不锈钢材料范文1
[关键词]不锈钢 细长轴 加工新工艺
一、不锈钢(1Cr18Ni9Ti)与45钢性能对照表(表1)
表1
要表现在以下几个方面:
1.不锈钢(1Cr18Ni9Ti)塑性大。不锈钢(1Cr18Ni9Ti)塑性大,其伸长率超过45钢2倍以上,切削时塑性变形大,加上加工硬化大,剪切滑移区金属材料的剪切应力增大,故总的切削力增大。
2.不锈钢(1Cr18Ni9Ti)切削温度高,刀具易磨损。切削不锈钢时,切削温度比切削45钢高200-300度。其主要原因:一是切削力大,消耗功率多。二是不锈钢的导热差,其热导率只有45钢的1/3,由切削带走的热量很少,切削热导很慢,使切削区和刀面上的温度很高,加之不锈钢材料中的高硬度碳化物(TiC)形成的硬度点对刀面的磨损以及加工硬化等原因,使刀具极易磨损。
3.容易粘刀和形成积屑瘤。因为不绣钢的塑性高,粘附性强,极易形成积屑瘤,严重影响已加工表面质量,难以得到光洁表面。
4.切屑不卷曲和折断。由于不绣钢的塑性高,韧性且高温度强度大,切时切屑不易折断。对工人有安全隐患,故解决断屑和排屑是切削不锈钢的难题之一。
5.不锈钢的线膨胀系数大。不锈钢的线膨胀系数大(约为45钢的1.5倍),加工时热膨胀和热变形对工件加工精度的影响。
二、不锈钢细长轴的工艺特点分析
1.不锈钢细长轴刚性差,变形严重。细长轴刚性差,在切削过程中,工件受切削力、自重、离心力和切削热的作用下,工件会变形,严重影响加工精度,工件容易报废。并且由于行程长,刀具磨损快,表面质量难以控制。
2.综上所述,只要降低切削力,增加工件刚性,严重控制刀具磨损,降低切削热,解决工件受热变形,工件刚性变形,工件表面粗糙度升高等问题,就可以保证不锈钢细长轴加工精度。
三、加工不锈钢细长轴的新工艺
1.刀具材料
不锈钢细长轴塑性大,表面加工硬化严重,加工时切削力大,加工切削温度大,刀具易磨损。刀具材料应选择热硬性高、耐磨性高、抗热振动好的材料。粗加工:选用下列硬质合金牌号:YS2、YG8N、YG640、YG530、YG8A等。因为它们耐磨性、抗振性、抗冲击性、抗热振性好材料。精加工:选用YN10、YM10、YN05等。而YN10、YM10具有极好耐高温性和抗粘结性能,特别适合表面粗糙度小的不锈钢细长轴的加工,而YN05的硬度、耐磨性是硬质合金中最高的,耐磨性接近陶瓷。
2.刀具几何参数
(1)前角和前刀面的选择。不锈钢塑性高,加工硬化严重,宜选取300-350大前角和较小负倒棱,在保证刀刃前强度的前提下又使刀刃锋利,降低切削力,减少工件加工硬化和变形。(2)主偏角、刃倾角、刀尖圆弧半径的的选择。加工不锈钢细长轴径向力小的特点,宜选用930主偏角,100-150的刃倾角和较小刀尖圆弧半径。(3)后角和副偏角的选择。因为减小加工硬化,减小刀具与工件的摩擦,延长刀具使用寿命,粗加工宜选取较大的后角和副偏角,精加工因为提高工件表面质量,减少切削振动,宜选用较小后角和副偏角。(4)断屑槽的选择。为保证切削时良好断屑,采用先进的机夹双层刀片断屑台来断屑。刀具不需要磨断屑槽,就解决因磨断屑槽而降低刀具强度的问题,同时又充分利用刀具,减少刀具刃磨辅助工时,提高刀具利用率。断屑台位置可调整,排屑流畅,断屑台形状呈C形。(5)粗车刀几何角度。主偏角750副偏角100-200前角200-250,后角60-80刃倾角10-40刀尖圆弧半径0.3mm-0.5mm,负倒棱0.2mm-0.4mm。该刀具特点:前角较大,切削轻快,切削力小,减少加工硬化。较大的主偏角和刀尖圆弧半径相结和,减少径向切削力,防止工件弯曲。负倒棱与小刃倾角,可提高刀尖强度。(6)精车刀几何角度。主偏角900-930;副偏角40-60;前角250-300;后角40-60;刃倾角100-150。较小刀尖圆0.1mm-0.2mm;负倒棱0.05mm-0.15mm。后刀面磨出为0度的抗振阻力刃带。该刀具特点:大前角和小负倒棱香配合,刀刃锋利,减少工件塑性变形,大主偏角消除了径向切削力对工件的影响,较小副偏角和修光刃约为0.5mm-1mm,保证已加工表面质量。
3.切削用量
粗车时:切削速度15-20m/min,进给量0.3-0.6mm/r,背吃刀量1-2mm,粗车时,切削力大,切削热高,宜选取较底切削速度,保证刀具耐用度,减小磨损,采用中等进给量和较大进给量,提高生产效率。
精车时:切削速度60-80m/min,进给量0.1-0.2mm/r,背吃刀量0.3mm,精车时,选取较大切削速度,克服积屑瘤的生成,保证加工表面质量,进给量不宜小于0.1mm/r,否则会加快刀具磨损,背吃刀量应大于加工硬化层,否则会切不进,也会加快刀具磨损。
4.其它辅助措施
(1)采用长方形加宽度三爪跟刀架(宽度是普通跟刀架2-3倍),使工件刚性增加数倍。(2)采用采用左偏刀,切削时反向走刀,使工件受轴向拉力,可有效防止工件弯曲变形。(3)采用先进活络夹紧装置消除工件因受热膨胀所引起的弯曲变形。用该装置锁紧工件后结合左偏刀,使工件产生轴向拉力,当工件受热弯曲变形时,以消除工件的热弯曲变形。(4)切削液采用极压乳化液。(5)刀面均用油石修磨,降低刀面表面粗糙度。
四、结论
1.采用先进的双层机夹和断屑台的刀具,合理的刀具几何参数有效解决不锈钢材料切削中断屑和排屑困难,减少切削力,提高表面质量,大大降低刀具磨损。
2.采用先进的活络夹紧装置和左切刀能解决细长轴因弯曲变形形成“鼓形工件”等问题。
参考文献:
[1]实用金属切削刀具.机械工业出版社 .
