1.4028 不銹鋼具有以下性能:
力學性能:抗拉強度在淬火回火狀態(tài)下為 800-1000MPa,屈服強度淬火回火狀態(tài)下≥600MPa,伸長率淬火回火狀態(tài)下≥10%,硬度 HRC 一般為 45-51,退火狀態(tài)下 HB 硬度小于 235。其強度較高,能承受較大拉力,同時具有一定的延伸能力,兼具硬度與韌性,適用于制造承受高負荷的零部件。
耐腐蝕性:鉻含量在 12%-14%,使其在大氣、水以及一些弱腐蝕介質(zhì)中,有較好的耐蝕性,能抵御一定程度的化學侵蝕。在中等、非含氯介質(zhì)中具有足夠的抵抗力,在超過 600°C 的氧化氣氛中展現(xiàn)出良好的耐腐蝕性。不過,在強酸、強堿等環(huán)境中,耐腐蝕性會有一定局限性。
加工性能:退火狀態(tài)下,具有良好的機械加工性能,可進行車削、銑削、鉆孔、沖壓等多種加工操作,也可通過鍛造或熱加工改變形狀??珊感陨锌桑梢圆捎贸R姷暮附臃椒ㄟM行焊接,但因碳含量較高,焊接時需控制溫度和冷卻速度,防止產(chǎn)生裂紋。
物理性能:密度約 7.72g/cm3,熱導(dǎo)率約 30W/m?K,彈性模量 215GPa,線性膨脹系數(shù) 10.5×10??K?1。
1.4028 不銹鋼在以下情況下容易生銹:
處于強腐蝕性環(huán)境:雖然 1.4028 不銹鋼具有一定的耐腐蝕性,但在長期接觸強酸性或強堿性物質(zhì)時,其表面的鈍化膜可能會被破壞,從而使金屬暴露在腐蝕介質(zhì)中,導(dǎo)致生銹。例如,將其置于濃硫酸、濃硝酸、氫氧化鈉濃溶液等環(huán)境中,鈍化膜會快速溶解,失去保護作用。此外,長期處于高鹽度環(huán)境,如海邊或鹽霧試驗箱中,鹽分會加速不銹鋼的腐蝕,使其表面出現(xiàn)銹斑。
表面有損傷:1.4028 不銹鋼表面的鈍化膜是其抗腐蝕的關(guān)鍵。如果表面因機械劃傷、磨損、切割等原因造成鈍化膜破損,內(nèi)部的金屬基體就會暴露在空氣中,與氧氣和水分接觸后容易發(fā)生氧化反應(yīng)而生銹。比如,在加工或使用過程中,被尖銳物體劃傷,或者與其他硬質(zhì)物體摩擦導(dǎo)致表面磨損,都可能引發(fā)生銹。
存在縫隙或死角:在一些存在縫隙、孔洞或死角的部位,容易積聚水分和雜質(zhì),形成局部的腐蝕環(huán)境。這些地方空氣流通不暢,水分難以干燥,而且雜質(zhì)中的鹽分、酸堿物質(zhì)等會濃縮,加速腐蝕過程。例如,在不銹鋼的焊接處、螺栓連接部位或者一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件的縫隙中,容易出現(xiàn)生銹現(xiàn)象。
高溫高濕環(huán)境:當 1.4028 不銹鋼處于高溫高濕的環(huán)境中時,其生銹的可能性會增加。高溫會加速金屬的氧化反應(yīng)速率,而高濕度提供了充足的水分,使金屬表面形成電解質(zhì)溶液,促進了電化學腐蝕的發(fā)生。例如,在一些熱帶地區(qū)的潮濕工業(yè)環(huán)境中,或者在高溫蒸汽環(huán)境中,1.4028 不銹鋼會更容易出現(xiàn)生銹問題。
與其他金屬接觸:當 1.4028 不銹鋼與其他電位不同的金屬直接接觸,并且處于電解質(zhì)環(huán)境中時,會形成電偶腐蝕。例如,與銅、鋁等金屬接觸,在有水分存在的情況下,由于不同金屬的電極電位差異,會導(dǎo)致電流流動,使 1.4028 不銹鋼被腐蝕,從而出現(xiàn)生銹現(xiàn)象。
1.4028 不銹鋼屬于馬氏體不銹鋼,在切削加工時易產(chǎn)生加工硬化、刀具磨損快等問題,可通過以下方式改善其切削加工性能:
刀具選擇與處理
