连接板冲压模具设计设计说明9004394

30/34连接板冲压模具设计摘要模具是制造业的重要工艺基础，在我国模具制造属于专用设备制造业。本设计是连接板冲孔、落料复合模设计，冲模的结构性能直接反映了冲压技术水平的高低.选用材料时应考虑模具的工作特性，受力情况，冲压件材料性能，冲压件的精度，生产批量以及模具材料的加工工艺性能和工厂现有条件等因素.冲床的选用主要是确定冲床的类型和吨位。板料冷冲压加工是机械加工的一个重要组成部分。它应用十分广泛。但由于传统的加工存在着冲压工艺方案选择不合理、冲压间隙选择过大，压力机不相匹配等问题。本文就以连接板冲孔、落料复合模设计主要介绍了冲压模具设计的全过程：1．经工艺分析工艺计算，间隙值的选择，确定了该设计工艺流程及冲模结构形式。2．同时对所设计的模具分别进行了分析说明，3．对压力机做出了合理的选择，4．整个过程采用AutoCAD软件绘制模具的二维装配图和个别零件图。关键词：冲压模；复合模;连接片;冲裁间隙;冲压工艺。

ConnectingplatestampingdiedesignABSTRACTDieprocessistheimportantbasisforthemanufacturingsector,manufacturersinChinadieofspecialequipmentmanufacturing。ThisdesignisLianjieBanpunching,blankingcompounddiedesign，diedirectlyreflectthestructureofthehighandlowlevelofstampingtechnology。Optionalmaterialshouldbeconsideredtheworkofmold,theforce，punchingpiecesofmaterial,theaccuracyofpressparts，moldsandproductionquantitiesofmaterialsprocessingplantperformanceandexistingconditionsandotherfactors.SelectionofPunchPunchisdeterminedthetypeandtonnage。Sheetmetalstampingcoldmachiningprocessingisanimportantcomponent。Itisverybroadapplication.However,duetothetraditionalprocessingthereisastampingprocessoptionsunreasonable,stampinggapchoiceistoolarge,pressesdonotmatch,andsoon。Inthispaper,toLianjieBanpunching，blankingthemaincompounddiedesignstampingdiedesignonthewholeprocess：

1。Theprocessofanalysis,thegapvalueoftheoptions，determinethedesignprocessanddiestructure。

2.Atthesametime，themoldsweredesignedbyananalysisthat

3。Thepresshasmadeareasonablechoice,

4.AutoCADsoftwareusedthroughouttheprocessofdrawingtwo-dimensionalmoldassemblydrawingplansandindividualparts。KEYWORDS：stampingdie；compounddie;connectiontablets;blankinggap;stampingprocess。目录TOC\o”1-3"\h\z\u前言 1第1章×××××× 21.1×××××× 21.1.1×××××× 21.1.2×××××× 21。1。3×××××× 2第2章×××××× 42。1×××××× 42。1。1×××××× 42.1。2×××××× 42。2×××××× 52.2。1×××××× 5第3章×××××× 63.1×××××× 63。1.1×××××× 63.1。2×××××× 63.2×××××× 6第4章×××××× 74。1×××××× 74.1.1×××××× 74。1。2×××××× 74.2×××××× 7第5章×××××× 85.1×××××× 85。1.1×××××× 85。1。2×××××× 85。2×××××× 85.2.1×××××× 85.2。2×××××× 8结论 9谢辞 10参考文献 11附录 13外文资料翻译 14前言冷冲压技术从最初的作坊式生产到现在的专业化模具工业生产，从无到有发展迅速.而我国模具工业在近20年来发展更是迅速，模具及模具加工设备市场需求潜力巨大，发展前景广阔。随着工业的发展，工业产品的品种、数量越来越多，对产品质量和外观的要求，更是日趋精美、华丽。所以改革开放20多年以来,我国已成为使用各类模具的大国,其中，汽车、摩托车与家电产品生产用的各类模具的年需求量已占全国模具总量的60％以上.但是，我国模具生产能力和水平，与国外相比则差距颇大,造成20世纪90年代模具进口量占全国模具销售总额的1/3以上，达6亿～10亿美元。改革开放以来，随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15％左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I—DEAS、Euclid—IS等国际通用软件。