A. 為什麼304不銹鋼不耐磨
304不銹鋼的韌性好,但是由於其硬度低,所以耐磨性能就比硬度高的材料耐磨性能差。
B. 怎麼樣提高不銹鋼的耐磨性
改善不銹鋼耐磨性的表面處理技術及其研究現狀, 分析了這些表面處理技術的優勢和局限性,
指出綜合應用塗鍍技術和新興的表面改性技術將成為提高不銹鋼耐磨性的發展方向。
1、引言
不銹鋼閥門網。不銹鋼由於具有良好的耐蝕性能,
在石油、化工、宇航、醫葯、造紙、原子能、海洋工程和裝飾工程領域得到了廣泛的應用。但是通常不銹鋼的硬度較低(通常情況下為200~250Hv), 耐磨性較差,
表面易出現發花現象, 這不僅會影響裝飾性產品的美觀, 而且表面出現微劃痕時會形成腐蝕微電池, 從而降低產品的耐腐蝕性能,
導致產品過早報廢。以不銹鋼為基體的傳動軸、嚙合件或動配合件經常會因為不銹鋼質軟不耐磨、表面強度低、摩擦系數大等因素發生咬合或粘滯現象。為了提高不銹鋼的耐磨性,
許多學者在不銹鋼表面進行了各種處理和強化研究, 如利用化學鍍在不銹鋼表面沉積耐磨鍍層,
能提高產品表面硬度,並保證產品的耐腐蝕性能。本文就塗鍍技術和表面改性處理在提高不銹鋼表面耐磨性時的工藝局限性和優勢作了簡要綜述,
並展望了改善不銹鋼耐磨性的發展方向。
2、不銹鋼表面塗鍍技術
2.1、化學鍍
化學鍍是 1947年由A.Brenner和G.Riddell提出的沉積非粉末狀鎳的鍍膜方法,
該方法是一種沉積金屬的、可控制的、無外加電源的氧化還原反應過程。相對於電鍍, 化學鍍有如下優點:能在形狀復雜的零件表面沉積均勻一致的鍍層;自潤滑性好;
鍍層較厚; 空隙少; 設備簡單, 操作容易; 鍍層具有特殊的機械、物理和化學性能等。其缺點是: 鍍液壽命短, 廢水多, 鍍速慢,成本高。
不銹鋼閥門網。化學鍍提高不銹鋼表面耐磨性的途徑主要是鍍鎳及其合金鍍層。鍍鎳前需要進行特殊的預處理, 以除去不銹鋼表面的鈍化膜,
提高不銹鋼與鍍層的結合力。不銹鋼化學鍍鎳包括單層化學鍍鎳、雙層化學鍍鎳、有氧化皮不銹鋼單層化學鍍鎳等。
高岩等在316L不銹鋼基體上獲得了結合力良好的化學鍍 Ni2PPNi2W2P 合金鍍層, 在保證產品原有光澤度的前提下,
鍍層硬度較原不銹鋼基體有了較大幅度的提高, 從而為不銹鋼產品的耐磨抗劃傷性能的改善提供了有效的解決途徑。Yi2Ying Tsai , Fan2Bean Wu
等採用化學鍍的方式也在420不銹鋼基體上成功沉積了Ni2PPNi2W2P合金鍍層, 並進行了適當的熱處理, 發現Ni2W2P 較Ni2P
合金鍍層具有更高的顯微硬度和化學穩定性; 劃痕實驗則表明, 合金鍍層的抗磨損性能較不銹鋼基體均有明顯改善。
2.2、物理氣相沉積
物理氣相沉積技術是利用蒸發或濺射等物理形式把材料從靶源移走,
然後通過真空或半真空空間使這些攜帶能量的粒子沉積到基片或零件的表面以形成膜層。物理氣相沉積有真空蒸鍍(VE)、濺射鍍膜(SIP)、離子鍍
(IP))等。按加熱蒸發源分類, 真空蒸鍍包括電阻加熱蒸鍍、電子束加熱蒸鍍、感應加熱蒸鍍等;
濺射鍍膜包括磁控濺射沉積、離子束濺射鍍等。其中真空蒸鍍是比較早的鍍膜技術, 膜的結合力較低, 目前已不多用。而陰極濺射和離子鍍所得膜結合力較高,
