第八章碳鋼.PDFVIP

機械材料 第八章 碳 鋼 §8-1 鋼中所含元素對其特性之影響 §8-2碳鋼之編號及用途概述 §8-3 普通構造用碳鋼 §8-4 機械構造用碳鋼 §8-5 鑄鋼 §8-1 鋼中所含元素對其特性之影響 ※碳鋼 主要含鐵與碳 ，另有少許雜質如Mn 、Si 、P 、S 等，這些元素對碳鋼性質之影響很大。 ※ C 0.8 %時，隨 C量之增加 、肥粒鐵減少而波來鐵 增加，故硬度、抗拉強度、降伏點等乃隨含碳量增高 而增大。 ※ C 0.8 %後，隨C量之增加 、雪明碳鐵開始游離出 現，故強度無甚增大，抗拉強度與降伏點曲線最後變 成水平，硬度則呈直線繼續增大。斷面縮率、伸長率 (延性)及衝擊值韌性( 則恆隨含碳量增高而減小。) ※ 共析鋼之硬化能最大，亞共析鋼及過共析鋼皆次 之。 ※含碳量在0.3 % 以下之低碳鋼 甚難熱處理硬化，但較 軟而易加工，故一般均在軋延後用之。 ※含碳量在0.3 % 以上之鋼易於熱處理而不易加工，成 型之前尚須先行製程退火，加工完畢再行必要之他種 熱處理，用於機械零件、兵器零件等。 ※ 錳常與鐵共存，故碳鋼內多少含錳。鋼內之錳易與 硫 結合，以消除硫之有害影響，此外並能除去鋼中氧 化物 。 ※低碳鋼中之 錳固溶於肥粒鐵內，有使之增強的效果 (此稱固溶強化 ；錳在肥粒鐵內的溶解度為3 %) ，唯 Mn量在 0.3 %以下者，其增強效果不大。 ※高碳鋼中， 錳與碳 結合成Mn C ，且與Fe C相溶合成 3 3 (Fe,Mn)3C ，更增強其強度及硬度 ，唯延性降低。 ※ 含碳及錳量低時，錳雖不影響高溫鍛造性 ，卻有害 其常溫之可鍛性 。 ※矽在鋼內有防止氣孔 形成、增進收縮作用、且有助 於鋼液流動性等益處。缺點為有減低碳在鋼中溶解之 趨勢。 ※矽可促進 Fe3C之分解石墨化( ) ，若含矽量夠高，且經 適當處理，鋼內的雪明碳鐵會分解，釋出石墨 ，成為 石墨鋼 ，兼具鋼及鑄鐵之優良特性。 ※普通鋼料含矽量在 0.3 % 以下者居多； 變壓器所用之矽鋼片含矽量高達 4.0 ~ 4.25 % ； 彈簧鋼含矽 1.8 ~ 2.2 %間； 後兩者已屬合金鋼的範圍。 ※含矽量在1.85 %以下時，可完全固溶 於肥粒鐵內。 ※磷 在鋼中含量很少，普通鋼品之含磷量限於0.05 % 以下，故磷大多固溶 於肥粒鐵 ，使其晶粒粗大化 ，降 低延 、韌性 ，而增高強度 、硬度 。 ※磷使鋼在低溫時變脆而具有 冷脆性(cold shortness) ， 故寒帶地方使用之鋼品，含磷量限在 0.04 %以下。 ※磷 有助於鋼之耐大氣腐蝕性，但在鋼中易起偏析 (segregation)即使高溫加熱亦不擴散而原封留下，於 軋延或 鍛造後成為細長帶狀，在顯微鏡下視之如線， 稱為魔線 (Ghost line) ，為鋼材破壞之禍根之一。 ※硫有助於鋼之易切性 ，但含硫量高者含 錳須多(錳量 宜為硫量之3.8倍 ) ，否則鋼料即有熱脆性 (hot shortness) ，易在熱軋時斷裂。 ※ 鋼內含硫量之 多寡及偏析 狀況，可用硫印法 (sulfur print)觀察。 §8-2碳鋼之編號及用途概述 ※ 我國鋼鐵材料之編號系統由中央標準局制定，係仿 自日本 JIS規範。 ※根據CNS 2473 G3039 (72年修訂)規定，一般結構用 軋鋼料編號為SSXX ，XX為數字，代表最低抗拉強度 kgf/mm2 。 例如： SS41為抗拉強度41 kgf/mm2 以上之結構用軋 鋼料 。 ※根據CNS 2906 G3052為碳鋼鑄件 之