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对于产品结构设计师来说,除了要学会PROE软件以及结构设计以外,还需要了解产品的材料,性能,以及表面处理工艺,只有了解了这些,对于后续结构设计才会如鱼得水,游刃有余。
做为一个优秀的网络搬运工,今天就简单归纳一下不锈钢的认识,让我们后续做结构设计有所参考。
下面内容中,字体为蓝色的为对设计有用的选项,注意查看。
以下为正文
【一】什么是不锈钢?
不锈钢(Stainless Steel)是不锈耐酸钢的简称,耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢;而将耐化学腐蚀介质(酸、碱、盐等化学浸蚀)腐蚀的钢种称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同,普通不锈钢一般不耐化学介质腐蚀,而耐酸钢则一般均具有不锈性
面对专业术语,发现脑容量完全不够用了,天生的缺陷马上显现出来,一是看不懂,二是记不住。
那么简单归纳一下
我们生活中常见的餐具(比如不锈钢碗筷),家里装修用的不锈钢护栏(造假的除外),电梯装饰面板等,这些属于耐酸钢,属于高端钢种。
而建筑材料所用的钢管,模具用的钢材,螺丝钉,弹簧等这类一般会用普通不锈钢,碳钢,会生锈,所以表面都需要做处理,属于不耐化学介质腐蚀钢,属于普通钢种。
【二】不锈钢的种类有那些?
不锈钢常按组织状态分为:马氏体钢Cr系、铁素体钢Cr系、奥氏体钢Cr-Mn-Ni系/ Cr-Ni系、奥氏体-铁素体(双相)Cr-Ni系不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外,可按成分分为:铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等
美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。
按成分可分为Cr系(400系列)、Cr-Ni系(300系列)、Cr-Mn-Ni(200系列)、耐热铬合金钢(500系列)及析出硬化系(600系列)。
以上都是百度出来的,其实百度百科解释的非常详细,看的我都头晕了,化学知识全部都还给老师了,所以我就将重点的搬运过来了。
那么简单归纳一下
200系属于普通不锈钢类(200系也有特殊的高端钢种)
300系与400系属于高端钢种。
500系与600系属于高端中的战斗机,特殊钢种。
【三】不锈钢的型号有那些?
200系列:铬-锰-镍
201,202等:以锰代镍,耐腐蚀性比较差,国内广泛用作300系列的廉价替代品
300系列:铬-镍 奥氏体不锈钢
301:延展性好,用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。
302:耐腐蚀性同304,由于含碳相对要高因而强度更好。
303:通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。
304:通用型号;即18/8不锈钢。产品如:耐蚀容器、餐具、家俱、栏杆、医疗器材。标准成分是 18 % 铬加 8 % 镍。为无磁性、无法借由热处理方法来改变其金相组织结构的不锈钢。GB牌号为10Cr18Ni9Ti。
304 L:与 304 相同特性,但低碳故更耐蚀、易热处理,但机械性较差 适用焊接及不易热处理之产品。
304 N:与 304 相同特性,是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。
309:较之304有更好的耐温性,耐温高达980℃。
309 S:具多量铬、镍,故耐热、抗氧化性佳,产品如:热交换器、锅炉零组件、喷射引擎。
310:高温耐氧化性能优秀,最高使用温度1200℃。
316:继304之后,第二个得到最广泛应用的钢种,主要用于食品工业、钟表饰品、制药行业和外科手术器材,添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。
316 L:低碳故更耐蚀、易热处理,产品如:化学加工设备、核能发电机、冷冻剂储糟。
321:除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外,其他性能类似304。
347:添加安定化元素铌,适于焊接 航空器具零件及化学设备。
400系列:铁素体和马氏体不锈钢,无锰,一定程度上可替代304不锈钢
408:耐热性好,弱抗腐蚀性,11%的Cr,8%的Ni。
409:最廉价的型号(英美),通常用作汽车排气管,属铁素体不锈钢(铬钢)。
410:马氏体(高强度铬钢),耐磨性好,抗腐蚀性较差。
416:添加了硫改善了材料的加工性能。
420:“刃具级”马氏体钢,类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具,可以做的非常光亮。
