不銹鋼材料范文
時間：2023-03-30 12:02:17
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篇1
關鍵詞：不銹鋼切削加工、刀具參數、切削用量、冷卻、技巧
1.不銹鋼材料的分類和切削特性
不銹鋼按化學成分可分為兩類：鉻不銹鋼（含鉻量12%、17%和27%等）和鉻鎳不銹鋼（含鉻量17%～20%、含鎳量8%～11%）。按金相組織可分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體+鐵素體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼。前兩類的合金元素以鉻為主，在淬火―回火或退火、調質狀態下使用，綜合性能優良，一般切削加工并不困難。后兩類的合金元素以鉻、鎳為主，在淬火后程奧氏體+鐵素體狀態下使用，切削加工性差。
不銹鋼切削的特點：
1.1.不銹鋼加工切削力較大，且斷屑、排屑困難；
1.2.不銹鋼加工的加工硬化嚴重；
1.3.不銹鋼加工刀具磨損嚴重；
1.4.不銹鋼加工時易產生積屑瘤，影響零件表面質量；
1.5.不銹鋼加工時零件的尺寸精度不易控制；
1.6.不銹鋼鑄件和鍛件毛坯有硬度較高氧化皮，給車削加工帶來困難。
2.合理選用加工刀具
合理選擇加工刀具是進行不銹鋼加工的重要先決條件。不銹鋼加工刀具必須具有較高的強度、硬度、韌性、耐熱性、耐磨性且應該不易與不銹鋼發生黏附。
常用于車削不銹鋼的刀具材料有硬質合金和高速鋼兩大類。形狀復雜的刀具主要采用高速鋼材料。對于較簡單的刀具，刀具材料應選用強度高、耐磨性好、導熱性好的硬質合金。常用的硬質合金材料中，YG6和YG8用于粗車、半精車及切斷，其切削速度V0=50～70m/min，若充分冷卻，可以提高刀具壽命；YT5、YT15和YG6X用于半精車和精車，其切削速度V0=120～150m/min，擋車削薄壁零件時，為減少熱變形，要充分冷卻；但在加工奧氏體不銹鋼時（如1Gr18Ni9Ti），不宜選用YT類硬質合金，由于不銹鋼中的Ti和YT類硬質合金中的Ti產生親合作用，切屑容易把硬質合金中的Ti帶走，促使刀具磨損加劇。YW1和YW2可用于粗車和精車，切削速度可提高10%～20%，且刀具壽命較高。采用新牌號硬質合金，如：813、758、767、640、712、798、YM051、YM052、YM10、YS2T、YD15等，切削不銹鋼可獲得較好的效果。如用813牌號硬質合金刀具切削奧氏體不銹鋼效果很好，因為813合金既具有較高的硬度（大于等于HRA91）、強度（b=1570Mpa），又具有良好的高溫韌性、抗氧化性、抗粘合性，其組織致密，耐磨性好。高速鋼W12Gr4V4Mo和W2Mo9Gr4VCo8用于具有較高精度螺紋、成形面及溝槽等的精車，其切削速度V0=25m/min，在車削時，使用切削液進行冷卻，以減小零件表面粗糙度值和刀具磨損；W18Cr4V用于車削螺紋、成形面、溝槽及切斷等，其切削速度V0=20m/min。
3.合理選擇刀具幾何角度
刀具切削部分幾何角度，直接影響著不銹鋼工件進行切削加工時的切削力、被加工表面的表面粗糙度、生產率、刀具的壽命、加工硬化等諸多方面。合理選擇刀具幾何角度不僅可以提高工件的加工質量和加工效率，還可以顯著降低加工成本（如降低刀具的更換頻率和廢品率等）。
3.1.前角γ0
進行不銹鋼切削時，應該在不降低刀具強度的前提下，適當提高前角。刀具前角的適當提高會降低刀具的塑性變形能力、切削熱及切削力，加工硬化趨勢也會隨之減輕，相應地，刀具耐用度會顯著提高（前角大致為12 o ～20o）。因此，硬質合金車刀車削不銹鋼材料時，若為軋制鍛坯，則可取γ0=12 o ～20o，若工件為鑄件γ0=10 o ～15o；奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼，前角應取較小值，對未經調質處理或調質后硬度較低的不銹鋼，可取較大前角，直徑小或薄壁工件，宜采取較大的前角。
3.2.后角α0
車刀的后角亦應稍大。不銹鋼韌性大，已加工表面回彈量大，若刀具后角過小，則刀具后面和已加工表面摩擦嚴重，既增大切削力、切削熱，又影響加工表面質量，同時，使刀具壽命降低。一般取α0=6 o ～12 o。
3.3.主偏角κ
主偏角選取應適當。主偏角小，切削刃工作長度增加，刀尖角增大，散熱性好，刀具壽命相對提高，但在工藝系統剛性不足時，切削時容易產生振動，用硬質合金車刀加工不銹鋼，一般情況下主偏角粗車時為60 o ～75 o，精車時為90 o。
3.4.刃傾角λ
刃傾角的選擇應適當。刃傾角影響排屑的形成、排屑的方向以及刀頭強度。由于已采用較大的前角，刀尖強度會有所削弱。為增強刀尖強度又不使背向分力增加過大，通常取λ=0 o ～-5 o，在車削沖擊性不銹鋼時，可取λ=-5 o ～-15 o。