导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长,而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模，适合大批量生产。尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低"等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。本设计说明书是根据《冷冲压工艺与模具设计》、《现代冷冲模设计基础实例》、《机械制图》、《公差配合与测量技术》、《典型零件模具图册》、《最新金属材料牌号、性能、用途及中外牌号对照速用速查使用手册》、《新编实用冲压模具设计手册》、《冲压模具最新工艺和实用手册》、《中国模具设计大典》编写的。设计了一副简单的复合模,该工艺过程中利用了冲孔和落料等工艺方法。由于缺乏经验、知识有限、时间仓促，该说明书中难免出现一些不足之处,请老师和同学们多多指教，谢谢大家的支持！本说明书由洛阳理工学院机械工程系B100214班蔡晓志主编,孙小捞老师审核.在编写的过程中得到了多位同学的提示,特在此表示衷心的感谢！由于水平有限，缺点错误再所难免，欢迎大家指正！第1章设计任务书1.1设计题目零件名称：连接板生产批量:中批材料及厚度:10，3。5零件图形：1。2设计要求(1)学生独立完成模具设计工艺方案分析，制订模具总体机构设计方案。(2）完成一张零号图纸的模具装配图设计,要求结构合理，视图表达正确，标注合理，完整，图纸符合国家标准。总图纸量应达到3张A0图纸工作量。（3）绘出全部零件图纸，要求尺寸完整,公差及表面粗糙度标注合理、正确,图纸符合制图标准。（4)设计说明书（页数35页左右）内容完整，正确，排版格式符合学校要求。外文资料译文（5000字）符合要求，译文正确。第二章冲裁工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构,形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素.根据这一要求对该零件进行工艺分析。2。1几何形状该冲裁件外形简单,形状比较规则。2.2最小孔距、孔边距经计算零件的孔边距为48mm大于最小孔边距t=3.5mm、孔距为300mm明显足够,所以零件适合冲裁。2。3冲孔最小尺寸查表3-6（参考文献1）冲孔最小尺寸为0。35t=1.225mm小于4mm，即得此孔能够冲出。2.4冲裁件的精度和断面粗糙度由于零件外形尺寸和大孔均未注公差，属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸公差，经查公差表得各尺寸公差分别为：零件外形尺寸：大孔尺寸：小孔尺寸：孔间距：2.5材料10钢属于碳素结构钢，其屈强比较小,延伸率较高，具有良好的冲压性能.结论：此零件适合冲裁第三章确定冲压工艺方案确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数,工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果,选择一个合理的冲压工艺方案。3。1方案种类该零件包括冲孔,落料两个基本工序,可以采用以下三种方案：（1）先落料再冲孔采用单工序模生产(2)落料—冲孔复合冲压采用复合模生产(3）冲孔—落料连续冲压采用级进模生产3。2方案的比较与分析方案(1)模具结构简单,但需要两道工序，两套模具才能完成零件的加工，且生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求,难以满足生产需要。故而不选此方案。由于零件结构简单，为提高生产效率,主要可以应用以下两种方案即采用复合冲压或级进冲压，又由于级进冲压模具结构相对复合冲压模具结构较大，且较为复杂些,为了便于工艺加工及节省昂贵的模具材料，本模具采用复合冲裁方式进行生产，且结构紧凑，零件精度高。3。3方案的确定由零件尺寸可知，查（参考文献［1]）得最小壁厚t为3。5mm﹤48mm即凸凹模壁厚大于允许的最小壁厚，所以为便于操作完全可以采用复合模结构。复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。考虑到工件成形后，如何脱模方便.正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件,取也不方便。倒装式复合模成形后工件留在上模，只须在上模装一推出装置，借助模具的合复力就可以轻松的将工件给卸下来。考虑到工件成形后，如何脱模方便，故采用倒装式复合模，因该制件较薄，为保证制件平整，采用弹压卸料装置。它还可以对冲孔小凸模起导向作用和保护作用，和定位钉定位方式.第四章冲裁工艺计算4.1排样及裁板方式确定在冲压生产中,节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大中批量生产中,较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。4.1.1排样排样是指冲件在条料、带料或`板料上布置的方法.冲件的合理布置（即材料的经济利用），与冲件的外形有很大关系.根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。零件外形近似矩形，轮廓尺寸为425×150，根据工件的形状,确定采用无废料排样的方法是不可能做到；但能采用有废料和少废料的排样方法。考虑到操作方便并为了保证零件精度，排样方式采用直排有废料排样.