刀具材料:選用紅硬性好、耐磨性高、強度和韌性足夠的刀具材料。硬質(zhì)合金刀具是比較常用的選擇,如鎢鈷類(YG)硬質(zhì)合金刀具,像 YG8 等,它的韌性較好,適合粗加工;對于精加工,可選用鎢鈦鈷類(YT)硬質(zhì)合金刀具,如 YT15,其硬度和耐熱性較高。涂層刀具也是不錯的選擇,如 TiN(氮化鈦)涂層刀具,能顯著提高刀具的耐磨性和切削性能,降低切削力和切削溫度。
刀具幾何參數(shù):合理選擇刀具的幾何參數(shù)能改善切削條件。增大前角可減小切削變形和切削力,但前角過大容易導(dǎo)致刀具強度降低,一般前角可選取 5° - 15°;適當減小后角能增強刀具刃口強度,但后角過小會增加刀具與工件之間的摩擦,后角通常取 6° - 12°;主偏角可根據(jù)工件形狀和加工要求選擇,一般在 45° - 90° 之間。
刀具刃磨質(zhì)量:刀具刃口鋒利和表面質(zhì)量。刀具刃口的粗糙度應(yīng)控制在較低水平,刃口要平整、無崩刃現(xiàn)象。定期對刀具進行刃磨和重磨,以保持良好的切削性能。
切削參數(shù)優(yōu)化
切削速度:根據(jù)刀具材料和工件材料的特性選擇合適的切削速度。一般來說,對于硬質(zhì)合金刀具,切削速度可控制在 50 - 100m/min 之間。如果切削速度過高,會導(dǎo)致刀具磨損加劇和加工硬化現(xiàn)象加重;切削速度過低,則會降低加工效率。
進給量:進給量不宜過大,以免產(chǎn)生較大的切削力和切削熱,導(dǎo)致刀具磨損和加工表面質(zhì)量下降。通常進給量可選擇在 0.1 - 0.3mm/r 之間。在粗加工時,可適當取較大的進給量以提高加工效率;在精加工時,應(yīng)減小進給量以加工精度和表面質(zhì)量。
切削深度:切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和刀具的強度來確定。一般粗加工時切削深度可在 0.5 - 2mm 之間,精加工時切削深度可控制在 0.1 - 0.5mm 之間。避免過大的切削深度,以免增加切削力和刀具負荷。
切削液使用
切削液類型:選擇合適的切削液能有效降低切削溫度、減少刀具磨損、提高加工表面質(zhì)量。對于 1.4028 不銹鋼的切削加工,可選用含有極壓添加劑的乳化液或合成切削液。極壓添加劑能在高溫高壓下形成牢固的潤滑膜,減少刀具與工件之間的摩擦和磨損。
切削液供給方式:采用有效的切削液供給方式,確保切削液能夠充分到達切削區(qū)域。常見的供給方式有澆注法、高壓噴射法等。高壓噴射法能將切削液以較高的壓力和流量噴射到切削區(qū)域,更好地起到冷卻和潤滑作用,尤其適用于高速切削和深孔加工等情況。
工件預(yù)處理
熱處理:對 1.4028 不銹鋼進行適當?shù)臒崽幚砜梢愿纳破淝邢骷庸ば阅?。例如,進行退火處理,降低材料的硬度和強度,消除內(nèi)應(yīng)力,使材料的組織更加均勻,從而減少切削力和刀具磨損。退火溫度一般在 750 - 850℃之間,保溫一段時間后緩慢冷卻。
表面處理:去除工件表面的氧化皮、銹跡等雜質(zhì),切削加工的順利進行??梢圆捎脵C械打磨、酸洗等方法進行表面處理。
加工工藝優(yōu)化
合理安排加工工序:采用粗加工和精加工分開的方式,行粗加工去除大部分加工余量,然后進行精加工以加工精度和表面質(zhì)量。在粗加工時,可采用較大的切削參數(shù)以提高加工效率;在精加工時,采用較小的切削參數(shù)以獲得良好的加工表面。
避免加工硬化:在切削過程中,盡量避免多次重復(fù)切削同一部位,以免產(chǎn)生嚴重的加工硬化現(xiàn)象。如果需要進行多次切削,可適當調(diào)整切削方向和切削參數(shù)。
