Si vous travaillez dans la fabrication, construction, ou ingénierie automobile, Vous avez probablement besoin d'un acier qui équilibre la résistance avec une usinage facile.Acier structurel en alliage en plomb- acier de structure régulière infusé de petites quantités de plomb - tient cette niche. L'additif de plomb augmente la machinabilité (critique pour les pièces de précision) tout en gardant l'acier suffisamment fort pour une utilisation structurelle ou mécanique. Dans ce guide, Nous allons briser ses propriétés, Applications du monde réel, Comment c'est fait, Et comment ça se compare aux autres aciers. Que vous soyez machiniste, ingénieur, ou acheteur, Ce guide vous aidera à décider si le plomb en alliage en alliage acier est bon pour votre projet, tout en abordant des facteurs clés comme la sécurité et les performances.
1. Propriétés du matériau de l'acier de structure en alliage en plomb
L'avantage unique de l'alliage en alliage en alliage en alliage est son mélange de résistance structurelle et de machinabilité améliorée. Le contenu de plomb (généralement bas, 0.15–0,35%) est la clé de ses performances, Mais cela a également un impact sur d'autres traits comme la résistance à la corrosion.
Composition chimique
L'additif de plomb est soigneusement équilibré avec d'autres éléments pour éviter d'affaiblir l'acier. La composition typique comprend:
- Fer (Fe): 95 – 98% – The base metal, Fournir la résistance structurelle nécessaire pour les poutres, arbres, ou pièces automobiles.
- Carbone (C): 0.10 – 0.45% – Low to medium carbon: garde l'acier fort (Assez pour une utilisation porteuse) mais pas trop difficile à machine. Carbone plus élevé (0.30–0,45%) est utilisé pour des pièces comme les engrenages; carbone inférieur (0.10–0,20%) pour les composants de construction.
- Manganèse (MN): 0.50 – 1.50% – Improves workability and strengthens the steel (Empêche la fragilité de diriger).
- Silicium (Et): ≤0,35% – Minimized because high silicon reduces machinability (il rend l'acier plus difficile et augmente l'usure des outils).
- Phosphore (P.): ≤0,04% – Kept low to avoid brittleness (critique pour les parties structurelles comme les poutres qui doivent se plier sans se casser).
- Soufre (S): 0.05 – 0.20% – Works with lead to boost machinability: Le soufre forme de petites inclusions qui cassent les copeaux, tandis que le plomb lubrifie les outils de coupe.
- Plomb (PB): 0.15 – 0.35% – The defining additive: fond à basse température (327° C) et agit comme un «lubrifiant interne» pendant l'usinage, Réduire la friction entre l'outil et l'acier.
- Orientés: Minuscules quantités de cuivre ou de nickel (≤0,1%) - affiner la structure des grains et améliorer légèrement la résistance à la corrosion.
Propriétés physiques
Ces traits le rendent compatible avec les processus de fabrication standard et fiable:
| Propriété | Valeur typique | Pourquoi c'est important pour l'industrie |
|---|---|---|
| Densité | ~ 7,87 - 7.90 g / cm³ | Légèrement plus élevé que l'acier ordinaire (En raison de la densité de plomb: 11.34 g / cm³) - Facile à calculer le poids de la pièce (Par exemple, La capacité de charge d'un faisceau). |
| Point de fusion | ~ 1430 - 1480 ° C | Semblable à l'acier ordinaire - fonctionne avec des équipements de moulage et de roulement standard (Pas besoin d'outils spécialisés à haute température). |
| Conductivité thermique | ~ 38 - 42 Avec(m · k) | Plus bas que l'acier ordinaire - dissipe la chaleur plus lentement, qui aide pendant l'usinage (Empêche les outils de surchauffer trop rapidement). |
| Coefficient de dilatation thermique | ~ 11,5 x 10⁻⁶ / ° C | Presque identique à l'acier ordinaire - les pièces gardent leur forme dans les oscillations de température (Par exemple, pièces automobiles par temps chaud / froid). |
| Propriétés magnétiques | Ferromagnétique | Facile à manipuler avec des outils magnétiques (Par exemple, Pièces de maintien pendant l'usinage ou les faisceaux de levage sur les chantiers de construction). |
Propriétés mécaniques
Il équilibre la force pour une utilisation structurelle avec une douceur pour l'usinage:
- Dureté: 110 – 170 HB (Brinell) - Assez doux pour l'usinage rapide (Les outils ne terminent pas rapidement) Mais assez dur pour résister à l'usure (Par exemple, pièces automobiles qui frottent contre d'autres composants).