排样时,冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料.搭边数值取决于以下因素：①件的尺寸和形状.②材料的硬度和厚度。③排样的形式（直排、斜排、对排等）。④条料的送料方法(是否有侧压板）。⑤挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。查表3-12（参考文献［1］)得搭边参考值为：沿边a=2。5工件间a1=2。8送料步距S=150+a1即得S=150+2。5=152.5mm又因为本模具采用无侧压装置，由公式3—24（参考文献[2］）得即得式中B—条料标称宽度，mm;4.85D-工件垂直于送料方向的最大尺寸，mm；a1-侧搭边，mm；Δ—条料宽度公差，mm条料排样图如下图所示图4—1排样图4.1.2裁板方式与利用率的计算当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题.选取的冲裁方式不同时,出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量.根据不产品的结构和工艺性能，本副模具顶板式顺出件结构。由于本模具采用顺出件式模具冲裁，省去校平工序，既可满足工件对平面度的要求，有能保证安全生产.查附表3（参考文献［3]）选用的板料规格为600x1200x3。5mm（1）横裁:根据板料的规格及零件的尺寸，剪切条料尺寸为，一板料可裁条料为2条,每条可冲零件的个数为3个，即一块板料可冲裁总的零件个数为个根据式3—3（参考文献[1］）一块板料的利用率为：式中：nΣ—一张板料上冲裁件总数目;L-板料长;B—板料宽；A—冲裁件面积(包括内形结构废料）；(2）纵裁：剪切条料尺寸为433。2x1200,一块板料可裁条料共7条,每条可冲零件的个数为1个，即一块板料可冲裁总的零件个数为7x1=7个。根据式3—3（参考文献[1］）一块板料的利用率为：式中：nΣ—一张板料上冲裁件总数目；L—板料长；B-板料宽；A-冲裁件面积（包括内形结构废料）；经计算得到的横裁与纵裁的材料利用率,相比较确定裁板方式为纵裁4.2冲压力计算4。2。1力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算:式3-4(参考文献[1]）式中：F-冲裁力，N;L-冲裁件的周长,mm;t-材料厚度，mm;τ-材料抗剪强度，MPa;K—系数.考虑到刃口的磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数为1。3，又因为，于是在生产中冲裁力便可按下式计算：经查的取σb=335MPa（参考文献［4]）4。2。2计算工序冲压力由于影响卸料力、推加力和顶件力的因素很多,根本无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算：落料力冲孔力由式3-7（参考文献［1］)得：卸料力由式3-9（参考文献［1］）得：推件力式中：n-同时卡在凹模洞口的件数；n=（h为凹模洞口深度，t为料厚)n=查表3—18（参考文献［1］)在此取h=10mmKs—卸料力系数；Ke-推件力系数；查表3—13(参考文献[1］）由式3—11（参考文献［1]）得:工艺力4.3初步预选压力机根据以上所计算得到的工艺力,查表1-40（参考文献[5］）初选型号为J31—160A的压力机。4。4确定压力中心图4-2各线段的压力中心由上边冲裁力的公式得:大圆弧的冲裁力小圆弧的冲裁力大圆的冲裁力小圆的冲裁力切线的冲压力如图4—2所示大圆弧压力中心小圆弧压力中心大圆的压力中心小圆的压力中心上切线的压力中心下切线的压力中心由式3—15（参考文献[1］）得：有式3-16（参考文献［1］)得：所以零件的压力中心为4。5弹性元件选择计算根据已知冲裁板厚t=3。5mm，冲裁力卸料力F=35KN由橡胶选用要求可知：（1）所选用的弹簧必须满足冲模结构空间的要求，弹簧的外形尺寸及数量应与冲模的结构尺寸相适应。（2）所选橡胶必须满足工艺要求，橡胶的最小预紧Ppmin要大于（至少等于）卸料力Fs。橡胶的总压缩量要小于或等于橡胶自身所允许的最大压缩量ΔHmax。初预选橡胶数目为6个，橡胶类型为聚胺脂弹性体60×16.5×40JB/T7650。9-1995（参考文献[6］）。查表22.5—13得：当压缩量为0.2H时，工作负荷为7120N。当预紧量设为0。2H时，总预紧力为故所选橡胶符合要求。4.6工作零件刃口尺寸计算刃口工艺分析：结合模具及工件的形状特点，此模具制造宜采用配作法，落料时,选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按要求配作；冲孔时，则只需计算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按要求配作；只是需要在配作时保证最小双面合理间隙值。查表3—2;（参考文献［1］）凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成.（1)冲大孔Φ70mm由表3—14(参考文献［1］）得：；;其中dp、dd-冲孔凸凹模基本尺寸；d-孔的基本尺寸；Χ—因数；其值查表3-15得Χ=0。75(参考文献[1]）；Δ—制件制造公差,查表1-2值Δ=0.12mm；δp、δd—凸凹模的制造公差，查表3—16得δp=0.02mm，δd=0.03mm；所以：,；（2）冲小孔由表3-14（参考文献［1])得:;；其中dp、dd-冲孔凸凹模基本尺寸；d-孔的基本尺寸；Χ—因数；其值查表3—15得Χ=0.75（参考文献[1］）;Δ-制件制造公差，Δ=0.1mm;δp、δd—凸凹模的制造公差,查表3—16得δp=0.02mm，δd=0.02mm；所以:，;（3）落料由表3—14（参考文献［1]）得:其中Dp、Dd-冲孔凸凹模基本尺寸；D-孔的基本尺寸；Χ-因数；其值查表3-15得Χ=0。