蚀率 , mm/y
<0.001
0.001~0.005
0.005~0.01
0.01~0.05
0.05~0.1
0.1~0.5
0.5~1.0
1.0~5.0
5.0~10.0
>10.0
等级
1
2 SUS316/L
3 SUS304
4 SUS430/420J2
5
6
7
8
9
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(σs) 屈服强度小,成形后回弹小,贴模性和定形性好。
2、屈强比(σs
/σb) 屈强比对材料冲压成形性能影响较大,σs/σb小,板料
11 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、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,N>5(256个晶粒/mm2)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
12 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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