不锈钢材料范文2
【关键词】 实验分析 不锈钢 电极材料 高温动态铝液 腐蚀现象
在液晶显示行业，产品制作工艺过程中材料比较容易出现腐蚀现象，比如现代很多LCD产品都或多或少受到不同程度的腐蚀，有些工厂可能会因此遭受较大的经济损失，而且此腐蚀现象不受控制，工厂生产时可能一粒不出，也可能达到100%的比例。所以必须找到电极材料在高温环境下的防腐蚀措施，降低电极材料的腐蚀率，提高工厂经济效益。这里我们通过对不锈钢电极材料在高温动态铝液中的腐蚀现象对其进行有效的评估和验证，进而解决电极材料的腐蚀问题。
1 金属材料高温氯腐现象
金属材料在常温或者温度高于露点温度或者高于氯盐熔点温度时并不会发生腐蚀现象，只有在温度升高到一定程度时才会发生腐蚀现象。这种腐蚀与温度的关系是，温度升高后腐蚀速率先升高然后在某一温度值达到最高值，而后随着温度的升高，腐蚀速率降低。高温率腐蚀的速率与温度的关系是先随着温度升高而升高，达到一定的峰值后，会随着温度的升高而下降。另外，铝液腐蚀一般具有选择性，这种选择性腐蚀在腐蚀界面向金属基体的方向上，靠近腐蚀界面的合金中铬铁的含量比基体中的低。去掉表面氧化层后，金属表面呈网状结构。金属材料的抗腐蚀能力比较差，特别是在高温铝溶液中比在空气中腐蚀更加严重。
不锈钢电极材料在高温动态铝液中的腐蚀一般有两种形式，第一是在固-液发生的化学反应，进而腐蚀金属表面;第二种是合金浸润与液态金属发生的反应，而且与固态金属表面形成内反应而发生的腐蚀现象。在共晶温度下，铁在铝液中的极限浓度为0.03%。铁基合金在铝溶液中发生浸润现象，经过化学吸附作用，化学反应伊始会形成FeAl3，穿过FeAl3分子层时会生成合金扩散，在这种环境下铝原子与铁发生相应的反应，这时扩散层也会发生相应变化，铝原子在浓度、梯度的作用下穿过扩散层，FeAl3会转变成Fe2Al5。当溶液中的铝与固态的铁基接触时，会产生互扩散现象，而且随着铝溶液中铁量的上升，形成FeAl3，而后铁及附近的温度会下降，FeAl3会停止向铝生长并附集在铁基表面。而形成的Fe2Al5结构比较特殊，会形成柱状晶体，与此同时它会沿铁基快速生长，通过FeAl3向铝液中扩散，在这种环境下铝的的固溶体区域消失，这种流动加速腐蚀。下面我们以实验的方式进行具体分析。
2 实验分析
2.1 实验方法
选用1Crl8Ni9Ti作为实验要研究的已经被腐蚀的不锈钢电机材料，利用SEM组织观察方式对其进行研究、分析。
2.1.1 泵的电极结构分析
电磁泵的电极结构比较简单，主要有极柄、极芯、耐火材料、电极套等几部分组成，极柄左端与导线相连，必要时接散热片，处于室温区。右端与电极套相连处于高温区。导电胶层材料具有良好的导电性高温抗热震性;耐火材料的作用是将高温与电极套隔离，从而起到保护电极的作用。
2.1.2 实验方法
材料的准备工作，首先准备一些废弃的不锈钢电极材料，利用线切割下一段半圆柱的试样;再对试样做一些加工处理，研磨、抛光、腐蚀剂，腐蚀剂有水、氯化氢、三氯化铁等。腐蚀后进行扫描观察。
2.2 结果
金属材料的铝液腐蚀实质上是铁与铝原子的相互作用，如果忽略温度不计，这种腐蚀环境可以视为在平衡条件下进行。如图一。
分析图中各个变量之间的关系，不难发现，随着铝量的增加，铝原子会在a-Fe溶解中的的溶解度随着温度的变化也会发生相应的变化，在一定的温度下铁原子会发生变化，在不同的温度下，铝原子在铁中以不同的形态存在。铝量增加到一定的程度，溶液会出现双相区和液相区。在温度为665摄氏度的环境下铝与铁形成共晶，在共晶温度下，铁在铝液中极限浓度为0.03%，这时铁原子在铝液中的溶解度比较小，所以，铁原子在铝液中扩散不应视为铝腐蚀的主要原因。
而在平衡状态下会发生浸润现象。然后铝原子化学吸附并产生化学反应，在铁铝化合物中形成一种热最低现象，然后溶液中的铁铝原子通过FeAl3，而且他们在分子层相互作用，在这种情况下扩散层发生相变。而又因为FeAl3相的不均匀性，所以在相变的过程中使得部分地方的铁基体暴露于铝液环境下而再次受到腐蚀。
2.3 SEM组织观察