5(参考文献[1］);Δ-制件制造公差，Δ=0.74mm；δp、δd—凸凹模的制造公差，查表3—16得δp=0。02mm，δd=0.04mm；所以：，1。1。1××××××50与前面的标号之间均空一格，每节、小节均与前面内容之间空一行。标题不要多于三级（1.1。1）,若需要有四级标题，则用1、2、3…来表示。如：1。××××××2。××××××如果是陈述问题的几个项目,直接使用带括号的项目符号，比如：××××××的基本方法和原则:（1)××××××。（2）××××××.（3)××××××。(4)××××××.(5)××××××.(6)××××××.(空一行）1。1.2××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。（空一行)1.1.3××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××.（每章另起新页)第2章××××××2。1××××××2。1。1×××××××××××……（正文）（空一行）2.1.2××××××图必须有编号和标题，在图下方，用五号楷体居中，图表皆按照章的顺序编号。如第二章第一图编号为图2-1图2-1××××××表居中排版，在表上方必须加表的标注，用五号楷体居中，表中文字为五号宋体,居中,如第二章第一表编号为表2—1表2—1××××××××××××2.2××××××2。2.1××××××××××……第3章××××××3。1××××××3。1.1××××××……3。1.2××××××……3。2××××××……第4章××××××4.1××××××4。1.1××××××……4.1.2××××××……4.2××××××……第5章××××××5.1××××××……5.1。1××××××……5.1.2××××××……5.2××××××……5。2。1××××××……5。2.2××××××……结论【结论两字格式不需修改。直接在标题下空一行添加内容即可。】结论是对整个研究工作进行归纳和综合而得出的总结，对所得结果与已有结果的比较和课题尚存在的问题，以及进一步开展研究的见解与建议。结论要写得概括、简短。谢辞【下空一行直接添加致谢内容.】致谢应以简短的文字对在课题研究和设计说明书（论文)撰写过程中曾直接给予帮助的人员(例如指导教师、答疑教师及其他人员)表示自己的谢意，这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。文字要简捷、实事求是，切忌浮夸和庸俗之词。参考文献【参考文献格式不需做改变,标题下空一行写】【列入主要参考文献15或20篇以上.参考文献一律要求是经公开出版、发表的著作或期刊（论文）。参考文献统一用阿拉伯数字进行自然编号，序码用方括号括起。文中引用的参考文献按文中出现的顺序编号，文中没有引用的文献排列在后面。】参考文献中著录格式要求：①期刊序号作者.题名。刊名,出版年份，卷号(期号）,起止页码②专著序号作者。书名.版本（第1版不标注).出版地:出版者，出版年：起止页码③论文集序号作者。题名.论文集名。出版地，出版年：起止页码④毕业论文序号作者.题名：[毕业论文］（英文用［Dissertation］）.保存地点：保存单位,年份,起止页码⑤专利序号专利申请者.题名。国别，专利文献种类，专利号出版日期⑥技术标准序号起草责任者.标准代号。标准顺序号-发布年。标准名称.出版地：出版者，出版年度以下是参考文献样例郑人杰.计算机软件测试技术。北京：清华大学出版社,1992WolfW,孙玉芳等译.嵌入式计算系统设计原理.北京:机械工业出版社，2002郝跃,马佩军，张卫东.功能成品率估算的缺陷特征参数提取法.电子学报，2000,28(8）：76-78罗建林.汉语形式语法中的空位和非常序.见:陈力为主编。计算语言学研究与应用.北京：北京语言学院出版社,1993。1-8PattersonDA&HennessyJL。Computerorganizationanddesign:Thehardware/softwareinterface。2ndEdition,SanFrancisco：MorganKaufmann，1994CarreiraJ，MadeiraHandSilvaJG。Xception:Atechniquefortheexperimentalevaluationofdependabilityinmoderncomputers.IEEETransactionsonSoftwareEngineering，1998，24(2)：125—136KoopmanPandDeValeK。ComparingtherobustnessofPOSIXoperatingsystems.In：ProceedingsoftheIEEE29thInternationalSymposiumonFault—TolerantComputing，Madison,IEEECSPress,June1999,pp。30—37苗夺谦。RoughSet理论在机器学习中的应用研究［博士学位论文].中国科学院自动化研究所,北京,1997南京大学，天津大学，重庆大学,等。粘滞流体力学.北京:高等教育出版社，1987GB9078-1996，工业炉窑大气污染物排放标准。ClarkDW。Thememorysystemofahighperformancepersonalcomputer。