- Résistance à la traction: 420 – 650 MPA - assez fort pour la plupart des pièces structurelles et mécaniques:
- Inférieur (420–500 MPA): Poutres de construction ou pièces automobiles légères.
- Haut de gamme (550–650 MPA): Composants mécaniques robustes comme les arbres de vitesses.
- Limite d'élasticité: 260 – 400 MPA - se plie sous le stress (Par exemple, un faisceau supportant une charge) mais revient en forme sans dommages permanents.
- Élongation: 18 – 28% - s'étire suffisamment pour former des pièces (Par exemple, supports automobiles lancés à froid) Sans craquer.
- Résistance à l'impact: 40 – 75 J / cm² - modéré (Mieux que la fonte) - peut gérer de petits chocs (Par exemple, un composant mécanique frappé pendant l'assemblage).
- Résistance à la fatigue: Bon - résiste au stress répété (Par exemple, un arbre de vitesse rotatif) pour 10,000+ cycles sans échouer.
Autres propriétés
Ces traits répondent aux besoins pratiques comme l'efficacité et la sécurité de l'usinage:
- Machinabilité: Excellent - Le plomb lubrifie les outils de coupe, L'usinage est donc 2 à 3 fois plus rapide que l'acier régulier à faible teneur en carbone. Les outils durent 2 à 4x plus longtemps, Réduire les coûts de remplacement.
- Résistance à la corrosion: Modéré - pire que l'acier inoxydable mais similaire à l'acier régulier à faible teneur en carbone. Besoin d'un traitement de surface (Par exemple, peinture, galvanisation) Pour une utilisation extérieure ou humide.
- Contenu de plomb: Contrôlé (0.15–0,35%) - répond à la plupart des normes mondiales (Par exemple, Les limites d'atteinte de l'UE pour le plomb dans les matériaux structurels) mais nécessite une manipulation sûre (Pas de broyage sans ventilation appropriée).
- Impact environnemental: Plus élevé que les aciers sans plomb - le plomb est toxique, donc la ferraille doit être recyclée soigneusement (Éviter la contamination des autres matériaux).
- Finition de surface: Finition lisse - AS MACHING (Rampe 1.6 – 3.2 µm) est souvent assez bon pour les pièces mécaniques (Aucun polissage supplémentaire nécessaire).
2. Applications de l'acier de structure en alliage en plomb
Son mélange de résistance et de machinabilité le rend idéal pour les pièces qui ont besoin à la fois de fiabilité structurelle et de fabrication de précision. Voici ses utilisations les plus élevées:
Matériaux de construction
Il est utilisé pour les composants structurels petits et moyens qui nécessitent un usinage:
- Poutres personnalisées: Faisceaux à court terme (Par exemple, dans les entrepôts industriels) qui nécessitent des trous ou des découpes percées pour les boulons - l'usinage facile réduit le temps de fabrication.
- Supports: Supports métalliques qui contiennent des systèmes HVAC ou une tuyauterie - des coupes précises (Merci à une bonne machinabilité) Assurer un ajustement serré.
- Attaches: Boulons et écrous lourds pour la construction - le plomb augmente la vitesse de coupe thread, Ainsi, les usines peuvent produire plus de fixations par jour.
Composants mécaniques
C'est son utilisation la plus courante - des parties qui ont besoin de précision et d'usinage reproductible:
- Engrenages: GRANDES DE PETITES À MAIN (Par exemple, dans les convoyeurs industriels ou les machines de bureau) - L'usinage lisse crée des formes dentaires précises, Réduire le bruit et l'usure.