1.4028 不銹鋼的軋制過程通常包括以下步驟:
坯料準備:選用符合要求的 1.4028 鋼坯,其化學成分需滿足相關(guān)標準,例如碳含量在 0.26%-0.35%、鉻含量在 12%-14% 等。鋼坯在軋制前要進行檢查,確保無明顯缺陷,同時可能需要進行加熱等預(yù)處理,以提高其可塑性,降低軋制力。
熱軋:
加熱:將鋼坯加熱至再結(jié)晶溫度以上,一般在 1050 - 1200℃左右。這個溫度范圍能使鋼坯處于良好的塑性狀態(tài),便于后續(xù)的軋制變形。
粗軋:使用粗軋機對加熱后的鋼坯進行軋制,通過多道次的軋制逐步減小鋼坯的厚度,增加其長度和寬度。每次軋制的壓下量根據(jù)鋼坯的材質(zhì)、尺寸和設(shè)備能力等因素進行調(diào)整,通常每次壓下量在 10 - 30mm 左右。粗軋的目的是將鋼坯初步加工成接近成品尺寸的中間坯料。
精軋:經(jīng)過粗軋后的中間坯料進入精軋機進行進一步軋制。精軋機的軋制精度更高,通過控制軋輥的間隙、速度和軋制力等參數(shù),使中間坯料達到成品所需的尺寸精度和表面質(zhì)量。在精軋過程中,可能會采用多機架連軋的方式,以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。例如,對于厚度要求在 3 - 35mm 的熱軋鋼板,精軋機可將中間坯料逐步軋制成符合要求的厚度。
冷卻:熱軋后的鋼材需要進行快速冷卻,以控制其組織和性能。常見的冷卻方式有層流冷卻、水霧冷卻等。冷卻速度對 1.4028 不銹鋼的力學性能有重要影響,適當?shù)睦鋮s速度可以使鋼材獲得良好的強度和韌性。
冷軋(可選):
酸洗:熱軋后的鋼材表面通常會有一層氧化皮,在冷軋前需要進行酸洗處理,以去除氧化皮和其他雜質(zhì),提高鋼材表面質(zhì)量。酸洗一般采用鹽酸或硫酸等酸液進行浸泡清洗。
冷軋:將酸洗后的鋼材送入冷軋機進行軋制。冷軋是在再結(jié)晶溫度以下進行的軋制,通過冷軋可以進一步提高鋼材的尺寸精度和表面光潔度,同時增加鋼材的強度和硬度。冷軋通常采用多機架連軋的方式,總壓縮率根據(jù)產(chǎn)品要求而定,一般在 60% - 90% 左右。例如,對于厚度要求在 0.4 - 3mm 的冷軋鋼板,可通過冷軋機將熱軋鋼板進一步軋薄至所需厚度。
退火:冷軋過程中鋼材會產(chǎn)生加工硬化,導(dǎo)致其韌性降低,為了恢復(fù)鋼材的韌性和塑性,需要進行退火處理。退火方式有罩式爐退火和連續(xù)爐退火等,在退火過程中,將鋼材加熱至適當?shù)臏囟炔⒈匾欢〞r間,然后緩慢冷卻,使鋼材內(nèi)部的組織發(fā)生再結(jié)晶,從而消除加工硬化,提高鋼材的性能。
平整:退火后的鋼材可能會存在一些表面不平整或板形不良的問題,通過平整機進行平整處理,可改善鋼材的板形和表面質(zhì)量,提高其平整度和光潔度,同時也能適當調(diào)整鋼材的力學性能。
在整個軋制過程中,需要嚴格控制各種工藝參數(shù),如溫度、軋制力、壓下量、速度等,以確保 1.4028 不銹鋼產(chǎn)品的質(zhì)量符合要求。同時,還需要對軋制后的產(chǎn)品進行質(zhì)量檢驗,包括尺寸精度、表面質(zhì)量、力學性能等方面的檢測,不合格的產(chǎn)品需要進行相應(yīng)的處理或返工。
1.4028 屬于馬氏體不銹鋼,其歷史與不銹鋼的發(fā)展歷程緊密相關(guān)。
1912 年,德國化學家本諾?斯特勞斯開始系統(tǒng)研究鉻對鋼材性能的影響,發(fā)現(xiàn)鉻處理后的鋼材樣品在潮濕環(huán)境下能保持光亮,無銹斑。1913 年,英國科學家亨利?布里爾利在尋找耐磨合金鋼時,發(fā)現(xiàn)編號 1008 號樣品含有 12.8% 的鉻和 0.24% 的碳,不僅硬度驚人,還能在潮濕環(huán)境中保持光亮,這成為了不銹鋼的雛形。1916 年,布里爾利獲得英國技術(shù)專利,開始大量生產(chǎn)不銹鋼。