XeroxPaloAltoResearchCenter,MC88100RSICMicroprocessorUser’sManual(Secondedition）。EnglewoodCliffs：PrenticeHall,1990,2003-10DeValeJ。Measuringoperatingsystemrobustness.，2004—03××××××××××××××××××××××××××××××××××××附录附录题目【在这里写附录内容】对于一些不宜放在正文中，但有参考价值的内容，可编入附录中.此项为可选项目。附录大致包括如下一些材料：（1)比正文更为详尽的理论根据、研究方法和技术要点，建议可以阅读的参考文献的题录，对了解正文内容有用的补充信息等。（2）由于篇幅过长或取材于复制品而不宜写入正文的材料.（3）某些重要的原始数据、公式推导、软件源程序、框图、结构图、统计表等。外文资料翻译“外文资料译文”用三号黑体居中打印，下空一行打印外文原文内容（小四TimesNewRoman字体），另起新页打印中文翻译（小四宋体）。外文资料翻译PLAINCARBONSTEELAnysteel—makingprocessiscapableofproducingaproductthathas0.05%orlesscarbon.Withthissmallamountofcarbon,thepropertiesapproachofpureironwithmaximumductilityandminimumstrength.Maximumductilityisdesirablefromthestandpointofeaseindeformationprocessingandserviceuse。Minimumstrengthisdesirablefordeformationprocessing.However，higherstrengthsthanthatobtainablewiththislowcarbonaredesirablefromthestandpointofproductdesign。Themostpracticalmeansofincreasingthestrengthisbytheadditionorretentionofsomecarbon.However,itshouldbefullyunderstoodthatanyincreaseofstrengthoverthatpureironcanbeobtainedonlyattheexpenseofsomelossofductility,andthefinalchoiceisalwaysacompromiseofsomedegree.Becauseofthedifficultyofcompositioncontrolortheadditionaloperationofincreasingcarboncontent,thecostofhighercarbon,higherstrengthsteelisgreaterthanoflowcarbon。PlainCarbonSteelsMostUsed.Becauseoftheirlowcost，themajorityofsteelsusedareplaincarbonsteels.Theseconsistofironcombinedwithcarbonconcentratedinthererangesclassedaslowcarbon,mediumcarbon,andhighcarbon。Withtheexceptionofmanganeseusedtocontrolsulphur，otherelementsarepresentonlyinsmallenoughquantitiestobeconsideredasimpurities,thoughinsomecasestheymayhaveminoreffectonpropertiesofthematerial。LowCarbon。Steelwithapproximately6to25pointsofcarbon(0.06％~0。25％)areratedaslowcarbonsteelsandarerarelyhardenedbyheattreatmentbecausethelowcarboncontentpermitssolittleformationofhardmagnesitethattheprocessisrelativelyineffective.Enormoustonnagesoftheselowcarbonsteelsareprocessedinsuchstructuralshapesassheet,strip,rod,plate,pipe，andwire。Alargeportionofthematerialiscoldworkedinitsfinalprocessingtoimproveitshardness,strength,andsurface-finishqualities.thegradescontaining20pointsorlessofcarbonaresusceptibletoconsiderableplasticflowandarefrequentlyusedasdeep-drawnproductsormaybeusedasaductilecoreforcasehardenedmaterial。Thelowlaincarbonsteelsarerealitybrazed，welded,andforged。