- Arbres: Arbres rotatifs pour pompes ou moteurs - Le plomb rend la coupe des rainures ou des claviers de coupe facilement (Slots pour la connexion des pièces) Sans dommages à l'outil.
- Broches & Bagues: Épingles d'alignement ou bagues résistantes à l'usure - Tolérances serrées (± 0,01 mm) sont faciles à réaliser avec un usinage rapide.
Pièces automobiles
Les constructeurs automobiles l'utilisent pour des pièces de moteur non critique ou de châssis:
- Supports de châssis: Des supports métalliques qui attachent des composants comme les batteries ou les pièces d'échappement - Facile à façonner et suffisamment forte pour gérer les vibrations routières.
- Accessoires de moteur: Pièces comme les poulies de pompe à eau ou les supports d'alternateur - La machinabilité maintient les coûts de production faibles, et la résistance gère la chaleur du moteur.
- Composants de transmission: Petits engrenages ou leviers de décalage - l'usinage précis assure des changements de vitesse lisses.
Applications d'ingénierie générale
C'est un incontournable pour les pièces industrielles personnalisées ou à volume élevé:
- Corps de valve: Petites vannes pour les systèmes d'eau ou d'air - Facile à percer et à taper (Ajouter des fils) Pour les connexions.
- Supports d'instruments: Supports pour les outils de mesure (Par exemple, manches) - La finition de surface lisse et les tolérances serrées améliorent la précision de l'instrument.
3. Techniques de fabrication pour l'acier structurel en alliage en alliage en plomb
Faire de l'acier structurel en alliage en alliage implique 7 Étapes clés - Focale à distribuer uniformément le plomb et à préserver à la fois la force et la machinabilité:
1. Merdeuse et moulage
- Processus: Minerai de fer, carbone, et le manganèse est fondu dans un four à arc électrique (AEP) à 1500–1600 ° C. Une fois l'acier fondu, lead is added dernier (Le plomb fond à 327 ° C, Donc, l'ajouter tardivement empêche de brûler). L'acier en fusion est agité vigoureusement pour distribuer le plomb uniformément (Les touffes de plomb affaibliraient l'acier). Il est ensuite jeté dans des dalles (pour les draps) ou billettes (pour les barres / arbres) via une coulée continue.
- Objectif clé: Évitez la ségrégation du plomb (amas) - La distribution inégale du plomb provoque des taches faibles ou une machinabilité incohérente.
2. Roulement chaud
- Processus: Les dalles ou les billettes sont chauffées à 1100–1250 ° C (épuisé) et roulé dans des bars, feuilles, ou poutres. Le roulement chaud façonne l'acier et étire les particules de plomb en minuscules, répartir uniformément les gouttelettes (Idéal pour la lubrification pendant l'usinage).
- Astuce: Les vitesses de roulement lents aident à maintenir le plomb distribué - le roulement rapide peut pousser le plomb en clusters.
3. Roulement froid (Facultatif)
- Processus: Pour les pièces qui ont besoin de surfaces ultra-lisses (Par exemple, supports automobiles), L'acier roulé à chaud est refroidi et roulé à température ambiante. Le roulement à froid améliore la finition de surface (Rampe 1.6 µm) et resserre les tolérances (± 0,05 mm).
- Mieux pour: Pièces de précision comme les engrenages ou les supports d'instruments - élimine le besoin de polissage supplémentaire.
4. Traitement thermique
- Processus: La plupart de l'acier de structure en alliage en alliage est utilisé «en rouleau» (Pas de traitement thermique) Parce que la chaleur peut réduire la machinabilité. Pour des pièces plus dures (Par exemple, arbres à usages élevés):
- Recuit: Chauffé à 800–900 ° C et refroidi lentement - adoucit l'acier pour l'usinage, Puis durci plus tard.
- Éteinte & Tremper: Chauffé à 850–950 ° C, éteint dans l'huile, puis tempéré à 200–350 ° C - augmente la dureté (25–30 HRC) Tout en gardant une certaine ténacité.
- Avertissement clé: Évitez la surchauffe - les températures supérieures à 1000 ° C peuvent provoquer une évaporation, Réduire la machinabilité.