通过SEM组织观察，我们可以发现铁基的腐蚀界面为一条直线，腐蚀界面是一个区域，这个区域比较窄，不锈钢中发黑的地方为硫化夹杂物，颜色较浅的铝掩盖住颜色较深的不锈钢，从这个现象中我们不难看出不锈钢是在铝液浸入时发生腐蚀反应的。在电极材料的SEM组织进行能谱分析，发现铝基体到不锈钢机体的过程中，不锈钢被腐蚀，并在铝中存在富铁区域，从此现象中我们可以分析得出该点处于被铝液腐蚀掉的不锈钢周围，这一小块还没有被完全腐蚀的不锈钢，在铝铝溶液中发生反应;另外一个点位于不锈钢比较深的部位，这就说明不锈钢的腐蚀不是一蹴而就的，而是一个缓慢的过程。
3 腐蚀机理分析
假设腐蚀过程只发生在固液环境下，不锈钢表面应该被铝液逐渐腐蚀掉，铝液界面应该是平坦的，而且在过渡层不锈钢的扩散下呈均匀分布。通过SEM分析得知不锈钢电极材料在高温动态铝液中的腐蚀现象需要一个缓慢的化学反应周期，他不会一接触到铝溶液就迅速腐蚀，它是在不锈钢跑落掉入铝液中缓慢腐蚀。再结合铝-铁腐蚀研究分析，加上热力学的影响，铝液逐渐侵蚀不锈钢，并慢慢包围它。在此过程中会发生固溶效应，随着固溶效应深入而发生化合反应，进而生成Fe2Al5。
4 结语
通过实验我们发现不锈钢在铝溶液中受铬元素的抑制以及动态铝液的冲涮，产生较薄的金属间化合物膜。然后根据不锈钢在铝液中的腐蚀机理找到不锈钢抗铝溶液腐蚀的主要思路是在不锈钢和铝溶液间加一层屏蔽层，比如涂层、镀层等，这种屏蔽层和金属材料基体之间的结合强度高，能够阻止高温下铝液腐蚀。
参考文献：
[1]张国伟，侯华，毛红奎.不锈钢电极材料在高温动态铝液中腐蚀机理研究[J].热加工工艺2008，37（7）：163-164.
[2]，李风，张仁元，陈枭.毛凌波Al-Si相变材料与金属容器的相容性及防护涂层的研究[J]-广东工业大学学报 2009，15（3）：148-149.
[3]程晓敏，谭永刚，吴兴文.Cr20 Ni80合金在液态Al-Si合金及Al-Si-Cu-Mg-Zn合金中界面腐蚀研究[J].材料热处理学报 2010（11）：369-370.
不锈钢材料范文3
【关键词】 不锈钢；技术；焊接
1.特点分析
不锈钢复合钢板通常是由较厚的珠光体钢做基层和较薄的奥氏体不锈钢、奥氏体—铁素体双相不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢，以及沉淀硬化型不锈钢等复合而成。覆层为奥氏体不锈钢、奥氏体—铁素体双相不锈钢、铁素体不锈钢具有比较高的耐蚀性。当水中含有氯离子时，这类钢比马氏体型不锈钢抗点腐蚀能力较好，双相不锈钢的点腐蚀倾向比纯奥氏体不锈钢大，这是因为两种组织电位不同所致。铬（Cr）、钼（Mo）含量较高的不锈钢耐蚀性较好，这些元素既加强了钝化膜，又抑止产生点蚀，特别是钼元素是抑止点蚀溶解的合金元素。铁素体不锈钢抗应力腐蚀能力强于奥氏体不锈钢。而奥氏体不锈钢在水工金属结构中使用最为广泛。覆层为马氏体不锈钢、半铁素体不锈钢以及沉淀硬化型不锈钢，主要用于硬度、强度要求高，具有耐磨性要求的地方，但是水中含有氯离子或水中的PH值偏小的水域慎用。
不锈钢覆层较珠光体钢基层具有不同的金相组织、低的热导率、高的电阻和较大的热膨胀系数等，还存在熔点、比热容、电磁性的差异。由于不锈钢复合钢板覆层和基层存在交界线，所以焊接时存在基层、过渡层和覆层等焊接特点之分，针对不同的层采用不同焊接方法、焊接热输入、焊接材料等。而不锈钢在做焊后消应热处理时，要注意避开不锈钢的晶间腐蚀 “危险区温度”——对铁素体不锈钢或马氏体不锈钢危险温度为400℃～600℃，而奥氏体系不锈钢则为450℃～850℃。所以要尽量避开危险区温度加热或不能在该区段停留时间过长。且采用比珠光体类钢要小的焊接热输入焊接，尽量减小不锈钢热影响区的过热。
2.焊前准备
不锈钢复合钢板的下料和焊接坡口加工，应优先选用机械加工方法，如刨边机、铣边机、单臂刨、剪板机等下料和加工焊接坡口。当采用等离子弧切割、氧熔剂气割或碳弧气刨等热加工时，则必须去除覆层下料坡口表面的氧化层、过热层和渗碳层。
这样的坡口型式其目的是在焊接过程中，当采用碳弧气刨清根时，可以防止碳筋棒电极对不锈钢覆层渗碳，导致该处高碳马氏体组织的产生，从而防止裂纹的出现。
焊接前应采用机械方法、加热烘烤法及有机溶剂（如丙酮、酒精、香蕉水等），清除焊丝表面和焊接坡口及坡口两侧20mm以上范围内的油污、水渍、锈迹、氧化膜及其它污物。多层多道焊时，必须清除前道焊缝表面的熔渣和缺欠等。
3.焊接特性