應用范圍正在擴大。物理氣相沉積鍍膜的實用領域有: 裝飾膜、裝飾耐磨膜、耐磨超硬膜、減摩潤滑膜等。
韓修訓等採用磁過濾沉積裝置( FCAP) 在1Cr18Ni9Ti不銹鋼表面沉積得到的TiN塗層具有高的硬度和膜基結合力, 在載荷1N 和3N
下都表現出較低的摩擦系數和良好的耐磨性能。
2.3、化學氣相沉積
化學氣相沉積(CVD) 技術是指在較高溫度下, 混合氣體與基體的表面相互作用, 使混合氣體中的某些成分發生分解,
並在基體上形成一種金屬或化合物的固態膜或薄膜鍍層。其特點如下:
(1) 鍍層緻密均勻, 可以較好控制鍍層的密度、純度、結構和晶粒度;
(2) 因沉積溫度高,鍍層與基體結合強度高;
(3) 可以在大氣壓或者低於大氣壓下進行沉積;
(4) 通常沉積層具有柱狀晶結構, 不耐彎曲。
謝飛, 何家文等對1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼進行離子滲氮-等離子增強化學氣相沉積(PECVD) TiN 復合處理,
研究了復合處理層的組織與性能。結果表明: 復合處理層具有優良的膜基結合強度, 較之不銹鋼基體, 耐磨性顯著提高; N. Yamauchi 等在AISI304
奧氏體不銹鋼表面沉積了菱形碳薄膜, 該過程採用了無線電頻率(13156 MHz) 等離子增強化學氣相沉積工藝,
腐蝕環境下的對比實驗表明薄膜樣品和基體的摩擦系數分別約為0.1和0.5, 同時前者的磨損體積明顯低於後者。
2.4、熱噴塗
熱噴塗是利用某些熱源將塗層材料加熱到熔融或半熔融狀態, 同時藉助於焰流和高速氣體將其霧化, 並推動這些霧化後的粒子噴射到基體表面,
沉積成具有某種功能的塗層。熱噴塗能為工件表面提供耐磨、耐蝕、耐高溫的塗層。塗層材料與基體之間通常存在三種結合方式:
機械結合、物理結合和冶金結合。隨著低壓等離子噴塗, 高能、高速等離子噴塗, 高速火焰噴塗技術的出現, 塗層的性能得到進一步提高: 孔隙率可以降至0.5%~1%;
塗層與基體的結合強度可以達到70~140MPa。
潘繼崗等利用超音速火焰噴塗(HVOF)技術和等離子噴塗(ASP)技術, 分別在0Cr13Ni5Mo不銹鋼基體上制備了鐵基非晶合金塗層和鐵基非晶納米晶塗層,
研究了兩種塗層在室溫下的摩擦磨損特性, 結果表明兩種噴塗工藝制備的鐵基塗層均具有較高的顯微硬度和較小的孔隙率, 組織緻密, 呈典型的層狀結構,
提高了塗層的耐磨性能。
2.5、電鍍
為了彌補不銹鋼質軟不耐磨、摩擦系數大的弱點, 常用電鍍的方法提高不銹鋼傳動軸等配合件的表面硬度和自潤滑性能。不銹鋼是一種表面極易鈍化的金屬,
在電鍍前必須除去表面鈍化膜, 不銹鋼經去油、浸漬、活化、預鍍鎳和電鍍等工序, 可得到鉻、鋅、銅、錫、貴金屬等鍍層。
飈等在不銹鋼水輪機母材上, 用周期反相電鍍稀土鉻, 鍍層厚度約0.3mm , 鍍層由金屬基相和稀土鹽顆粒第二相組成,
硬度可達到900~1000Hv,鍍層的抗磨蝕性為母材的25~28倍,產品工作壽命比原不銹鋼件高2~6倍。
3、不銹鋼表面改性處理
3.1、離子注入
離子注入是利用經過加速和分離的高能量離子束作用於材料表面, 使之產生一定厚度的注入層, 從而改變材料的表面特性。具體方法是: 把工件(金屬、合金、陶瓷等)