5. Usinage (Étape de base pour les pièces finales)
- Processus: L'acier est coupé en pièces finales en utilisant des méthodes standard:
- Tournant: Forme des pièces cylindriques (arbres, boulons) Sur un tour - le plomb lubrifie l'outil, Alors les tours courent à des vitesses plus élevées (200–300 tr / min vs. 150 RPM pour l'acier ordinaire).
- Fraisage: Crée des engrenages ou des supports - le plomb réduit l'usure des outils, afin que les moulins puissent fonctionner plus longtemps sans s'arrêter.
- Forage: Ajoute des trous - des moyens de coupe plus rapides 50% Plus de trous par heure que l'acier ordinaire.
- Note de sécurité: L'usinage produit la poussière de plomb - utilisez des systèmes de ventilation et du matériel de protection (masques) Pour éviter l'exposition.
6. Traitement de surface
- Processus: Les pièces sont enduites pour améliorer la résistance à la corrosion (Depuis les rouille en acier en alliage en alliage comme en acier ordinaire):
- Galvanisation: DIP dans le zinc - protège des pièces extérieures comme des supports ou des fixations contre la pluie et l'humidité.
- Peinture / revêtement en poudre: Ajoute une couche de couleurs et une protection de rouille - utilisée pour les pièces visibles comme les supports automobiles.
- Placage chromé: Ajoute un dur, Couche brillante - Utilisé pour les pièces à usages élevés comme les engrenages ou les bagues.
7. Contrôle et inspection de la qualité
- Analyse chimique: Vérifie le contenu du plomb (Doit être de 0,15 à 0,35%) et d'autres éléments - assure le respect des normes (Par exemple, ASTM A325 pour les fixations).
- Tests mécaniques: Mesure la résistance à la traction et la dureté - vérifie les pièces peuvent gérer leur charge prévue (Par exemple, un faisceau supportant 500 kilos).
- Vérification de la distribution du plomb: Utilise la fluorescence des rayons X (Xrf) Pour s'assurer que le plomb est uniformément répandu - pas de touffes autorisées.
- Tests de machinabilité: Coupe un échantillon avec un outil standard - mesure l'usure de l'outil et la vitesse de coupe (doit rencontrer 2x plus vite que l'acier ordinaire).
4. Études de cas: Acier structurel en alliage en alliage en action
Des exemples du monde réel montrent comment il résout les problèmes de fabrication et de coût. Voici 3 cas clés:
Étude de cas 1: Gear Factory coupe le temps de production
Une usine de petits engrenages de convoyeur avec de l'acier régulier de carbone moyen - chaque équipement a pris 12 À quelques minutes de la machine, et les outils émoussés chaque 400 engrenages.
Solution: Changé en acier structurel en alliage en alliage en plomb (0.25% plomb, 0.15% soufre).
Résultats:
- Le temps d'usinage par équipement est tombé sur 5 minutes (58% plus rapide) - La production a augmenté de 50 à 120 Gears / jour.
- La durée de vie de l'outil étendu à 1,600 engrenages (4x plus) - Les coûts de remplacement des outils ont chuté de 75%.
- Le taux de ferraille a chuté de 10% à 2% - moins de vitesses ont été ruinées par l'outil terne.
Pourquoi ça a fonctionné: Le plomb a lubrifié les outils de coupe, Réduire la friction et l'usure, tandis que le soufre a amélioré la rupture des puces.
Étude de cas 2: L'entreprise de construction accélère la fabrication du faisceau
Une entreprise de construction avait besoin de poutres d'entrepôt personnalisées avec des trous percés - acier régulier pris 30 Minutes par faisceau à percer, provoquant des retards.
Solution: Poutres en acier structurel en alliage de plomb utilisé (0.20% plomb, 0.10% soufre).
Résultats:
- Le temps de forage par faisceau est tombé 12 minutes (60% plus rapide) - le projet terminé 2 semaines plus tôt.
- Percevoir la durée de vie étendue à 80 poutres (contre. 25 poutres pour l'acier ordinaire) - Les coûts d'outil ont chuté 69%.