不锈钢复合钢板焊接材料选用：对基层珠光体钢（σb≤600MN/m ）采用等强原则选取。覆层不锈钢采用等耐蚀性原则选取，且宜为低碳、超低碳以及含有钛（Ti）、钼（Mo）元素的焊接材料。譬如，单相奥氏体不锈钢06Cr19N10焊接覆层时应选用Cr18-Ni8型焊接材料，这样可以保证焊接接头的耐蚀性要求。过渡层焊接应选用高铬高镍的Cr25-Ni13型或Cr25-Ni20型焊接材料，这样可以降低或消除熔化线上的脆化区，即可用不锈钢覆层母材的铬当量和镍当量通过Schaeffler（舍夫勒）组织图等预测焊缝金相组织来选取焊接材料，这样可防止基层焊缝对覆层的稀释，使过渡层出现马氏体组织，从而引起过渡层脆化而产生裂纹。
珠光体钢基层焊接推荐采用焊条电弧焊、埋弧焊和CO2气体保护焊。不锈钢覆层和过渡层，推荐采用氩弧焊、焊条电弧焊或埋弧焊。
不锈钢覆层不应有电弧或硬物击伤。前者会导致不锈钢金相组织改变，后者会引起冷加工硬化，两者都会使击伤处的腐蚀电位降低，使该处腐蚀加速，耐蚀性降低。在施焊时，为了防止对母材电弧击伤，导致腐蚀电位降低，所以焊接电缆、焊枪等必须绝缘良好。
在用珠光体类，即低碳低合金钢焊条定位焊时，注意不要熔敷到不锈钢覆层，不然将对覆层内的铬、镍含量导致稀释，由Schaeffler（舍夫勒）组织图知道，将会出现马氏体组织，加之若使用碳弧气刨清除定位焊和焊缝背缝清根时，将会对覆层及其稀释层渗碳，从而出现高碳马氏体而使焊缝产生裂纹，对此，应采用砂轮打磨等机械方法把稀释层和渗碳层清除，才能继续焊接。
不锈钢复合钢板的焊接一般应先焊基层，待基层施焊到离基层和覆层交界线2mm～3mm时停止焊接，经清根及规定的质量检验项目检验合格后，再焊过渡层（该过渡层厚度不小于5mm），最后焊接覆层。当施焊位置不允许时，亦可先焊覆层，再焊过渡层，最后焊基层，但在这种焊接顺序下，基层的焊接，须用与过渡层焊接相同的不锈钢焊接材料，即Cr25-Ni13型焊接材料；亦可在过渡层上焊接纯铁素体不锈钢焊接材料，即Cr25-Ni20型焊接材料过渡，该过渡层厚度应不小于5mm厚，才能用低碳钢或低合金钢焊条或焊丝焊接。
双相不锈钢的耐蚀性和力学性能除受化学成分的影响，主要取决于其合理的高温铁素体δ相和奥氏体γ相之比。水工金属结构一般耐蚀性要求δ/γ的比值控制在5%左右。因此，焊缝能否保持这种合理的相组织比值是焊接双相不锈钢的关键问题。根据Fe Cr Ni三元合金相图，由图可知，双相不锈钢在刚凝固结束时的组织为单相δ铁素体。奥氏体γ相是在随后的冷却速度过程中温度低于1300℃后由相晶粒边界形核和生长，即发生δ相γ相的转变形成的。它的形态和数量除与化学成分有关外，主要取决于冷却速度。随着冷却速度的增加，γ相的含量减少。当焊缝成分与母材相同时，冷却后焊缝组织中γ相的含量较少，而δ相的含量可能会超过80%。过高的δ相含量会导致焊缝韧性下降，氢脆敏感性增加。因此，为了得到合适的δ/γ比值的焊缝组织，可以根据Schaeffler（舍夫勒）组织图、
Schaeffler组织图
Delongdiagram（德龙）图及美国焊接研究会公布的WRC1992组织图，通过铬当量和镍当量预测焊缝的室温组织。
Fe-Cr-Ni三元合金相图
4.焊接去应力处理
不锈钢复合钢板通常不做焊接后去应力处理。若采用焊后去应力热处理，应在焊接基层之后、在焊接过渡层和覆层之前进行。这样可以减小由于覆层和基层的热膨胀系数不同而导致新的应力产生，也防止其热膨胀系数不同导致覆层和基层的热处理分层。同时，在进行焊后热处理时，应避开铁素体不锈钢或马氏体不锈钢脆化温度区间400℃～600℃和奥氏体系不锈钢脆化温度区间450℃～850℃，可采用低温热处理或高温热处理时在脆化区间范围内激冷，如水韧处理。而采用焊后爆炸去应力处理时，也应在焊接过渡层和覆层之前进行。焊后爆炸去应力处理是通过材料的塑性变形原理来削平焊接残余应力峰值，相当于给焊件一个预拉伸，虽然应力下降了，但同时材料的脆性倾向也增加了。由于基层和覆层的材质不同，也就是两者的塑性变形情况也不一样。若采用爆炸去应力处理两者变形速率不一致，会出现新的内应力，甚至会导致覆层与基层剥离分层的可能。
不锈钢材料范文4
外包材料分为混凝土和砂浆两种，底部外包材料厚80mm，两侧外包材料厚60mm(图略)，大楼楼板主要为现浇钢筋混凝土楼板。混凝土楼板各层厚度均为120mm，主筋为双股圆钢扭制，直径5mm，间距100mm；分布筋采用三角形拉结，直径2.5mm，三角形边长分别为100mm、112mm、112mm(图略)。