放在離子注入機的真空靶室中, 在幾十至幾百千伏的電壓下,
把所需元素的離子加速、聚焦、注入到工件表面。用離子注入的方法可獲得過飽和固溶體、亞穩相、非晶態、和平衡態合金等不同組織的結構, 大大改善工件的使用性能。
其優點是:
(1) 可注入任何元素, 不受固溶度和擴散系數的影響;
(2) 元素注入量可以精確控制, 可實現大面積和局部的表面改性;
(3) 真空下進行, 工件表面不會氧化;
(4) 可得到兩層及兩層以上性能不同的復合鍍層, 對工件尺寸影響小;
(5) 藉助磁分析器,可以獲得純的離子束流;
(6) 離子注入的直進性, 橫向擴展小, 適合微細加工要求;
(7) 高速離子可通過薄膜注入到金屬基體, 在薄膜和基體界面處形成合金層,
增強薄膜與基體的結合力,實現輻射增強合金化與離子束輔助增強粘合。
C. 有的刀為什麼怎麼磨都不快
材質的問題,現在日常用的刀大多都為不銹鋼,而不銹鋼分好多種,如316/316L/1Cr13/1Cr13Ni9Ti/等等,日常食業用的對身體無害的還是316L的比較好, 若磨的話最好還是在街上找個專業師傅來磨。他們磨之前都要看你刀的材質,因為他們有「秘訣」(可能材質不同磨的方向不同吧) 還有的特殊材質是終身不能磨的。
D. 分析不銹鋼為什麼切削加工困難
與優質碳素結構鋼相比,不銹鋼材料加入了Cr、Ni、N、Nb、Mo等合金元素。這些合金元素的增加,不僅提高了鋼的耐蝕性,對不銹鋼的機械性能也有一定影響。如馬氏體不銹鋼4Cr13與45號中碳鋼相比,具有相同的含碳量,但相對切削加工性只有45鋼的58%;奧氏體不銹1Cr18Ni9Ti只有40%,而奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼韌性高、切削性更差。
2.不銹鋼材料切削難點分析
在實際加工中,切削不銹鋼往往伴隨著斷刀、粘刀現象的發生。由於不銹鋼在切削時塑性變形大,產生的切屑不易折斷、易粘結,導致在切削過程中加工硬化嚴重,每一次走刀都對下一次切削產生硬化層,經過層層積累,不銹鋼在切削過程中的硬度越來越大,需要的切削力也隨之升高。
加工硬化層的產生、切削力的增高必然導致刀具與工件之間的摩擦增大,切削溫度也隨之升高。並且,不銹鋼的導熱系數較小,散熱條件差,大量切削熱集中刀具與工件之間,使已加工表面惡化,嚴重影響了已加工表面的質量。而且,切削溫度的升高會加劇刀具磨損,使刀具前刀面產生月牙窪,切削刃產生缺口,從而影響工件表面質量,降低了工作效率,增加了生產成本。
3.提高不銹鋼加工質量的方法
由上可以看出,不銹鋼的加工比較困難,切削時易產生硬化層,容易斷刀;產生的切屑不易折斷,導致粘刀,會加劇刀具的磨損。針對不銹鋼這些切削特點,結合生產實際,我們從刀具材料、切削參數及冷卻方式三方面入手,找到提高不銹鋼加工質量的方法。
3.1 刀具材料的選擇
選擇合適的刀具是加工出高質量零件的基礎。刀具太差,加工不出合格的零件;選擇過好的刀具,雖然能滿足零件的表面質量要求,但容易造成浪費,提高了生產成本。結合不銹鋼切削時散熱條件差、產生加工硬化層、易粘刀等特點,選擇的刀具材料應滿足耐熱性好、耐磨性高、與不銹鋼親和作用小的特點。
3.1.1 高速鋼