3.5.排屑槽圓弧半徑R
由于切削不銹鋼時不易斷屑，如果排屑不好，鐵屑飛濺易傷人和損壞工件已加工表面。因此，在前刀面上磨出的排屑槽一般要求直線段與R聯接或取全圓弧槽型，并延主刀刃呈外斜式斜角，促使切屑易于卷曲，便于排屑或斷屑。圓弧半徑一般取2～7mm，槽寬3～6.5mm，槽深0.5～1.3mm。一般情況下，粗車時，ap、f大時，應寬而淺；精車時，ap、f小時，應窄而深。
3.6.負倒棱
刃磨負倒棱的目的在于提高切削刃強度，并將切削熱量分散到前面和后面，以減輕切削刃磨損，提高刀具壽命。其大小應根據被切削材料的強度、硬度，刀具材料的抗彎強度、進給量大小決定。倒棱寬度和負角均不宜過大。一般當工件材料強度和硬度越高，刀具材料抗彎強度越低，進給量越大時，倒棱的寬度和負角值應越大。當背吃刀量ap
3.7.切削的刃磨要點
切削刃要鋒利，刃口不許有鋸齒形；車刀前面、后面及倒棱面的表面粗糙度值Ra
4.合理選擇切削用量
切削用量對加工不銹鋼時的加工硬化、切削力、切削熱等有很大影響，特別是對刀具耐用度的影響較大。選擇的切削用量合理與否，將直接影響切削效果。
4.1.切削速度ν
切削速度過高，切削溫度就會大幅提高，刀具磨損加快，耐用度則大幅下降；但若過低，又容易產生積屑瘤，既影響刀具耐用度，也降低工件表面質量。一般按車削普通碳素鋼的40%～60%（粗車ν=50～70m/min，精車ν=120～150m/min）。
4.2.切削深度ap
粗加工時余量較大，應選用較大的切深，可減少走刀次數，同時避免刀尖與毛坯表皮接觸，減輕刀具磨損，可選ap=2～7mm。精車加工可選用較小的切削深度，還要避開硬化層，一般采用ap=0.2～0.8mm。
4.3.進給量f
進給量的增大不僅受到機床動力的限制，而且切削殘留高度和積屑瘤高度都隨進給量的增加而增大，因此，進給量不能過大。粗車進給量f=0.2～0.8mm /r，精車進給量為f=0.1～0.3mm/r，并且注意切削刃不能在切削表面停留。
5.不銹鋼切削加工時切削液的選擇和加工技巧
由于不銹鋼切削加工性差，對切削液的冷卻、、滲透及清洗性能有更高的要求，一般采用兌水比例為1：15的乳化液。
5.1.生產實踐中，為了加大切屑變形，提高刀尖強度與散熱能力，通常采用雙刃傾角車刀。這樣，既取得良好的斷屑效果，也加寬了斷屑范圍。第一刃傾角λ1≥0o，第二刃傾角在接近刀尖部位，λ2= -20o，第二刃傾角的刃長為ap/3，當雙刃傾角車刀（見圖一）的前角Y=20o，后角α=6 o ～8 o，主偏角κ=90 o或75 o，倒棱前角-10o，刀尖半徑R=0.15～0.2mm時，在V=80～100mm/min，f=0.2～0.3mm/r，ap=4～15mm的條件切削，斷屑效果良好，刀具耐用度高。
5.2.不銹鋼加工時應適當增大底孔直徑。在不銹鋼上攻絲比在普通鋼材上攻絲困難的多。經常出現由于扭矩大，絲錐被“咬死”在螺紋孔中、崩齒或折斷，螺紋表面不光，溝紋、尺寸超差，亂扣和絲錐磨損嚴重等現象，為解決以上問題，可將螺紋底孔適當增大。
5.3.在不銹鋼切削加工過程中，使用一些日常用品進行冷卻，能取得很好的效果。如果在車削內外圓、車螺紋、攻絲時，使用食用油、豬油進行冷卻，不但能取得良好的表面光潔度，而且能使刀具、絲錐的使用壽命提高25%～30%。
6.結語
通過上述分析，不銹鋼材料的切削加工應綜合考慮到刀具的材料、切削用量、冷卻等方面，還應注意一些針對不銹鋼材料的切削加工技巧，才能保證不銹鋼加工的質量。
參考文獻：
[1] 《車工》1996年 中國鐵道出版社
[2] 《車工》1990年 中國工人出版社
篇2
[關鍵詞]不銹鋼 細長軸 加工新工藝
一、不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)與45鋼性能對照表(表1)
表1
要表現在以下幾個方面:
1.不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)塑性大。不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)塑性大,其伸長率超過45鋼2倍以上,切削時塑性變形大,加上加工硬化大,剪切滑移區金屬材料的剪切應力增大,故總的切削力增大。
2.不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)切削溫度高,刀具易磨損。切削不銹鋼時,切削溫度比切削45鋼高200-300度。其主要原因:一是切削力大,消耗功率多。二是不銹鋼的導熱差,其熱導率只有45鋼的1/3,由切削帶走的熱量很少,切削熱導很慢,使切削區和刀面上的溫度很高,加之不銹鋼材料中的高硬度碳化物(TiC)形成的硬度點對刀面的磨損以及加工硬化等原因,使刀具極易磨損。