钢材锈蚀的检测历史建筑
由于建成历史久远，其钢结构及混凝土中的钢筋留存至今面临的主要问题是受环境因素影响而存在的不同程度的锈蚀问题。的钢结构出现的锈蚀很容易会被观察到，而被包裹在混凝土结构中的型钢或钢筋的锈蚀，如果严重的话会铁胀显现出来，即钢材表面因锈蚀而产生体积变化使混凝土保护层胀裂的现象(图5)；而一般的锈蚀如果不凿除混凝土表面的保护层是无法被观察到的，而采用钢筋锈蚀仪可以在不打开混凝土表面的情况下检测钢筋的锈蚀状况。本案例为确定大楼混凝土构件内部钢筋的锈蚀概率，现场采用瑞士CANIN钢筋锈蚀测定仪对部分混凝土构件进行了钢筋锈蚀概率抽样检测。本次钢筋锈蚀概率检测主要采用铜/硫酸铜电化学测定法，检测结果的钢筋锈蚀如图略。根据《建筑结构检测技术标准》(GB/T50344-2004)中规定的混凝土中钢筋锈蚀状况判别标准(表1)，同时参考美国ASTMC856评判准则(表2)，综合分析判别结果（表略）。根据构件所处的环境不同及外观的差异分类，测区能代表不同环境条件和不同锈蚀锈蚀的外观表征。1#测区楼板位于地下室，周边环境较为潮湿；3#测区处有较明显的外墙渗水痕迹，说明混凝土材料受流水侵蚀使钢筋出现不同程度铁胀和锈蚀；其他的测区楼板构件所处的环境干燥，外表无细裂缝，说明该状态下构件即便是留存至今，其锈蚀概率也很低。
钢材强度的检测
表面硬度法测试钢材强度历史建筑的改造维修必须了解其主要承重材料的强度，因此，对于钢结构，检测工作必须测定其钢材的强度，当然最直接最准确的方法是截取其结构中的某段钢材，但历史建筑的检测应尽量不破坏其结构而应采用无损检测。根据《建筑结构检测技术标准》(GB/T50344-2004)、《黑金属硬度及强度换算值》(GB/T1172-1999)，本案例现场采用HL-300里氏硬度计对大楼结构构件的钢材抗拉强度进行现场抽样检测，代表性的测区检测结果详见表4。根据现场抽检结果，该大楼结构构件钢材推定抗拉强度虽然离散性较大，但基本都达到Q235级强度要求。3.2钢材表面锈蚀度的检测如果钢材表面出现了一定的锈蚀，其强度就会受影响，而现场检测所得的强度往往是不考虑其锈蚀的状态的。因此，对年代久远的历史建筑在计算其结构承载力时，检测人员一般会根据经验对所测得的强度进行折减，但折减系数的确定往往没有可靠的定量数据。本案例我们将钢材锈蚀度进行定量测定，从而对结构计算时钢材折减系数的确定提供了依据。为确定大楼承重钢构件的表面锈蚀率，现场抽取部分钢结构构件，采用打磨表面除去锈蚀层并分别测量打磨前后钢构件截面厚度变化率的方式，对该钢构件的表面锈蚀度进行测定。代表性的测区检测结果见表5。根据现场所有测区的检测结果，目前钢梁的锈蚀度为1.0%～7.2％，平均锈蚀度为2.5%，结构计算可依据此结果进行钢材强度折减。
不锈钢材料范文5
1抗菌不锈钢概念及分类抗菌不锈钢指的是在某种成分的不锈钢中加入适量有抗菌效果的化学元素（如铜、银），经抗菌性处理后，使它具有稳定的加工性和良好抗菌性的一种新型不锈钢［3］。抗菌不锈钢有不同的分类方法，以制造方法分类，可分为：表面涂层抗菌不锈钢、复合抗菌不锈钢板、表面改性抗菌不锈钢及整体添加抗菌元素的抗菌不锈钢；以添加抗菌元素的种类可分为：含铜抗菌不锈钢、含银抗菌不锈钢、含锌抗菌不锈钢以及含其他合金的抗菌不锈钢；还可以以不锈钢本身的类别来分类，比如铁素体抗菌不锈钢、奥氏体抗菌不锈钢等。笔者主要讨论第一种分类方法。
1．1表面涂层抗菌不锈钢在不锈钢表面涂覆具有抗菌性能的金属，或者涂覆具有抗菌性能金属与其他金属元素的合金，然后经过合适的热处理，使抗菌金属元素在不锈钢表面均匀析出，从而可使该种不锈钢具有良好的抗菌性能。涂层的结合力以及持久抗菌性能是研究涂层抗菌不锈钢要解决的关键问题。表面涂层抗菌不锈钢分为有机涂层和无机涂层两种。1）有机涂层抗菌不锈钢：在不锈钢表面涂覆含有有机抗菌药剂的涂料，可赋予不锈钢抗菌性能［4］。2）无机涂层的抗菌不锈钢：以铜、银、锌及与其他元素，如稀土类金属形成的合金，或者具有光催化活性的钛形成的氧化物，作为涂料［5］。