MediumCarbon.Themediumcarbonsteels(0.25％～0.5%）containsufficientcarbonthattheymaybeheattreatedfordesirablestrength,hardness,machinability，orotherproperties。Thehardnessofplaincarbonsteelsinthisrangecannotbeincreasedsufficientlyforthematerialtoservesatisfactorilyascuttingtools,buttheload-carryingcapacityofthesteelscanberaisedconsiderably，whilestillretainingsufficientductilityforgoodtoughness.Themajorityofthesteelisfurnishedinthehot-rolledconditionandisoftenmachinedforfinalfinishing。Itcanbewelded，butismoredifficulttojoinbythismethodthanthelowcarbonsteelbecauseofstructuralchangescausedbyweldingheatinlocalizedareas.HighCarbon。Highcarbonsteelcontainsfrom50to160pointsofcarbon（0.8％~1。6%）。Thisgroupofsteelsisclassedastoolanddiesteel,inwhichhardnessistheprincipalpropertydesired。Becauseofthefastreactiontimeandresultinglowhardenability,anditsassociateddangerofdistortionorcracking,itisseldompossibletodevelopfullyofheat—treat—hardenedplaincarbonsteelislowcomparedtothatofalloysteelswiththesamestrength,but,evenso,carbonsteelisfrequentlyusedbecauseofitslowercost。ALLOYSTEELSAlthoughplaincarbonsteelsworkwellformanyusesandarethecheapeststeelsandthereforethemostused，theycannotcompletelyfulfilltherequirementsforsomework。Individualorgroupsofpropertiescanbeimprovedbyadditionofvariouselementsintheformofalloys。Evenplaincarbonsteelsarealloysofatleastiron，carbon，andmanganese,butthetermalloysteelreferstosteelscontainingelementsotherthantheseincontrolledquantitiesgreaterthanimpurityconcentrationor，inthecaseofmanganese,greaterthan1。5%.AlloysAffectHardenability。Interestinhardenabilityisindirect。Hardenabilityisusuallythoughtofmostinconnectionwithdepth-hardeningabilityinafullhardeningoperation。However，withtheisothermaltransformationcurvesshiftedtotheright，thepropertiesforgingoperations,themateriallyusuallyaircools。Anyalloygenerallyshiftsthetransformationcurvestotheright，whichwithaircoolingresultsinfinerpearlitethanwouldbeformedinaplaincarbonsteel.Thisfinerpearlitehashigherhardnessandstrength,whichhasaneffectonmachinabilityandmaylowerductility.Weldability。Thegenerallybadinfluenceofalloysonweldabilityisafurtherreflectionoftheinfluenceonhardenability.Withalloyspresentisafurtherreflectionoftheinfluenceonhardenability.Withalloyspresentduringtherapidcoolingtakingplaceintheweldingarea，hard,nonductilestructuresareformedinthesteelandfrequentlyleadtocrackinganddistortion.GrainSizeandToughness.Nickelinparticularhasaverybeneficialeffectbyretardinggraingrowthintheausteniterange.Aswithhardenability,itisthesecondaryeffectsofgrainrefinementthatarenotedinproperties。