430:铁素体不锈钢,装饰用,例如用于汽车饰品。良好的成型性,但耐温性和抗腐蚀性要差。
440:高强度刃具钢,含碳稍高,经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度,硬度可以达到58HRC,属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有 三种:440A、440B、440C,另外还有440F(易加工型)。
500系列:耐热铬合金钢。
600系列:马氏体沉淀硬化不锈钢。
够多,够详细吧,百度百科上面的,看得头晕眼花我可不负责。为了爱钻牛角尖的同学,所以就全部搬运过来凑数了。其实上面这么多型号,对于我们做电子产品设计来说,用到的就几种,比如外观件上常用的是304与316,结构件常用的是201与301,
那么下面我们再归纳一下这几种材料的性能。
201
以锰代镍,耐腐蚀性比较差,不具备耐酸碱,易生锈。
常用于结构件,比如加强固定件,弹片,弹簧,螺丝钉,铆钉等。
301
延展性好,用于成型产品,301要比304稍微硬一些,比较难做拉伸等加工。焊接性好,抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。耐腐蚀性能比304差,有磁性,易生锈。
常用于结构件,比如加强固定件(早前智能手机里,前壳用模内注塑的钢片基本是用这个型号),弹片,弹簧,螺丝钉,铆钉等。
304
一种通用性的不锈钢材料,耐高温方面也比较好,一般使用温度极限小于650℃。304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能,无磁性。
常用于手机外壳,电子产品外观件,工业用耐蚀容器、食品用餐具、家俱、栏杆、医疗器材等
316
因添加Mo钼元素,故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好,可在苛酷的条件下使用;加工硬化性优(无磁性)。
常用于手机外壳,电子产品外观件,食品工业、钟表饰品、制药行业和外科手术器材等(316要比304外观光泽度更高,更亮。很多高端不锈钢手机,电子产品,都是采用的316不锈钢)
防锈性能 :316>304>301>201
【四】不锈钢原材料表面加工等级
原面:NO.1 热轧后施以热处理及酸洗处理的表面。一般用于冷轧材料,工业用槽罐、化学工业装置等,厚度较厚由2.0MM-8.0MM。
钝面:NO.2D 冷轧后经热处理、酸洗者,其材质柔软,表面呈银白色光泽,用于深冲压加工,如汽车构件、水管等。
雾面:NO.2B 冷轧后经热处理、酸洗,再以精轧加工使表面为适度之光亮者。由于表面光滑,易于再研磨,使表面更加光亮,用途广泛,如餐具、建材等。采用改善机械性能的表面处理后,几乎满足所有用途。
粗砂面:NO.3 用100-120号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度,具有不连续的粗纹。用于建筑内外装饰材料、电器产品及厨房设备等。
细砂面:NO.4 用粒度150-180号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度,具有不连续的粗纹,条纹比NO.3细。用于浴池、建筑内外的装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。
#320喷砂面: 用320号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度,具有不连续的粗纹,条纹比NO.4细。用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等
。
拉丝面HAIRLINE:HLNO.4经适当粒度抛光砂带的连续研磨生成研磨花纹的产品(细分150-320号)。主要用于建筑装饰,电梯,建筑物的门、面板等。
亮面:BA 经冷轧后施以光亮退火,并经过平整得到的产品。表面光泽度极好,有很高的反射率。如同镜面的表面。用于家电产品、镜子、厨房设备、装饰材料等。
以上归纳的还算清晰,但是还是会有同学搞不懂,我们电子产品设计的时候用的什么那种原料面板
那么根据上面的归纳简单解释一下
1,原面与钝面属于工业用料,上面解释的很清晰了,比较好理解,这里就不解释了。
2,雾面2B型,常规面型,板料或卷料来料面型,也就是不锈钢面板原有表面效果。
3,细砂面,粗砂面,#320(砂号)喷砂面,拉丝面。这4种属于在雾面的基础上加工出来的材料面型,属于定制面型料(比如,我做的产品表面效果是拉丝面,而且还折弯了好几道弯,我都需要拉丝的效果,这个时候就需要先把原料面板先拉丝好,然后再成型,也就是属于定制面型料)
4,亮面BA型,也是属于常规面型,也就是不锈钢面板原有表面效果
【五】不锈钢硬度对冲要求有那些?