此后,科學家們不斷改進不銹鋼的配方,20 世紀初期,法國冶金學家萊昂?吉列特深入研究過鉻鋼的配比,為后來的研究提供了寶貴數(shù)據(jù)。20 世紀中葉,美國科學家在研究高溫渦輪發(fā)動機材料時發(fā)現(xiàn),加入鈦和鉬的配方可以顯著提升不銹鋼的耐熱性和強度。
1.4028 不銹鋼在這一發(fā)展過程中逐漸形成特定的成分標準和性能特點。它在 20 世紀得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,由于其具有較高的強度、硬度和一定的耐腐蝕性,被用于制造各種需要耐磨、耐蝕性能的零部件,如熱油泵軸、液壓機閥、閥座、氣缸套和彈簧等,也常用來制造測量器械和醫(yī)用工器具等。
以下是一些提高 1.4028 性能的方法:
熱處理
淬火:將 1.4028 加熱到合適的淬火溫度,一般在 980 - 1050℃,然后快速冷卻,通常采用油冷。這樣可以獲得馬氏體組織,提高鋼的強度和硬度。例如,對于一些需要高硬度和耐磨性的模具,通過淬火處理可以使其表面硬度達到 HRC50 - 55 左右,從而提高模具的耐磨性和抗變形能力。
回火:淬火后的 1.4028 脆性較大,需要進行回火處理來消除內(nèi)應(yīng)力,提高韌性和塑性?;鼗饻囟韧ǔT?200 - 650℃之間,根據(jù)具體性能要求選擇合適的回火溫度。低溫回火(200 - 300℃)可以保持較高的硬度和強度,同時適當提高韌性,常用于要求高硬度和耐磨性的場合;高溫回火(500 - 650℃)則可以獲得較好的綜合力學性能,強度、韌性和塑性都能得到較好的兼顧,適用于承受較大沖擊載荷的零部件。
表面處理
氮化處理:通過氮化處理在 1.4028 表面形成一層硬度高、耐磨性好的氮化層。氮化溫度、時間、氣體流量等會影響氮化層的質(zhì)量和性能。一般氮化溫度在 500 - 600℃,時間為 10 - 50 小時。氮化后零件表面硬度可達 HV900 - 1200,大大提高了表面耐磨性、抗咬合性和耐腐蝕性,可用于提高機械零件的使用壽命,如齒輪、軸類零件等。
鍍硬鉻處理:鍍硬鉻可以提高 1.4028 的表面硬度和光潔度,同時增強耐腐蝕性。鍍鉻層厚度一般在 0.02 - 0.05mm 之間。鍍硬鉻后的零件表面硬度可達 HRC60 - 70,能夠顯著提高零件的耐磨性和抗蝕性,常用于液壓活塞桿、模具等零件的表面處理。
優(yōu)化加工工藝
控制軋制工藝:在軋制過程中,控制軋制溫度、壓下量和速度等參數(shù)。較低的終軋溫度和較大的壓下量可以使晶粒細化,從而提高鋼材的強度和韌性。例如,將終軋溫度控制在 800 - 850℃,采用多道次小壓下量軋制,可使 1.4028 的晶粒尺寸細化到 5 - 10μm,提高鋼材的綜合性能。
改善機加工工藝:采用的機加工工藝,如精密磨削、電火花加工等,可以提高零件的尺寸精度和表面質(zhì)量,減少表面缺陷和應(yīng)力集中,從而提高零件的性能和使用壽命。在磨削過程中,選擇合適的砂輪和磨削參數(shù),控制磨削溫度和進給量,避免產(chǎn)生磨削燒傷和裂紋等缺陷。
此外,在冶煉過程中,控制 1.4028 的化學成分,確保各元素含量在合理范圍內(nèi),也有助于提高其性能。同時,添加適量的合金元素如鉬(Mo)、釩(V)等,也可以進一步提高鋼的強度、硬度和耐腐蝕性。
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