3.容易粘刀和形成積屑瘤。因為不繡鋼的塑性高,粘附性強,極易形成積屑瘤,嚴重影響已加工表面質量,難以得到光潔表面。
4.切屑不卷曲和折斷。由于不繡鋼的塑性高,韌性且高溫度強度大,切時切屑不易折斷。對工人有安全隱患,故解決斷屑和排屑是切削不銹鋼的難題之一。
5.不銹鋼的線膨脹系數大。不銹鋼的線膨脹系數大(約為45鋼的1.5倍),加工時熱膨脹和熱變形對工件加工精度的影響。
二、不銹鋼細長軸的工藝特點分析
1.不銹鋼細長軸剛性差,變形嚴重。細長軸剛性差,在切削過程中,工件受切削力、自重、離心力和切削熱的作用下,工件會變形,嚴重影響加工精度,工件容易報廢。并且由于行程長,刀具磨損快,表面質量難以控制。
2.綜上所述,只要降低切削力,增加工件剛性,嚴重控制刀具磨損,降低切削熱,解決工件受熱變形,工件剛性變形,工件表面粗糙度升高等問題,就可以保證不銹鋼細長軸加工精度。
三、加工不銹鋼細長軸的新工藝
1.刀具材料
不銹鋼細長軸塑性大,表面加工硬化嚴重,加工時切削力大,加工切削溫度大,刀具易磨損。刀具材料應選擇熱硬性高、耐磨性高、抗熱振動好的材料。粗加工:選用下列硬質合金牌號:YS2、YG8N、YG640、YG530、YG8A等。因為它們耐磨性、抗振性、抗沖擊性、抗熱振性好材料。精加工:選用YN10、YM10、YN05等。而YN10、YM10具有極好耐高溫性和抗粘結性能,特別適合表面粗糙度小的不銹鋼細長軸的加工,而YN05的硬度、耐磨性是硬質合金中最高的,耐磨性接近陶瓷。
2.刀具幾何參數
(1)前角和前刀面的選擇。不銹鋼塑性高,加工硬化嚴重,宜選取300-350大前角和較小負倒棱,在保證刀刃前強度的前提下又使刀刃鋒利,降低切削力,減少工件加工硬化和變形。(2)主偏角、刃傾角、刀尖圓弧半徑的的選擇。加工不銹鋼細長軸徑向力小的特點,宜選用930主偏角,100-150的刃傾角和較小刀尖圓弧半徑。(3)后角和副偏角的選擇。因為減小加工硬化,減小刀具與工件的摩擦,延長刀具使用壽命,粗加工宜選取較大的后角和副偏角,精加工因為提高工件表面質量,減少切削振動,宜選用較小后角和副偏角。(4)斷屑槽的選擇。為保證切削時良好斷屑,采用先進的機夾雙層刀片斷屑臺來斷屑。刀具不需要磨斷屑槽,就解決因磨斷屑槽而降低刀具強度的問題,同時又充分利用刀具,減少刀具刃磨輔助工時,提高刀具利用率。斷屑臺位置可調整,排屑流暢,斷屑臺形狀呈C形。(5)粗車刀幾何角度。主偏角750副偏角100-200前角200-250,后角60-80刃傾角10-40刀尖圓弧半徑0.3mm-0.5mm,負倒棱0.2mm-0.4mm。該刀具特點:前角較大,切削輕快,切削力小,減少加工硬化。較大的主偏角和刀尖圓弧半徑相結和,減少徑向切削力,防止工件彎曲。負倒棱與小刃傾角,可提高刀尖強度。(6)精車刀幾何角度。主偏角900-930;副偏角40-60;前角250-300;后角40-60;刃傾角100-150。較小刀尖圓0.1mm-0.2mm;負倒棱0.05mm-0.15mm。后刀面磨出為0度的抗振阻力刃帶。該刀具特點:大前角和小負倒棱香配合,刀刃鋒利,減少工件塑性變形,大主偏角消除了徑向切削力對工件的影響,較小副偏角和修光刃約為0.5mm-1mm,保證已加工表面質量。
3.切削用量
粗車時:切削速度15-20m/min,進給量0.3-0.6mm/r,背吃刀量1-2mm,粗車時,切削力大,切削熱高,宜選取較底切削速度,保證刀具耐用度,減小磨損,采用中等進給量和較大進給量,提高生產效率。
精車時:切削速度60-80m/min,進給量0.1-0.2mm/r,背吃刀量0.3mm,精車時,選取較大切削速度,克服積屑瘤的生成,保證加工表面質量,進給量不宜小于0.1mm/r,否則會加快刀具磨損,背吃刀量應大于加工硬化層,否則會切不進,也會加快刀具磨損。
4.其它輔助措施
(1)采用長方形加寬度三爪跟刀架(寬度是普通跟刀架2-3倍),使工件剛性增加數倍。(2)采用采用左偏刀,切削時反向走刀,使工件受軸向拉力,可有效防止工件彎曲變形。(3)采用先進活絡夾緊裝置消除工件因受熱膨脹所引起的彎曲變形。用該裝置鎖緊工件后結合左偏刀,使工件產生軸向拉力,當工件受熱彎曲變形時,以消除工件的熱彎曲變形。(4)切削液采用極壓乳化液。(5)刀面均用油石修磨,降低刀面表面粗糙度。
四、結論
1.采用先進的雙層機夾和斷屑臺的刀具,合理的刀具幾何參數有效解決不銹鋼材料切削中斷屑和排屑困難,減少切削力,提高表面質量,大大降低刀具磨損。
2.采用先進的活絡夾緊裝置和左切刀能解決細長軸因彎曲變形形成“鼓形工件”等問題。
參考文獻:
[1]實用金屬切削刀具.機械工業出版社 .
