表面上看來,兩個都是鋼。為什么用鋼做的刀具能夠切削鋼料呢?
原來它們是有差別的。做刀具用的鋼,只要比加工的鋼料硬度高,就能進(jìn)行切削。一般做工具用的鋼,含碳量比較高(大約是0.6~1.4%),而且經(jīng)過了熱處理,使它變得更硬,不易磨損。但是在切削速度很高的情況下,往往會因摩擦產(chǎn)生高溫,而高碳鋼在高溫下就不夠硬了,因此用于高速切削的刀具,必須用高速鋼(俗稱鋒鋼)來做。高速鋼是一種合金工具鋼,它主要含有鎢、鉻、釩等合金元素,就是在高溫下(600℃以下),仍然十分堅硬。但是在更高的溫度下(大于600℃),高速鋼的硬度也顯著下降,不能使用了。在這種情況下就要采用硬度合金。通常用的硬質(zhì)合金是由鉆、鎢、鋁和碳等元素組成的。它已經(jīng)不是鋼了,因為其中含鐵量很少,而且鐵被看作無用的雜質(zhì)。
合金元素是很寶貴的,不但像在工具鋼中鎢、鉻、釩能提高硬度,還有很多合金元素能使鋼具有各種不同的特殊性能。例如:普通鋼很容易生銹,尤其是在潮濕空氣中銹蝕得更快,但鋼中含有一點(diǎn)鋼(0.3%)和磷(0.08~0.05%),抗大氣腐蝕性就顯著增強(qiáng),使用壽命能延長兩倍。
制造電機(jī)和變壓器需要電磁性很好的鋼片,只要向低碳鋼中加2~4%的硅就可以制得硅鋼片了。
向低碳鋼中加一點(diǎn)鋼(0.2~0.4%),能顯著改善鋼的熱處理性能和機(jī)械性能,提高鋼的強(qiáng)度和韌性,最適宜于制造鍋爐。
許多合金鋼中如果加一點(diǎn)機(jī)或鈮就能大大提高機(jī)械性能,既有很高的強(qiáng)度,又有很好的沖擊韌性,用于飛機(jī)、火箭、潛艇和其它國防武器的制造。
向鋼中加適量的鉻、鎳、鈦、鋁、鈮等元素就制成各種不銹鋼、耐酸鋼、耐熱鋼,用于各種不同的用途。
除了加入合金元素外,改變鋼鐵的性能的另一重要手段是熱處理。這就是把鋼鐵加熱到一定的溫度,然后在各種不同的條件下,以不同的降溫速度進(jìn)行冷卻,例如在水中或油中就冷卻得快,在空氣中或爐子中就冷卻得慢。冷卻快可使鋼鐵變硬,強(qiáng)度高;冷卻慢可使鋼鐵變軟,強(qiáng)度低,但塑性和韌性好。因此,根據(jù)不同的要求,對鋼鐵可以采取不同的熱處理方法,如淬火、回火、正火、退火等。例如工具鋼須經(jīng)淬火才能獲得很高的硬度,而被切削加工的鋼鐵常常先經(jīng)退火或正火,才比較容易切削。對于許多特種用途的鋼材,還有許多特殊的熱處理方法。
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