1．2复合抗菌不锈钢板复合抗菌不锈钢板是把不锈钢板和具有抗菌性能元素的钢板复合到一起，这样就能把不锈钢材料良好的力学性能和抗菌材料优异的抗菌性能结合到一起，并且最大限度地降低了抗菌元素高昂的成本。这样的复合抗菌不锈钢板可以做成多层，其抗菌性能优良，是现阶段发展应用抗菌不锈钢材料可取的方法之一［6］。
1．3表面改性抗菌不锈钢通过热处理或离子溅射的方法在普通不锈钢表面渗入铜、银、锌或钛元素而赋予普通不锈钢抗菌性能［7］，比如离子注入技术。离子注入是将加速到一定高能量的离子束注入固体材料表面层内，以改变表面层物理和化学性质的工艺。通过离子注入法制备抗菌不锈钢，在控制抗菌金属离子的掺杂深度和浓度方面具有明显优势［8］。
1．4添加抗菌元素的抗菌不锈钢在冶炼不锈钢时，将抗菌金属元素作为合金成分在适当的时候加入不锈钢中，在经过锻造、轧制以及合适的抗菌热处理后，使抗菌金属元素均匀地在不锈钢基体内析出，从而使不锈钢获得优异的抗菌性能［9］。形成的抗菌相的形态、大小，尤其是在基体中所占的体积分数都会对不锈钢抗菌性能产生较大影响。因此，需要寻求合适的锻造和轧制工艺，尤其是适当的热处理工艺。在不锈钢中添加Cu、Ag、Zn、稀土元素Ce等及它们的合金对细菌都具有良好的抑制或杀灭效果。就其安全性和抗菌性综合考虑，以Ag为最佳，其次是Cu和Zn［10］。
1．4．1添加铜元素在不锈钢中添加适量的铜，经过轧制处理，再经合适的热处理，使铜在不锈钢基体中均匀析出，从而制得含铜抗菌不锈钢。此种抗菌不锈钢抗菌性能一般与铜的析出量成正比，但其耐腐蚀性随着铜含量增加而略有下降［11－12］，应同时权衡这两个方面，以达到较好的综合性能。表1～表3分别是含铜的铁素体、奥氏体、马氏体不锈钢的化学成分［13］。
1．4．2添加银元素银能够显著改善不锈钢的抗菌性能，在不锈钢中加入少量的银，就能得到比较好的抗菌效果，但银在不锈钢的其他合金中难以固溶，影响不锈钢的成形，因此目前在不锈钢中加入银还比较困难。表4～表6为含银铁素体、马氏体和奥氏体抗菌不锈钢的化学成分［14］。稀土铈能显著提高不锈钢的耐蚀性、塑性、抗拉强度等各项性能［15］，研究了含铈的10Cr17抗菌不锈钢的性能，发现与含铜抗菌不锈钢相比，它无需时效热处理就具有优异的抗菌性能，制备工艺相对于含铜抗菌不锈钢要简单［16］。中国是稀土资源大国，开发具有中国资源特色新型高品质稀土类抗菌不锈钢很有意义。在奥氏体不锈钢中添加氮元素，不但能够提高不锈钢的抗菌性能，而且还能增强其耐腐蚀性［17］，这就能解决奥氏体不锈钢中加铜耐腐蚀性下降的问题，是一个很好的研究方向。在以上分类中，从抗菌不锈钢的长远发展来看，整体添加抗菌元素的抗菌不锈钢具有显著优点。从抗菌性能上说，因为其是在冶炼过程中，也就是钢还是液态钢水时，就加入了抗菌元素，此时钢水的动力学条件非常好，等到钢水凝固以后，抗菌元素就比较均匀的分布在整个不锈钢基体内，而不是只在表层或者某一层才分布着抗菌金属元素，这样形成的抗菌不锈钢在每个位置上都有抗菌性能。在长期的使用过程中，即使其表面受到比较严重的磨损时，也依然能够保持良好的抗菌性能。从成形上来说，亦因为其在液态时就加入了抗菌元素，所以与生产其他常规不锈钢一样，比较容易的得到尺寸较大的且形状不同的板、管材料［18］。但此种方法加入的银、铜以及稀土等贵金属相对比较多，所以提高了其成本，这也是整体添加抗菌元素类抗菌不锈钢目前没有快速发展的一个原因。另外，加入这些贵金属对不锈钢的成形有一定的影响，比如铜元素会使铸坯在连铸和轧制时形成微裂纹。
2抗菌不锈钢的抗菌机制
不同的抗菌元素其抗菌效果不同，当与细菌接触时，Cu、Ag、Zn以及新研究的稀土金属，其金属离子会进入细菌的细胞内，通过和细菌中的酵素结合从而使细菌丧失活性，发挥良好的抗菌效果。
2．1表面涂层抗菌不锈钢抗菌机制有些材料比如氧化钛，当光（太阳光或照明光）照射在其表面时，空气中的氧或水分会在这些材料上形成活性氧的成分，从而将有机物质（比如细菌）氧化分解，从而达到抗菌效果，通常称其为光触媒。由此方法生产的不锈钢板叫做光触媒不锈钢板。这种不锈钢板具有较好的抗菌防污功能，目前被认为较好的且已有应用的光触媒材料是氧化钛（TiO2）。银离子抗菌涂层是含有银离子的沸石粒子与聚酯或环氧树脂的混合物。银离子具有很强的抗菌能力，能够抑止杆菌、真菌、霉菌及其他细菌的生长。材料在使用中会受到各种自然或人为条件的破坏，这对表面涂层抗菌不锈钢影响较大，涂层的厚度和使用中的受磨损程度都会严重影响涂层的有效期，从而影响抗菌不锈钢的寿命。另外，复合抗菌不锈钢板、表面改性抗菌不锈钢与金属离子抗菌涂层机制比较相似，只是抗菌元素的加入方法与形式不太相同。