篇3
一、功能性不銹鋼
從20世紀60年代開始，世界各國新科學技術和制造水平得到了迅速發展，導致了對不銹鋼的需求增多，對不銹鋼的品種要求更高，對質量也提出了一系列新的要求。伴隨著生產技術的發展，不銹鋼生產企業根據市場的需求在產品上不斷推陳出新，一大批具有特殊用途和特殊功能的不銹鋼品種陸續涌現。（1）含N不銹鋼在不銹鋼中添加一定比例的N元素，可以大幅度提高不銹鋼的性能。添加N元素之后可以增強奧氏體的穩定性，在其他性能不受影響的基礎上大幅提高鋼的強度和硬度，減少了不銹鋼中昂貴特殊元素的使用量，從而降低了生產成本。N元素可以跟不銹鋼中的一些添加元素相互作用，發生化學反應，形成一定數量的N化物，在一定程度上增強了不銹鋼的強度。通常來說，一種不銹鋼如果對點腐蝕有良好的抵抗作用，那么對縫隙也會有極強的抗腐蝕能力。增加一定量的N可以彌補不銹鋼中稀有元素不足造成的抗腐蝕性能下降的問題，N含量高的不銹鋼一般很少發生均勻腐蝕問題，同時局部腐蝕的現象也逐漸減少。進入21世紀，氬氧精煉等一系列的精煉技術得到了快速發展，也得到了大范圍的推廣和應用，伴隨著技術的發展，可以精確地對不銹鋼中的N含量進行控制，通過控制N元素加入量的多少來增強不銹鋼的強度。通過對不銹鋼的成分進行調節，運用一系列先進的精煉技術等環節，可以更加合理控制不銹鋼中N元素的含量，研制出性能優異的不銹鋼材料。例如，現階段在高錳不銹鋼中的N含量最高，可以達到1.3%，主要采用AOD（argonoxygendecarburization，AOD，氬氧脫碳法）冶煉方法實現；將普通不銹鋼中的N元素的含量提高到2.3%，主要采用加壓等效串聯電阻（ESR）方法實現。（2）醫用無鎳（Ni）奧氏體不銹鋼在醫療器械領域，手術植入時往往需要一些特殊的不銹鋼材料。目前，醫療器械領域需要的不銹鋼種類主要有鉻/Ni奧氏體不銹鋼，此類不銹鋼有比較好的生物相容性，但成本較高。因為大多數的不銹鋼需要含有16%～19%的Ni才能使用。因此，也可以說Ni元素是奧氏體不銹鋼中一種不可或缺和極其重要的元素。但是，含Ni的不銹鋼有嚴重的危害性，在一定程度上具有致癌的危險。這類材料如果在人體內長期使用，不銹鋼的保護層會逐漸被破壞，其中的Ni離子會不斷被釋放出來，當Ni離子發生富集現象時，就會對細胞造成破壞，或引發細胞發炎等問題。近期，中國科學院金屬研究所制出新型的無Ni奧氏體不銹鋼，主要原理是：在不銹鋼中加入一定數量的N和錳元素，這樣就可以使不銹鋼保持簡單的結構。在生產工藝上，應用真空的感應熔煉設備，可以有效控制氮化物的形成，冶煉出來的無Ni高N不銹鋼質量較高。（3）抗菌不銹鋼在現代社會中，人們不僅滿足于溫飽問題，而且更加重視身體的健康問題和環境問題，這也在一定程度上對抗菌材料的研發起到了推動作用。這方面，日本走在了世界的前列。1990年以來，日本的多家公司研制出了新型的抗菌不銹鋼產品，主要含有銅（Cu）、鉬（Mo）元素。通過在抗菌不銹鋼中添加0.66%～1.5%的Cu，采用先進工藝，使Cu元素析出到產品表面以達到抗菌的目的。在此基礎上，不僅開發了高級廚房用具等一系列產品，還滿足了其他產品對于抗菌性能的要求。例如，在抗菌不銹鋼中加入適量的銀元素使之具有比較好的抗菌效果，尤其是對大腸桿菌有良好的效果，即使使用一段時間后的產品表面受到磨損，其抗菌效果仍然不會發生變化。
二、國內外高品質不銹鋼的發展現狀