材料的硬度也与材料的厚度有所关联,越厚越硬,那么在设计的时候要根据厚度再选择硬度。
常用材料厚度从0.05mm到2.0mm之间,根据设计要求做选择。
下面是硬度对成型的要求:
软料:拉伸和成型性能良好,形状可冲成碗形,弧形,拉伸面较高的产品
1/2硬:成型性能良好,拉伸性能稍差,形状可折弯做成弹片,屏蔽罩,等,对拉伸面要求不高对硬度高的产品
3/4硬:位伸和成型极差,一般适用于冲切,只能做折弯产品,比如槽钢等
H全硬:位伸和成型极差,一般适用于冲切,只能做折弯产品,比如槽钢或者平面面板等
【六】常用不锈钢材料性能及密度
这里对于我们设计来说,只需要注意密度就好,这个在PROE里输入密度就能计算出来产品重量的。
201
抗拉强度:520MPa;屈服强度:275MPa;伸长率 :55 to 60%;弹性模量:29,000,000 psi 折合为:203000MPa;硬度要求(布氏硬度)HRB<183N/mm2(MPa)。密度 :280lbs/cubic inch(201不锈钢的密度7.93g/cm3);201不锈钢管密度7.98 g/cm3
301
屈服强度(N/mm2)≥205;抗拉强度 ≥520 延伸率(%)≥40;硬度HB ≤187 HRB≤90 HV ≤200;301不锈钢的密度7.93g/cm3;比热c(20℃)0.502 J·(g·C)-1;热导率λ/W(m·℃)-1 (在下列温度/℃)20 100 500 12.1 16.3 21.4;线胀系数α/(10-6/℃) (在下列温度间/℃) 20~10020~200 20~300 20~400 16.0 16.8 17.5 18.1;电阻率0.73 Ω·mm2·m-1;熔点 1398~1420℃;抗拉强度σb (MPa):≥520;条件屈服强度 σ0.2 (MPa):≥205;伸长率 δ5(%):≥40;断面收缩率ψ (%):≥60;硬度 :≤187HB;≤90HRB;≤200HV
304
抗拉强度 σb (MPa)≥520; 条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥205; 伸长率 δ5(%)≥40;断面收缩率 ψ (%)≥60;硬度:≤187HB;≤90HRB;≤200HV; 304不锈钢的密度(20℃,7.93g/cm3); 熔点(℃):1398~1454; 比热容(0~100℃,KJ•kgK):0.50; 热导率(W•m•K):(100℃)16.3,(500℃)21.5; 线胀系数(10•K):(0~100℃)17.2,(0~500℃)18.4; 电阻率(20℃,10Ω•m):0.73; 纵向弹性模量(20℃,KN/mm):193
316
拉强度(Mpa) 620 MIN; 屈服强度(Mpa) 310MIN; 伸长率(%) 30 MIN; 面积缩减(%) 40MIN; 316不锈钢的密度(20℃,7.98g/cm3); 316含铬量(%) 16--18 .410;耐腐蚀性能优于304不锈钢;耐热性:在871°C以下的间断使用和在927C°以上的连续使用中,具有好的耐氧化性能。在427°C-857°C的范围内,最好不要连续使用316不锈钢,但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时,该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好,可用上述温度范围。热处理:在1850-2050°F的温度范围内进行退火,然后迅速退火,然后迅速冷却。316不锈钢不能通过热处理进行硬化。焊接:316不锈钢具有良好的焊接性能。
【七】不锈钢外观有那些效果及流程
1,表面加工效果
可分为,拉丝效果,喷砂效果,粗细由砂带决定,大体等级可分为120/150/180/220等,另外还有高光镜面效果,腐蚀雾面效果,镭雕雾面效果,机加工CD纹效果。
2,表面电镀效果
如果用304或316不锈钢,外观效果做高光镜片,可不做电镀,直接做原色也可达到理想效果,如果要求要,那就要去做电镀,电镀着色可着成五颜六色,根据色号而定,电镀的材料也分很多种,有金银铜镍铬等
3,产品处理流程
原料→冲压→抛光→(拉丝或者喷砂或者其他)→清洗→电镀→字符镭雕或字符丝印→包装完成。
4,外观效果检测要求可根据自行定制要求去检测。