Afinergrainstructuremayactuallyhavelesshardenability,butithasitsmostpronouncedeffectontoughness；fortwosteelswithequivalentinthechartasimprovedtoughness。Thisimprovedtoughness,however，maybedetrimentaltomachinability.CorrosionResistance。Mostpuremetalshaverelativelygoodcorrosionresistance,whichisgenerallyloweredbyimpuritiesorsmallamountsofintentionalalloys.Insteel，carboninparticularlowersthecorrosionresistanceveryseriously。Insmallpercentages，copperandphosphorusarebeneficialinreducingcorrosion.Nickelbecomeseffectiveinpercentagesofabout％,andchromiumisextremelyeffectiveinpercentagesgreaterthan%,whichleadstoaseparateclassofalloysteelscalledstainlesssteels.Manytoolsteels，whilenotdesignedforthepurpose,areineffectstainlesssteelsbecauseofthehighpercentageofchromiumpresent。LOWALLOYSTRUCTURALSTEELSCertainlowalloysteelssoldundervarioustradenameshavebeendevelopedtoprovidealowcoststructuralmaterialwithhigheryieldstrenghthanplaincarbonsteel。Theadditionofsmallamountofsomealloyingelementscanraisetheyieldstrengthofhot-rolledsectionswithoutheattreatmentto30%～40%greaterthanthatofplaincarbonsteels。Designingtohigherworkingstressesmayreducetherequiredsectionsizeby25%～30％atanincreasedcostof15％～50%，dependingupontheamountandthekindofalloy.Thelowalloystructuralsteelsaresoldalmostentirelyintheformofhot-rolledstructuralshapes。Thesematerialshavegoodweldability，ductility,betterimpactstrengththanthatofplaincarbonsteel，andgoodcorrosionresistance,particularlytoatmosphericexposure。Manybuildingcodesarebasedonthemoreconservativeuseofplaincarbonsteels,andtheuseofalloystructuralsteeloftenhasnoeconomicadvantageinthesecases.LOWALLOYAISISTEELSImprovedPropertiesatHigherCost。ThelowalloyAmericanironandsteelinstitute（AISI）steelsarealloyedprimarilyforimprovedhardenability.Theyaremorecostlythanplaincarbonsteels，andtheirusecangenerallybejustifiedonlywhenneededintheheat—treat-hardenedandtemperedcondition.Comparedtoplaincarbonsteels，theycanhave30%~40％higheryieldstrengthand10%~20％highertensilestrength。Atequivalenttensilestrengthsandhardnesses，theycanhave30%～40％higherreductionofareaandapproximatelytwicetheimpactstrength.UsuallyHeatTreated.ThelowalloyAISIsteelsarethosecontaininglessthanapproximately8％totalalloyingelements，althoughmostcommerciallyimportantsteelscontainlessthan5％。Thecarboncontentmayveryformverylowtoveryhigh,butformoststeelsitisinthemediumrangethateffectiveheattreatmentmaybeemployedforpropertyimprovementatminimumcosts。