高速鋼是加入W、Mo、Cr、V、Go等合金元素的高合金工具鋼,具有較好的工藝性能,強度和韌性配合好,抗沖擊振動的能力較強。在高速切削產生高熱情況下(約500℃)仍能保持高的硬度(HRC仍在60以上),高速鋼紅硬性好,適合製作銑刀、車刀等銑削刀具,可以滿足不銹鋼切削時產生的硬化層及散熱性差等切削環境。
W18Cr4V是最典型的高速鋼刀具,自1906年誕生以來,已經被廣泛製作成各種刀具以滿足切削加工的需要。但隨著各種被加工材料機械性能的不斷提高,W18Cr4V刀具已經不能滿足難加工材料的加工要求。高性能的鈷高速鋼應時而生。與普通高速鋼相比,鈷高速鋼具有更好的耐磨性、紅硬性和使用的可靠性,適合高切除率加工和斷續切削加工,常用牌號如W12Cr4V5Co5。
3.1.2 硬質合金鋼
硬質合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC、TiC)微米級粉末為主要成分,以鈷或鎳、鉬為粘結劑,在真空爐或氫氣還原爐中燒結而成的粉末冶金製品。硬質合金具有強度和韌性較好,耐熱、耐磨、耐腐蝕、硬度高等一系列優良性能。在500℃的溫度下也基本保持不變,在1000℃時仍有很高的硬度,適合不銹鋼、耐熱鋼等難加工材料的切削加工。常見硬質合金主要分為三類:YG類(鎢鈷類硬質合金)、YT類(鎢鈦鈷類)、YW類(鎢鈦鉭(鈮)類),這三種合金的成分不同,用途也有很大差別。其中YG類硬質合金由於具有較好的韌性,導熱性也較好,可以選擇較大的前角,適合不銹鋼的切削。
3.2 切削不銹鋼刀具幾何參數的選擇
1)前角γo:結合不銹鋼強度高、韌性好、切削時切屑不易被切離等特點,在保證刀具有足夠強度的前提下,應選用較大的前角,這樣既可以減小加工對象的塑性變形,也能夠降低切削溫度和切削力,同時減少硬化層的產生。
2)後角αo:增加後角將減小加工表面與後刀面的摩擦,但切削刃的散熱能力和強度也隨之降低。後角的大小取決於切削厚度,切削厚度大時,宜選較小後角。
3)主偏角kr、副偏角k′r、:主偏角kr的減小可增加刀刃工作長度,有利於散熱,但在切削時會增加徑向力,容易產生振動,常取kr值為50°~90°,若機床剛性不足,可適當加大。副偏角常取k′r=9°~15°。
4)刃傾角λs:為了增加刀尖強度,刃傾角一般取λs=7°~—3°。
3.3 切削液和冷去方式的選擇
由於不銹鋼的切削加工性較差,對切削液的冷卻、潤滑、滲透及清洗性能有更高的要求,常用的切削液有以下幾類:
1)乳化液:比較常見的冷卻方式,具有較好的冷卻、清洗、潤滑性能,常用於不銹鋼粗車。
2)硫化油:切削過程中能在金屬表面形成高熔點硫化物,而且在高溫下不易破壞,具有良好的潤滑作用,並有一定的冷卻效果,一般用於鑽孔、鉸孔及攻絲。
3)機油、錠子油等礦物油:其潤滑性能較好,但冷卻和滲透性較差,適用於外圓精車。
在切削加工過程中應使切削液噴嘴對准切削區,或最好採用高壓冷卻,噴霧冷卻等冷卻方式。
4.以把手為例子,分析不銹鋼銑削過程中的加工方法
該零件雖然結構簡單,但零件材料為1Cr18Ni9Ti,屬於奧氏體不銹鋼,厚度12,切削量較大,加工硬化嚴重。若採用逆銑,則刀齒先在已經硬化的表面上滑行,加工硬化會更嚴重,所以此零件最好採用順銑加工外形尺寸,以便減小加工硬化以及銑削時帶來的沖擊、振動,保護銑刀刀齒不易崩刃。不對稱順銑法能保證切削刃平穩地從金屬中切離,切屑粘結接觸面積小,在高速離心力的作用下易被甩掉,以免刀齒重新切入工件時,切屑沖擊前刀面產生剝落和崩刃現象,提高刀具的耐用度,零件外形圖見圖1。