高品質不銹鋼不僅對一個國家重型裝備制造業的發展起到了至關重要的作用，也是促進一個國家重點工程建設的重要材料，是一種技術含量比較高的鋼鐵產品。目前，我國的鋼鐵產量居于世界首位，是鋼鐵生產大國，但距離“鋼鐵強國”的目標還有很長的路要走。我國生產的低品質鋼鐵數量較大，高品質鋼的產量遠不能跟發達國家相比較。發展高性能的特鋼產品對于提高現代國防安全，建設高速鐵路以及研制先進、新型武器裝備有著不可替代的作用。特別是在當今我國裝備制造業產業升級的過程中，高品質不銹鋼的需求會越來越大。1.國際高品質不銹鋼產業發展現狀目前，全球高品質不銹鋼的年產量約9500萬t，約占不銹鋼總量的9%左右。世界高品質不銹鋼生產國主要是西歐、美國、日本等發達國家和地區，其高品質不銹鋼年產量約占世界總產量的75%。在生產高品質不銹鋼的國家中，瑞典的產量最高，約占一半左右，其次為德國占25%，日本占18%，意大利占16%，韓國占11%，中國僅占3%。一些國家在某個領域的特殊鋼品種占據領先地位，高品質不銹鋼研制水平比較高的國家是瑞典和德國。例如，瑞典的高品質不銹鋼在世界不銹鋼產量中的比例最高，瑞典生產的軸承鋼、工模具鋼在國際上占據著重要的地位；另外，法國的不銹鋼以及美國的高溫合金的研制處于世界領先水平。2.國內高品質不銹鋼產業發展現狀從20世紀50年代至今，我國高品質不銹鋼行業取得了許多成果，尤其在改革開放之后，取得了不菲的成績。現階段，我國高品質不銹鋼行業發展得比較完備，技術也比較先進。我國從事高品質不銹鋼研發和生產的企業主要有3類，即國有企業、民營企業、中小型企業。其中，國營的東北鋼鐵集團和寶山鋼鐵股份有限公司特殊鋼分公司是我國實力雄厚的高品質不銹鋼生產企業，具有技術和資金優勢，已經基本形成產業鏈；民營的中信鋼鐵有限公司的市場主要面向中低層不銹鋼用戶，同時以自身的資金為后盾來提高公司的經濟效益。通常來說，國營企業的優勢在于不銹鋼產品深加工領域，民營企業的優勢在于低成本競爭。現階段，我國高品質不銹鋼行業有了長足的發展，但是還落后于發達國家。具體表現為，高品質不銹鋼毛坯的質量達不到要求，導致了嚴重的浪費，鋼材的性能較差。目前，世界上高品質不銹鋼的生產流程主要是轉爐冶煉，必須要充分利用國內現有裝備，同時進行適當改造，加強對產品質量的控制，發展先進的高品質不銹鋼產品，增強產品在國際上的競爭力。
三、高品質不銹鋼材料的發展趨勢
為滿足社會經濟發展的需要，國內外的一些研究人員對不銹鋼材料進行了細致而卓有成就的研究，未來高品質不銹鋼的發展趨勢具體表現為以下的幾個方面：第一，純凈化和細晶化的不銹鋼。機械制造行業對金屬材料純凈化的要求不斷提高，結合先進的工藝，生產出純凈的不銹鋼產品。另外，還可以對材料的晶粒進行細化，對材料的結構進行細致的改造，獲得材料的一些特殊性能，進而擴大不銹鋼材料的使用范圍。第二，高強度的不銹鋼。未來會向大型零部件制造的方向發展，這就要求企業必須要提高不銹鋼材料的強度。通過先進的工藝，提高材料的純度，結合先進的冶煉技術，提高產品的強韌性、耐蝕性。第三，高耐腐蝕性的不銹鋼。通常來說，大部分化工原料都有很強的腐蝕性，發展耐腐蝕不銹鋼是未來金屬發展的趨勢。根據一些特殊行業要求進行研制，使耐腐蝕性的不銹鋼適合化學、海水淡化等行業的要求。第四，耐熱和抗氧化不銹鋼材料。隨著我們對宇宙的不斷探索，導致了航空航天業的長足發展。但是，這也對不銹鋼材料提出了新的要求，發展航天航空需要使用大量的耐高溫、高熱的材料。發展耐高溫不銹鋼材料也是未來的一種發展趨勢。
四、結語
篇4
關鍵詞 不銹鋼；焊接工藝；組織結構
中圖分類號TG404 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）96-0161-02
2205是目前應用范圍比較廣泛的不銹鋼材，其具有良好的力學性能和抗腐蝕性能，廣泛應用于石油運輸、航洋勘探、化學化工、電力發電等領域。焊接作為重要的鋼材加工工藝，其對2205不銹鋼焊接技術的發展具有十分重要的作用。從2205不銹鋼焊接技術的發展速度來看，阻礙不銹鋼在焊接工藝發展的主要問題是熱影響問題。
在不銹鋼焊接過程中，焊接區域處于快速冷卻的非平衡狀態，冷卻后殘留過多的鐵元素，使得焊接接頭的腐蝕傾向比較研究，容易出現裂縫。
