格斗机器人武器材料的选择 DF创客社区

本帖最后由 kaka 于 2018-4-1 08:37 编辑

最近在群里交流，发现大家对于材料的知识非常有限，以为有好的材料就可以，但不知道光有好的材料，却缺少合适的热处理一样没啥用

正好我是材料专业出身，也在企业干过热处理

给大家普及下武器的材料的选择，我也不知道国际上别人对材料的选择方式，但我以一个材料专业人士来看待这个武器选择。也给大家普及下金属材料和热处理的基础知识

1、钢的分类

钢的分类方法多种多样，其主要分类有七种。

1、按品质分类

(1) 普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）

(2) 优质钢（P、S均≤0.035%）

(3) 高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）

2、按化学成份分类

(1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）；c.高碳钢（C≤0.60%）。

(2) 合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）；b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）；c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。

3、按成形方法分类：

(1) 锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。

4、按金相组织分类

(1) 退火状态的：a.亚共析钢（铁素体+珠光体）；b.共析钢（珠光体）；c.过共析钢（珠光体+渗碳体）；d.莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。

(2) 正火状态的：a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。 (3) 无相变或部分发生相变的

5、按用途分类

(1) 建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。

(2) 结构钢

a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。 b.弹簧钢 c.轴承钢

(3) 工具钢：a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。 (4) 特殊性能钢：a.不锈耐酸钢；b.耐热钢：包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。 (5) 专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。

6、综合分类

(1)普通钢

a.碳素结构钢：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。 b.低合金结构钢 c.特定用途的普通结构钢

(2)优质钢（包括高级优质钢）

a.结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢；(f)特定用途优质结构钢。 b.工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。 c.特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢；(c)电热合金钢；(d)电工用钢；(e)高锰耐磨钢。

7、按冶炼方法分类

(1) 按炉种分

a.平炉钢：(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。 b.转炉钢：(a)酸性转炉钢；(b)碱性转炉钢。或 (a)底吹转炉钢；(b)侧吹转炉钢；(c)顶吹转炉钢。 c. 电炉钢：(a)电弧炉钢；(b)电渣炉钢；(c)感应炉钢；(d)真空自耗炉钢；(e)电子束炉钢。

(2)按脱氧程度和浇注制度分

a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。

看到这里大家要疯了，对于武器的选择主要选择弹簧钢或合金钢

有人在微信群中讨论的时候说赵伟的裁纸大刀不错，其实裁纸大刀一般都是高碳钢，也是工具钢，裁纸刀已经调质处理过了，硬度很高，可以达到HRC50左右，甚至HRC60,我们选手的武器，包括我们的冠军，他的武器材质我不知道，但是可以看出来只是出厂状态，也就是正火态，这样的钢比较软，在碰撞的过程中很容易就卷边了。但其实裁纸刀也是有缺陷的，比较脆，容易崩，容易断裂。

角斗士是机械工程师，他用了高淬透性的工具钢，40CrNiMo,这种钢属于中碳钢，调质处理后HRC一般能达到40多，他的硬度不如赵伟的裁纸刀，但是其韧性要远好于裁纸刀，至少不容易断裂。还有一种低碳钢一般调质后硬度只有20到30，但是这就很软了，但是其韧性非常好，要想用低碳钢那就得进行表面热处理，让其表面硬度比较高，中心比较韧的状态。大师提的局部热处理中就包含表面热处理。

2钢的热处理工艺
钢的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面热处理等方法。淬火+高温回火也就是调质。

我们要选择制作武器，那么我们要买的是钢要是锻钢，不要买什么冷轧钢，钢板，镀锌钢什么的，不合适。

你买到的锻钢的原材料都是正火态的，这种状态都很软，为什么，因为不管谁买回去都是要加工的，给你的太硬，你就很难加工，或者加工成本太高了。

下面我介绍4种适合武器的热处理方式，以及对材料的选择。

1、低碳合金钢，武器加工好，然后渗碳处理，喷丸，再磨一刀，这样下来表面硬度能达到HRC60，当然热处理工艺是非常重要的，如果处理不到，会产生很多缺陷，很可能你的武器还没碰到别人，自己就散架了，所以一定要注重其过程的控制和检测。但这种加工温度较高变形较大，自己看着办吧，需要你们设计的时候考虑了。

2、中碳合金钢，其实角斗士选用的40CrNiMo非常好了，并且他也调质处理了，但是他的武器表面还是被别人打坏了一些地方，就是不够硬，这种钢在进行一次氮化处理。这种变形较小，也是我比较推荐的，这样一般能达到HV650甚至更高。这样表面就不容打坏了。

3、感应淬火，这种也是采用中碳钢来实施，这种针对每种不同的零件都需要设计感应头，成本比较大，所以对于我们不是太友好，当然，如果有金主支持可以一试。
4、碳氮共渗，这种只在书上学过，没在工作中控制过，但在其他企业看见过，不知道是其他企业做的不行还是什么原因，这种容易产生缺陷，不推荐

最后可以看出来，我对武器材料和热处理选择的方式是比较推荐氮化处理的。

我13年从企业中出来，那个时候氮化的费用大概10元/公斤

3、硬度
钢材的硬度：金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法的不同，
●常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC较为常用
没有专门的设备一般测不出来，并且硬度的测量都是破坏性试验，武器有损失，采用随炉式样检测，同时检测金相组织，查看外协企业温度记录仪数据。

大师说的焊达钢，是一种中碳钢，淬火+中低温回火，布氏硬度600的那种换算下来其实HRC也不高

去学校材料专业的实验室或者机械厂最少会有洛氏硬度测量仪器。

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精彩评论(10)

qq215104863549 初级技匠

发表于 2018-4-1 10:51:23

抢个沙发，涨姿势

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DGG 高级技师来自手机

发表于 2018-4-1 13:25:20

kaka 发表于 2018-4-1 08:37
最近在群里交流，发现大家对于材料的知识非常有限，以为有好的材料就可以，但不知道光有好的材料，却缺少合 ...

嗯好的热处理能让材料达到更好的效果，一般来说，材料越硬则代表越脆在受到冲击的时候会直接崩断或者缺口，软的材料会有比较好的韧性，我们的武器，最好是二者兼具但是这个又有点矛盾，所以局部热处理或者表面渗氮可能都会有比较好的效果这样就能达到硬韧兼具的效果，我们买的材料一般都是预硬状态的这是为了获得更好的加工性能，传统加工后对材料进行热处理会比较经济，我觉得你推荐的表面渗氮是比较好的经济实惠效果也好我一直苦于找不到好的热处理加工商，大部分加工商都是比较粗燥好坏全靠运气一方面是他们专业不够无法对不同的材料做出正确的处理一方面是成本太高开炉的时候只能随大批量的产品一起处理效果往往不佳要是你能带着我们在材料这一块做好那我们格斗机器人的水平上了可不是一个等级！

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