Thesteelsareusedwidelyinautomobile,machinetool，andaircraftconstruction，especiallyforthemanufactureofmovingpartsthataresubjecttohighstressandwear.STAINLESSSTEELSTonnage-wise,themostimportantofthehigheralloysteelsareagroupofthesesteelshavemuchbettermechanicalpropertiesathightemperatures。Thisgroupwasfirstcalledstainlesssteel。Withtheemphasisonhightemperatureuse,theyarefrequentlyreferredtoasheatandcorrosion-resistantsteels。MartensiticStainlessSteel.Withloweramountsofchromiumorwithsiliconoraluminiumaddedtosomehigherchromiumsteels,thematerialrespondstoheattreatmentmuchasanylowalloysteal。Thegamma—to-alphatransformationinironoccursnormally，andthesteelmaybehardenedbyheattreatmentsimilartothatusedonplaincarbonorlowalloysteels。Steelsofthisclassarecalledmartensitic,andthemostusedoneshave4％to6%chromium.Ferriticstainlesssteel.Withlargeamountsofchromium，asgreatas30％ormore,theausteniteregionoftheiron—carbonequilibriumdiagramissuppressed,andthesteellosesitsabilitytobehardenedbynormalsteelheat-treatingprocedures.Steelsofthistypearecalledferriticandareparticularlyusefulwhenhighcorrosionresistanceisnecessaryincold-workedproducts.AusteniticStainlessSteel。Withhighchromiumandtheadditionof8％ormoreofnickelorcombinationsofnickelandmanganese，theferriteregionofthediagramissuppressed。Thesesteels，themosttypicalofwhichcontains18％chromiumand8％nickel,arereferredtoasausteniticstainlesssteels.Theyarenothardenablebynormalsteelheat—treatingprocedures,buttheadditionofsmallamountsofotherelementsmakessomeofthemhardenablebyasolution-precipitationreaction。TOOLANDDIESTEELSThegreatesttonnageoftools（otherthancuttingtools)anddiesaremadefromplaincarbonorlowalloysteels.Thisistrueonlybecauseofthelowcostthesematerialsastheirusehasanumberofdisadvantages。Theyhavelowharden—ability,lowductilityassociatedwithhighhardness,anddonotholdtheirhardnesswellatelevatedtemperature.ManganeseSteels。Manganesetoolanddiesteelsareoilhardeningandhaveareducedtendencytodeformorcrackduringheattreatment.Theycontainfrom85~100pointsofcarbon，1。5%～1.75％ofmanganesetoimprovehardenability,andsmallamountsofchromium,vanadium,andmolybdenumtoimprovehardnessandtoughnessqualities。ChromiumSteels。Highchromiumtoolanddiesteelsareusuallyquenchedinoilforhardening,butsomehavesufficienthardenabilitytodevelophardnesswithanairquench。Onegroupofthehighchromiumsteels，calledhighspeedsteel，hassubstantialadditionsoftungsten,vanadium,andsometimescobaltto