在2205不銹鋼焊接過程中，合理的焊接工藝可以降低熱循環對接頭力學性能和組織結構的影響，提高2205不銹鋼接頭的強度和耐腐蝕性。
因此，本文主要針對2205不銹鋼的性能、特點，采用不同的焊接工藝，對不銹鋼焊接接頭的組織結構和性能進行研究，提高不銹鋼焊接的實際應用性。
1實驗材料和焊接工藝
1.1實驗材料
本文選用瑞典生產的SAF2205不銹鋼，運用E2209焊條和ER2209焊絲。2205不銹鋼在常溫下的力學性能：原材料為瑞典的阿維斯坦公司生產的SAF2205 不銹鋼材料、焊條為E2209、焊絲為ER2209。
在常溫狀態下，2205不銹鋼的力學性能： 屈服強度 > 550MPa， 抗拉強度>750MPa， 維氏硬度HV> 220。本文選擇材料是力學性能如下： 抗拉強度= 860MPa， HV= 280[2]。
1.2焊接工藝
材料加工成300mm× 150mm×6mm， 300mm ×150mm× 8mm兩種，并采用IXT-400ST G 型逆變式手弧焊機進行不2205不銹鋼接頭焊接。厚度為8mm的材料進行手工電弧焊，厚度為6mm的材料進行鎢極氣體保護焊[3]。
在對2205不銹鋼材料進行焊接前，采用丙酮等液體對2205不銹鋼材料進行清洗。采用多層多道焊接，保證接頭焊透，減少熱循環對焊頭的影響。
在對每層進行焊接的時，可以對上層焊道進行熱處理，使得焊頭熱區域中的鐵元素向奧氏體轉變。焊層的穩定應該控制在150攝氏度以下，避免出現脆性相的析出，減少焊接時脆性溫度區間的停留時間。
從2205不銹鋼焊接工藝的參數中，可以發現 GTAW 和GTAW*的焊接熱輸入量相差不大，可以有效降低兩種焊接方法因為熱輸入量所帶來的影響。
2結果及分析
2.1拉伸實驗
從2205不銹鋼焊接接頭中取出試樣對象，并依據TB4708-2000的標準對其進行拉伸試驗。每種測試試樣多要進行5種以上的拉伸試驗，其中 GT AW， GT AW* ， SMAW焊接工藝的抗拉伸強度為標838.4， 884.7，824.7MPa。從焊接接頭斷裂位置來看，斷裂位置集中在熱影響區、母材區和焊接縫區。由此可知，2205不銹鋼具有很強的力學性能，這主要歸咎于其特殊的化學成分和合理的元素比例。
相對于其他鋼材來說，2205不銹鋼具有良好的導熱性，抗熱膨脹性，所以其不會產生過大的殘余應力，有效防止熱裂紋的出現。焊接接頭殘余應力受焊接線能量變化的影響不大，同時多層焊接又可以減少接頭的殘余應力。
當鐵元素的體積分數小于1/2，接頭焊縫可以避免氫元素導致裂紋。當焊接接頭中的鐵素體積分數大于1/2，那么鐵元素體積與氫致裂紋之間呈現正相關。
當氮的質量超過0.2% 時，在氮元素間隙固溶的作用下奧氏體的強度大于鐵素體。氮元素的間隙固溶作用分布于奧氏體內， 可以有效地提高焊接接頭的強度，彌補不銹鋼因為碳含量低而造成強度不夠的不足。
當氮含量每增加0.1%，不銹鋼材料的屈服度就可以提高10MPa。在焊接過程中增加氮氣，可以保持兩相的平衡，提高2205不銹鋼焊接接頭出的力學性能。由于接頭受到多次熱循環的影響，容易出現鐵元素晶體顆粒，影響焊接接頭的力學性能。
2.2顯微硬度測定
按照HVS-50型數顯維氏硬度計對2205不銹鋼焊接接頭進行硬度測量，其測量條件為100g負荷，測量時間為16s。測量方法：對母材區域、熱影響區、焊縫金屬區進行分別測量，每次測量3次，計算總次數的平均值。
測量結果顯示：氮在金屬中起到了碳元素的用， 兩者的有效結合可以避免出現低碳導致的接頭軟化， 又不能出現碳元素過渡導致的接頭耐腐蝕性差。
通過能譜分析測得GT AW 焊接接頭中所含氮的質量為1. 83% ， 這主要歸咎于混合氣體保護可以提高接頭的硬度。保護氣體中含有一定的氮氣，增加了保護其中氮氣的分壓，防止氮元素析出。同時，焊接過程中產生的熔池中存在電離的氮氣，使得焊接接頭可以吸收部分氮元素。通過電離方式可以獲得0.1%氮元素。通過拉伸結果顯示， GT AW 接頭低于GT AW* 接頭的抗拉強度，但其硬度卻高于GT AW* 接頭，這主要歸咎于氮元素對接頭的強化作用。
