格斗机器人武器材料的选择
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。
抢个沙发，涨姿势 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！ 太专业了向我们这小客户 小地方 找这种热处理都不好找啊，有没有什么土办法可以自己解决的 可能对于小白来说有点看不太懂~最好是后面稍微结合点实例或者视频好一些~的确这个还是有点太专业了。
很感谢你的科普教程~哈哈
所以你推荐大家勇于格斗机器人的武器使用什么钢材？怎么样的热处理呢？ swanglei 发表于 2018-4-2 11:42
可能对于小白来说有点看不太懂~最好是后面稍微结合点实例或者视频好一些~的确这个还是有点太专业了。
很感 ...
确实没有说具体的牌号，但是推荐了选择弹簧钢或合金钢，具体什么牌号就看哪种比较常见了，常见的成本一般不高而且性能也比较均衡，但据我所知这两种 钢材买来都是不容易进行加工的。如果要加工就得买没经过热处理的中碳钢，加工之后再进行高温调质热处理。不知道理解的对不对。 DGG 发表于 2018-4-1 13:25
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 ...
这种小批量的肯定没人做，必须要随别人的炉，我这边认识一些做齿轮热处理的企业，可以一试，就采购和人家一样的材料，走一样的热处理工艺 yybing110 发表于 2018-4-2 10:17
太专业了向我们这小客户 小地方 找这种热处理都不好找啊，有没有什么土办法可以自己解决的 ...
有，你见过打铁的不？你买中碳钢，再买把焊枪，用点盐水，表面烧红，然后迅速扔到盐水中，这种质量无法保证，好坏看运气 swanglei 发表于 2018-4-2 11:42
可能对于小白来说有点看不太懂~最好是后面稍微结合点实例或者视频好一些~的确这个还是有点太专业了。
很感 ...
写了钢材种类了啊，建议氮化，42CrMo,或40CrNiMo MARK 发表于 2018-4-28 17:08
确实没有说具体的牌号，但是推荐了选择弹簧钢或合金钢，具体什么牌号就看哪种比较常见了，常见的成本一般 ...
直接买的钢材都是只正火过的 ，很容易加工，然后加工好后调质，这样能获得比较好的机械性能，但表面硬度不够，然后再氮化，氮化，我用过42CrMo,或40CrNiMo,40CrNi2Mo kaka 发表于 2018-5-4 13:07
直接买的钢材都是只正火过的 ，很容易加工，然后加工好后调质，这样能获得比较好的机械性能，但表面硬度 ...
恩恩，不错，下次联系的上的话，试试~~~
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