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紀(jì)念合金鋼誕生200周年

合金鋼(alloy steel)就是鋼里除鐵、碳外,加入其他的合金元素。根據(jù)添加元素的不同,并采取適當(dāng)?shù)募庸すに嚕色@得高強度、高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無磁性等特殊性能。據(jù)上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長董瀚在中國冶金材料大講堂的介紹,自從1820年開始,法拉第首次提出了向鋼中添加某些元素來增強性能的概念以來,合金鋼的發(fā)展距今已有200年的歷史。


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法拉第——合金鋼之父


邁克爾·法拉第,電磁感應(yīng)之父,電學(xué)之父,交流電之父,發(fā)明了人類第一臺發(fā)電機,同時他也是合金鋼之父!盡管未發(fā)展出有實際用途的鋼種,但是法拉第被認(rèn)為是合金鋼發(fā)展的先驅(qū)。


1820-1822年,法拉第往熔化的鋼液里分別加入鉻、鎳、鉑、銘、銅、金、銀、鉑,然后測試加入這些元素之后,鋼鐵性能的變化。其中加入鉑金的實驗,鋼鐵含鉑量高達(dá)2.5%。


法拉第制作的合金鋼,含鉻最高量為2.3%,含鎳最高量為2.2%,含鉑最高量為2.5%,含鍺最高量為1.6%,含銅最高量為2.79%,含銀最高量為1%。有的合金鋼中還同時加入了0.75%的金和2.1%的鎳,所有的合金鋼中都含有0.75%1.5%的碳。

 

法拉第把他冶煉合金鋼的研究成果寫成了論文,在1822年提交給英國皇家學(xué)會,其中比較重要的論文是1822年發(fā)表的《關(guān)于合金鋼》。和論文一起交給皇家學(xué)會的,還有79塊合金鋼樣品。他煉制的合金鋼當(dāng)中沒有用到錳。這是因為直到1819年,法拉第才從礦物中提取到錳,可能是由于當(dāng)時獲得錳比較困難,而沒有使用錳來煉制合金鋼。

 

法拉第是第一個系統(tǒng)研究合金鋼并取得成就的科學(xué)家,他最早提出了向鋼中添加某些元素來增強性能的概念。當(dāng)初拿到他合金鋼樣品的sheiffeld冶煉廠,后來發(fā)明了錳鋼和硅鋼,從而促進了鋼鐵冶金的全面發(fā)展。 


合金鋼發(fā)展簡史


1820-1822年,法拉第往熔化的鋼液里分別加入鉻、鎳、鉑、銘、銅、金、銀、鉑,然后測試加入這些元素之后,鋼鐵性能的變化。


1868年,未解決碳素工具鋼速度慢和溫度低的問題,英國人馬希特(R.F.Mushet)研制出高碳高鎢自淬火刀具鋼。進過進一步改進,發(fā)展處來大量使用的W18Cr4V1高速鋼(1906年),現(xiàn)在大量應(yīng)用的是M2型高速鋼。


1870年在美國用鉻鋼(1.52.0%Cr)在密西西比河上建造了跨度為 158.5米的大橋;稍后,一些工業(yè)國家改用鎳鋼(3.5%Ni)建造大跨度的橋梁,或用于修造軍艦。


1882年,英國的Hadfield——現(xiàn)代合金鋼的奠基人,通過研究Si、Mn對鋼的影響,研制出高碳高錳奧氏體耐磨鋼,成分至今未變的Hadfield鋼,于1892年應(yīng)用于電車軌道道岔。


1884年,Hadfield又發(fā)明了硅鋼(功能鋼鐵材料),并在1903年制出第一臺鐵損小的變壓器,


1901年在西歐出現(xiàn)了高碳鉻滾動軸承鋼。


1910年又發(fā)展出了18W-4Cr-1V型的高速工具鋼,進一步把切削速度提高到30/分。


20世紀(jì)20年代以后,不銹鋼和耐熱鋼在這段期間問世了。


1920年德國人毛雷爾 (E.Maurer) 發(fā)明了18-8型不銹耐酸鋼。


1929年在美國出現(xiàn)了Fe-Cr-Al電阻絲。


1939年德國在動力工業(yè)開始使用奧氏體耐熱鋼。


第二次世界大戰(zhàn)以后至60年代,主要是發(fā)展高強度鋼和超高強度鋼的時代,由于航空工業(yè)和火箭技術(shù)發(fā)展的需要,出現(xiàn)了許多高強度鋼和超高強度鋼新鋼種,如沉淀硬化型高強度不銹鋼和各種低合金高強度鋼等是其代表性的鋼種。60年代以后,許多冶金新技術(shù),特別是爐外精煉技術(shù)被普遍采用,合金鋼開始向高純度、高精度和超低碳的方向發(fā)展,又出現(xiàn)了馬氏體時效鋼、超純鐵素體不銹鋼等新鋼種。


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