3結論
1）不銹鋼在焊接過程中，采用混合氣體（氬氣+氮氣），并利用純氬保護鎢極氬弧焊的焊接工藝，減少熱循環對2205焊接接頭的影響，使得2205不銹鋼焊接接頭處出現保奧氏體和鐵素體雙相金屬。通過對2205不銹鋼焊接接頭進行力學性能測試，發現GT AW和GT AW*焊接工藝可以提高焊接接頭的抗拉強度。通過對2005不銹鋼焊接接頭進行電子掃描，可以發展采用混合氣體保護焊接工藝，可以焊接接頭具有韌性斷裂的特性；
2）通過混合氣體保護氬弧焊，即 氬氣+氮氣保護氬弧焊，可以使得不銹鋼焊接接頭具有合理的相比例，焊接縫隙金屬中的奧氏體相與母材中的奧氏體差別不大。焊接過程中比較難控制的熱影響區中的奧氏體的含量為44.5%，并均勻地分布于不銹鋼的鐵素體中，其中晶體顆粒的大小與母材類似，所以不銹鋼接頭性能有很大提高；
3）盡管GTAW不銹鐵接頭與GT AW*不銹鋼接頭在抗拉強度方面類似，但是在硬度指標， 抗彎強度， 沖擊韌性方面，前者都優于后者。
參考文獻
[1]邢卓.雙相不銹鋼2205的焊接[J].管道技術與設備，2006（1）：28-30.
篇5
關鍵詞 氫氧化鈉溶液；堿脆；碳鋼和低合金鋼；鉻鎳不銹鋼
中圖分類號O6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）44-0118-02
鋼材在常溫較稀的氫氧化鈉溶液中，表面出現堅牢的保護膜，所以在工業生產和貯運低濃度常溫氫氧化鈉溶液時，用途很廣泛。隨著濃度和溫度的升高，鋼鐵的腐蝕迅速增加，溫度越高，腐蝕越嚴重，承受應力的部件就容易發生應力腐蝕破裂―堿脆。
堿脆，又稱苛性脆化，是金屬材料在堿性溶液中，由于拉應力和腐蝕介質的聯合作用而產生的開裂。鋼的堿脆，一般要同時具備3個條件：一是較高濃度的氫氧化鈉溶液；二是較高的溫度，堿脆的溫度范圍較寬，但最容易引起堿脆的溫度是在溶液的沸點附近；三是拉伸應力，可以是外載荷引起的應力，也可以是殘余應力等，或者是幾者的聯合作用。設備要避免堿脆，除了應合理設計零件和構件，減少應力集中外，同時要改善腐蝕環境，還應考慮合理選材，避免使用對應力腐蝕敏感的材料。
在各種金屬材料中，普通碳鋼和低合金鋼材料來源廣泛，應用較多。不銹鋼材料可用在中、低濃度的氫氧化鈉溶液中，但不耐高濃度高溫堿液。
碳鋼和低合金鋼對常溫低濃度的燒堿液有良好的耐蝕性，但隨濃度和溫度的升高，腐蝕速率也在增大，并在拉應力的作用下可能發生堿脆，應用上存在一定限制和范圍。如HG20581-1998中規定，碳鋼和低合金鋼焊制化工容器，如焊后或冷加工后，不進行消除應力熱處理，則在氫氧化鈉溶液中的使用溫度不得大于附表1的溫度。當氫氧化鈉溶液在其與烴類的混合問中體積≥5%時，也應根據氫氧化鈉溶液的濃度符合該表的要求，氫氧化鈉溶液濃度≤1%或氫氧化鈉溶液在其與烴類的混合物中體積5%時，不受限制。由表1可見，在一定范圍內，碳鋼和低合金鋼可直接使用而不必進行消應力熱處理，隨著濃度的增加，它所對應的適用溫度的有所下降。（附表1）
A區：碳鋼 不必作應力消除；
B區：碳鋼 焊縫及彎頭應作應力消除
C區：在此區域內應考慮用鎳合金或不銹鋼；
B區及C區域：鎳合金適用于閥門