2．2加铜抗菌不锈钢抗菌机制加铜抗菌不锈钢的机制是在不锈钢的冶炼过程中以合金的形式加入铜，铜元素具有抗菌效果，经过合适的抗菌处理后，就会在不锈钢中析出ε－Cu相，并且这些ε－Cu相高度弥散分布，从而赋予不锈钢抗菌能力［19］。不锈钢具有抗菌能力的必要条件是：不锈钢中存在抗菌相，抗菌相比较细小、弥散的分布。所以不锈钢必须经过合适的抗菌热处理，没有经抗菌处理的不锈钢，或仅仅作了固溶处理而未时效处理的不锈钢，大多没有明显的抗菌效果。
2．3加银抗菌不锈钢抗菌机制从抗菌性能上考虑，目前发现的抗菌效果最好的元素是银，其抗菌机制有两种观点：一种观点是离子溶出说，从抗菌剂中溶出的银离子会与细菌的细胞膜及膜蛋白质结合而破坏细菌的立体结构，当酶蛋白沉淀或丧失活性、能量和呼吸代谢被迫终止或中断时，病菌的生长和繁殖得到抑制；另一种观点是活性氧说，通过可见光而产生的活性氧有杀菌效果。3抗菌不锈钢的制备整体添加抗菌元素的抗菌不锈钢的制备工艺与一般的不锈钢工艺流程基本相同，所不同的是，抗菌不锈钢在冶炼过程中加入比传统不锈钢更多的某种元素，即抗菌元素，然后对不锈钢进行特殊的热处理（抗菌处理），使不锈钢基体中均匀地弥散分布着可产生良好抗菌效果的抗菌元素析出物，从而达到抗菌的效果。比如含铜抗菌不锈钢的工艺是：经转炉或电炉、二次精炼冶炼出成分合格的不锈钢水，并适时加入比传统含铜不锈钢多0．5％～1．0％的铜，然后经过热轧或冷轧及抗菌处理，即可得到不锈钢基体上均匀弥散分布的铜析出物的、抗菌效果良好的含铜抗菌不锈钢［20］。其中，抗菌处理是一个关键问题，要不断寻找最佳的抗菌处理方法。一般抗菌处理包括固溶处理和时效处理（有些不需要实效处理就可抗菌），而合适的温度和处理时间又是其中的关键。含铜抗菌不锈钢：在500～800℃进行抗菌热处理，在基体中可获得体积分数为0．2％的富铜抗菌相；500～900℃时效处理后，在900～500℃冷却，冷却速度低于10℃／min时，在基体中可得到体积分数为0．2％的弥散分布的富铜抗菌相。含铜铁素体、奥氏体、马氏体不锈钢的最佳热处理温度范围分别是500～800、600～900、550～850℃。在此温度范围，可以得到各自抗菌效果最佳的不锈钢［21］。冯晓钰［2］对含铜奥氏体不锈钢进行了不同的抗菌处理，在1050℃固溶处理，在400～900℃时效处理，发现低温长时处理的样品析出相明显要比高温短时处理的细小弥散得多，其抗菌性能更好一些。含银抗菌不锈钢的处理方法与含铜抗菌不锈钢类似，也是在冶炼时加入银，控制连铸速度等相关工艺。得到冷轧板后在不同的退火温度范围退火后就能得到一定的抗菌性效果。对于含银奥氏体不锈钢，其退火温度选为1000～1200℃，铁素体不锈钢选为800～1100℃，马氏体不锈钢选为750～1000℃。抗菌元素的加入形式也很重要，可以单独加入也可以合金的形式加入。宝钢将铜和银按一定比例熔炼制成中间合金，再将其作为一种配料加入到铁素体抗菌不锈钢的原料中，使得到的抗菌不锈钢既有好的热塑性，又有好的抗菌性［22］。太钢从成分设计和热连轧制加热温度控制两方面成功开发了一种含铜铁素体不锈钢钢带，在含铜铁素体不锈钢冶炼时加入Al、Ni、B、稀土等微量元素，并降低热连轧制加热温度，解决了裂边问题，成功进行了批量生产［23］。
4存在问题
抗菌不锈钢发展很快，但仍然存在很多问题。在冶炼过程中就添加抗菌元素银和铜的抗菌不锈钢虽然抗菌效果明显且抗菌寿命长，但其在轧制时表面容易开裂，影响其综合性能，而且此种抗菌不锈钢会因为不锈钢表面的钝化膜而使铜和银离子难以在其表面溶出，影响抗菌效果。如何使不锈钢表面的抗菌元素均匀、细小且弥散的分布，能长期提供很好的抗菌离子，这是研究和生产抗菌不锈钢的一个关键问题。银的晶格结构与不锈钢差别较大，所以它难以在不锈钢的合金中固溶，容易在晶界析出，这样抗菌相析出的就不均匀，影响其抗菌效果［24］。添加抗菌元素有时会影响不锈钢的其他性能，比如奥氏体不锈钢中加铜会使其耐腐蚀性下降，因此要综合考虑抗菌不锈钢的性能。添加过多抗菌元素会对不锈钢冶炼工艺提出更高的要求，比如连铸速度、冷却速度都要适当。