- La résistance au faisceau était inchangée - les tests de charge ont montré qu'ils étaient soutenus 600 kilos (répond aux normes de sécurité).
Pourquoi ça a fonctionné: Le plomb a rendu l'acier plus doux pour le forage, sans réduire la force structurelle.
Étude de cas 3: Le fournisseur automobile réduit les coûts
Un fournisseur de pièces de voiture supportait des supports de moteur avec un acier régulier à faible teneur en carbone - une usure d'outil élevée et des coûts poussés à l'usinage lent vers le haut.
Solution: Changé en acier structurel en alliage en alliage en plomb (0.30% plomb, 0.08% soufre).
Résultats:
- Les coûts d'usinage par support ont chuté 40% - Les économies d'outils et la production plus rapide compensent le prix légèrement plus élevé de l'acier.
- Le volume de production a augmenté de 70% - Le fournisseur a remporté un nouveau contrat avec un grand constructeur automobile.
- Les supports ont passé des tests de durabilité - ils ont manipulé 100,000 cycles de vibration des routes sans craquer.
Pourquoi ça a fonctionné: Machinabilité stimulée par le plomb, Alors que la résistance de l'acier répondait aux normes de durabilité automobile.
5. Acier structurel en alliage en alliage vs. Autres matériaux
Ce n'est pas l'acier le plus fort ou le plus résistant à la corrosion, Mais il excelle à l'équilibreux et à la machinabilité. Voici comment ça se compare:
| Matériel | Machinabilité (1= Meilleur) | Résistance à la traction (MPA) | Résistance à la corrosion | Coût (contre. Acier en alliage de plomb) | Mieux pour |
|---|---|---|---|---|---|
| Acier structurel en alliage en plomb | 2 | 420 – 650 | Modéré | 100% (Coût de base) | Pièces structurelles usinées, engrenages, supports automobiles |
| Acier à faible teneur en carbone | 5 | 350 – 500 | Modéré | 80% (moins cher) | Grandes poutres, parties simples (Pas d'usinage de précision) |
| Acier à carbone moyen | 6 | 600 – 900 | Modéré | 90% | Parties fortes (Par exemple, grands arbres) qui ont besoin d'usinage lent |
| Acier inoxydable (304) | 8 | 515 – 720 | Excellent | 250% (plus cher) | Parties résistantes à la corrosion (Par exemple, machinerie alimentaire) |
| Acier en alliage (4140) | 7 | 800 – 1100 | Modéré | 180% | Pièces à stress élevé (Par exemple, chariot moteur) |
| Fonte | 3 | 200 – 400 | Faible | 70% (moins cher) | Bon marché, parties cassantes (Par exemple, Couvertures de trou d'homme) |
| Alliage en aluminium (6061) | 1 | 276 – 310 | Bien | 120% | Pièces légères (Par exemple, supports d'avions) - faible résistance |
À retenir: L'acier structurel en alliage en alliage est le meilleur choix pour les pièces qui ont besoin à la fois de résistance structurelle et d'usinage rapide. Il est moins cher que l'acier inoxydable ou en alliage et plus polyvalent que la fonte.
Perspective de la technologie Yigu sur l'acier structurel en alliage en alliage en plomb
À la technologie Yigu, L'acier structurel en alliage en alliage est un choix pratique pour les clients qui ont besoin de pièces structurelles usinées, comme des engrenages ou des poutres personnalisées. Nous priorisons le contenu du plomb contrôlé (0.20–0,30%) Pour équilibrer la machinabilité et la sécurité, Assurer la conformité aux normes environnementales mondiales. Pour la plupart des projets, il réduit le temps de production de 40 à 60% vs. acier régulier, le rendre rentable malgré une légère prime de prix. Nous conseillons également les clients sur la manipulation sûre (ventilation pour l'usinage) et traitement de surface (galvaniser pour une utilisation en plein air) Pour maximiser la vie en partie. Ce n'est pas idéal pour les pièces sujettes à la corrosion ou à la stress élevé, mais pour les composants structurels de précision, C'est difficile à battre.