另外,選用哪種銑刀呢?針對上述不銹鋼難加工的特點,我們發現銑削不銹鋼的刀具應滿足以下這些特點:切削刃要鋒利,又要能承受沖擊,容屑槽也要大。結合零件外形尺寸以及我所的實際生產,選用大螺旋角銑刀(包括圓柱銑刀、立銑刀)能夠滿足上述條件,同時若把所選刀具螺旋角從20°增加到40°,刀具耐用度也可提高1.5倍以上。
選擇高速鋼立銑刀,銑刀直徑16,轉速300r/min,進給量37.5mm/min銑出六面尺寸。由於不銹鋼銑削時產生大量的熱量,故應選擇合適的冷卻方式。理論上採用噴霧冷卻法效果最為顯著,可提高銑刀耐用度一倍以上,但這種冷卻方式不適用於我們的工作場所,故這里採用10%乳化液冷卻,並保證切削液流量達到充分冷卻。鉗工劃出外形線,需要銑零件的外形尺寸。分析零件內腔有2—R4內角,需選用直徑為8的銑刀。由於銑刀直徑較小,轉速高,故應選擇刀耐熱性好、耐磨性高、與不銹鋼的親和作用小的硬質合金鋼。因為硬質合金鋼具有較高的硬度(70~175HRC),耐850℃~1000℃的高溫,具有良好的耐磨性和耐熱性以及高硬度,其切削速度也比高速鋼刀具提高2到3倍,正適合這里的高速切削。加工過程中應勤於觀察,及時清除刀齒周圍的粘屑,防止粘刀,避免損傷已加工面。
5.結語
綜上所述,雖然不銹鋼的切削性差,具有加工硬化嚴重、切削力大、導熱系數低、易粘刀、易磨損刀具等缺點,但只要找到合適的加工方法,採用合適的刀具、切削方式以及切削用量,選擇合適的冷卻液,在工作中勤於思考,不銹鋼等難加工材料也就迎「刃」而解了。
E. 不銹鋼刀具不快怎麼辦
不銹鋼刀具即使磨了,也不快。這是它的性質決定的。要快的話,將刀口用其它的鋼材,最佳的選擇是鋒鋼,焊在刀口上。再磨,就鋒利無比。
正是那句俗話:好鋼要用在刀刃上。
F. 為什麼不銹鋼菜刀沒有普通碳鋼菜刀(如彈簧鋼做的菜刀)好磨
這是一個概念上的誤解。
我曾經讓街邊磨菜刀的師傅磨過我的不銹鋼菜刀,和他交流時版他權也是這種說法,我深入地問了一下,所謂「不好磨」並不是太硬磨不動,而是太軟了,磨刀時容易「卷刃」,想磨出不「卷刃」比較鋒利的刀,相對不太容易,所以說「難磨」。
鐵質的菜刀因為刀刃滲過碳,硬度比較大,磨的時候不容易「卷刃」,很容易就摩鋒利了,所以說「好磨」。
嗬嗬,要深入群眾,這種問題最好和摸菜刀的老師傅聊一下就知道了,在這里提問,不太容易找到答案,哪裡見過磨菜刀的上網啊!
G. 不銹鋼菜刀怎麼磨的快又好用我家的菜刀都是不銹鋼的
不銹鋼菜刀都有這樣的缺點,就是剛剛買回來時很好用,但是時間一長刀口一鈍就版很難最磨鋒權利了,磨不動的。 除非你有專用工具重新開刃菜刀,或交給專用磨刀的師傅重新幫你開刃後最磨鋒利。
菜刀好用還要好磨就不能用不銹鋼刀咯,不銹鋼刀外觀精美好看缺點就是不好磨,因為不銹鋼刀在練鋼時加入了防銹的化學元素進去,降低了鋼材的硬度和韌性所以不銹鋼刀很難磨鋒利。
要好磨實用的可以選擇傳統的國藩炮彈鋼菜刀這類傳統手工鍛打的老菜刀,老菜刀一般都是高碳鋼原鋼鍛打出來,硬度高韌性好,經久耐用 易磨,缺點就是粗糙易起銹點。