不锈钢材料范文6
论文关键词：不锈钢切削加工；切削参数；合理选择
1 不锈钢切削加工的实际特点
1.1 具有很强的加工硬化趋势，极易磨损刀具
大部分不锈钢材料（马氏体类不锈钢例外）具有很强的加工硬化趋势，同时，因为加工硬化层具有很高的硬度（通常高于原有硬度2倍左右，表面硬度HV能够达到400-570kg/mm2）。不同的切削条件与不锈钢工件材料，会让加工硬化层深度从数十μm一直深入到数百μm（通常为100μm-200μm）。
1.2 切屑不易折断或者卷曲
切削过程中切屑不易卷曲和折断。特别是镗孔、钻孔、切断等工序的切削过程中，排屑困难，切屑易划伤已加工表面。在数控机床上切削不锈钢时，断屑与排屑是重点考虑的问题。
1.3 切屑具有很强的粘附性，极易造成刀瘤
不锈钢材料具有很高的韧性，尤其是对其它金属材料具有较强的亲和力，加工过程非常容易造成刀瘤。
1.4 “三高”（高温度、高硬度、高强度）不易分离切屑
不锈钢的特性之一就是高温度、高硬度、高强度。例如温度维持在700°C的奥氏体类不锈钢的机械性能仍不会显著降低。
2 合理选用加工刀具
合理选用加工刀具是进行不锈钢材料加工的重要先决条件。不锈钢加工刀具的必须具有以下特点：较高的强度、硬度、韧性、耐磨性以及较低的不锈钢亲和力。
常用的刀具材料有硬质合金和高速钢两大类，形状复杂的刀具主要采用高速钢材料。由于高速钢切削不锈钢时的切削速度不能太高，因此影响生产效率的提高。对于车刀类较简单的刀具，刀具材料应选用强度高、导热性好的硬质合金，因其硬度、耐磨性等性能优于高速钢。常用的硬质合金材料有：钨钴类（YG3、YG6、YG8、YG3X、YG6X），钨钴钛类（YT30、YT15、YT14、YT5），通用类（YW1、YW2）。YG类硬质合金的韧性和导热性较好，不易与切屑粘结，因此适用于不锈钢粗车加工；而YW类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性和抗氧化性能以及韧性都较好，适合于不锈钢的精车加工。加工1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时，不宜选用YT类硬质合金，由于不锈钢中的Ti和YT类硬质合金中的Ti产生亲合作用，切屑容易把合金中的Ti带走，促使刀具磨损加剧。
3 合理选择刀具几何角度
合理选择刀具几何角度非常重要，其切削部分的几何角度直接影响着不锈钢工件进行切削加工时的切削力、表面粗糙度、加工硬化趋势、生产率、刀具耐用程度等诸多方面。合理选择刀具几何角度不仅可以提高工件的加工质量和加工效还可以显著降低加工成本（如降低刀具的更换频率和废品率等）。
3.1 合理选择前角
进行不锈钢切削时，应该在不降低刀具强度的前提之下，适当提高前角 。刀具前角的适当提高会降低刀具的塑性变形能力、切削热以及切削力，加工硬化的趋势也会随之减轻，相应地，刀具耐用度便会显著提高。综合看来，通常情况下刀具前角保持在12°-20°为最佳，具体角度根据实际需要来调整。
3.2 合理选择后角
在弹性与塑性两方面均高于常规碳素钢的不锈钢，进行切削时，如果刀具后角 过小，会增加车刀后角与切断表面的接触面积，此时，摩擦高温区集中于车刀后角部位，刀具的磨损会显著加快，并且工件的表面光洁度会显著降低。因此，进行不锈钢工件切削时，车刀后角 应该大于车削普通碳钢时的角度，但是不可以过大，因为过大的后角会导致刀刃强度地急剧下降，刀具的耐用度得不到保证。所以，刀具后角保持在6°-10°之间为最佳。
3.3 刃倾角
由于采用较大的前角，刀尖强度会有所削弱。为增强刀尖强度而又不使背向分力增加过大，刃倾角宜取较小数值，一般为-5°至 -15°，连续切削时取较大值，断续切削时取较小值。
4 合理选择切削用量
合理选择切削用量直接影响着不锈钢加工的效率与质量，所以，在合理确定刀具类型和刀具几何角度之后，必须要科学合理地确定切削用量。
合理选择切削用量时应该注意以下几个问题：首先，不同的不锈钢毛坯具有不同的硬度，应该根据实际情况来选择切削用量；其次，合理选择切削用量，同时需要考量刀具材料、刀具刃磨条件以及焊接质量等因素；再次，除了以上两点，合理选择切削用量需要认真考量零件的直径、车床精度以及加工余量问题。