然而，有關資料表明，碳鋼或低合金鋼材料即使在消除應力熱處理后，它們在較高濃度和溫度的氫氧化鈉溶液中使用還是存在限制。附圖1為燒堿溶液中碳鋼的腐蝕性能圖。在圖A區域中，碳鋼腐蝕速度低，且不發生堿脆；在B區域中，碳鋼腐蝕速度低，但會發生堿脆，焊接或冷加工后應消除應力熱處理；而在C區域中，碳鋼的腐蝕速度大，且堿脆傾向更大，不宜使用，應采用鎳或不銹鋼。此圖再次說明，對應于較低溫度和濃度下，碳鋼可直接使用，不需進行消應力熱處理；隨著溶液溫度的升高，碳鋼需要進行消除應力熱處理才可適用，這個結論也是與表1相一致的；當濃度和溫度進一步升高后，碳鋼消應力熱處理還是不能解決問題，而應重新考慮選擇材料才合理，進而應采用鎳合金或不銹鋼材料。同時，可以看出在一定濃度范圍內，隨著堿液濃度的升高，材料在跨越A、B不同區域時對應溫度的有所下降。（附圖1）
不銹鋼材料有較好的抗氫氧化鈉溶液的堿脆能力，然而選用它后也并不是完全可以避免堿脆。奧氏體不銹鋼材料在常溫氧化性環境中容易鈍化，使表面產生一層以氧化鉻為主、保護性很強的薄膜，其腐蝕率極低。當環境溫度增高或環境的氧化能力減低時，將由鈍態變為活態，腐蝕性顯著增大。此時，在氫氧化鈉溶液中，受拉應力的部分也可能發生堿脆。附圖2為鉻鎳不銹鋼在氫氧化鈉溶液中的腐蝕性能圖，剖面線區域為可能發生堿脆的區域。由可見，當溶液溫度超過一定值時，高溫下的堿液也能造成不銹鋼的應力腐蝕破裂。（附圖2）
通過以上介紹可以知道，對于接觸氫氧化鈉溶液的碳鋼或低合金鋼材料，應根據其所接觸介質的濃度和溫度的情況，來決定是否需要進行焊后或冷加工后消應力熱處理；當介質溫度較高濃度較大時，碳鋼或低合金鋼材料將不能適用，這時需要選用鎳合金或不銹鋼材料。也就是說，在考慮設備選材時，應結合氫氧化鈉溶液的濃度和溫度來進行綜合考慮。
實際生產中，也有一些現場使用的設備，在正常的工作條件下，氫氧化鈉溶液的溫度較高，但堿液的濃度較低，不容易進入圖示堿脆的區域。但如果設備上存在可造成堿液濃縮的結構或部位，并在拉應力作用的情況下，就有可能使濃縮的部位滿足產生堿脆的條件。對設備的這些情況應引起注意。
鑒于氫氧化鈉溶液對鋼材可能產生堿脆的性質，在對此類設備進行壓力容器的定期檢驗時，除了考慮均勻腐蝕等因素對設備進行宏觀檢查、進行壁厚測定外，還應根據設備的運行特性和設備狀況考慮是否要對內表面焊縫和容易造成介質濃縮的部位進行磁粉或滲透檢測，并進而結合硬度檢測、金相等對發現的缺陷性質進行判定，必要時考慮是否縮短檢驗周期。
參考文獻
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篇6
關鍵詞：大型核電零件，復雜形狀，不銹鋼管道件，整體加工
民用核電站已經越來越廣泛的應用到日常生活領域，但由于核電項目的安全重要性，要求核電零件在生產制造過程中一定要保證其工作使用的安全性，因此在生產加工過程中就要求必須有成熟的加工生產經驗，在確保零件使用安全性的同時也要保證成本昂貴的毛坯的100%利用率。此核電站大型不銹鋼管道件是用于核電站上的大型核心管件，均為大直徑的整體不銹鋼鍛件，結構復雜、材料特殊，而且零件的可加工性差且加工精度要求高。在特有的加工方法和設備條件的下改進優化加工技術、切削參數及刀具參數，利用現有3軸聯動數控機床對于此類超大、特型難加工零件的整體加工，從工藝方法上采取措施，保證零件的加工幾何精度、表面粗糙度、形狀及位置精度等各項技術指標達到設計要求和使用性能要求。
1. 刀具參數選擇
加工該大型不銹鋼管道件，應用玉米銑刀和球面銑刀，玉米銑刀刀片選用的是高鋁氮合金（SM35N P系列帶涂層刀片）；R62、R56球面銑刀刀片選用的是高鋁氮合金（SM30N無涂層刀片），這類刀片都屬加工不銹鋼材質的專用刀片。在加工過程中，使用的刀具必須鋒利且必須一直檢測刀具的狀況，及時更換刀片，避免因刀具切削性能差而影響零件表面精度。
2. 切削液選擇
由于此零件為特殊的不銹鋼材質，為了降低機械加工過程中刀具和工件的熱量，避免因刀具切削性能差而導致表面冷加工的冷作硬化現象，必須使用專用切削液，即切削液不能含有CL （氯）和S（硫），采用植物油基冷卻液，不得采用礦物油冷卻液。
3. 劃線檢查
主管：以主管兩端的外圓為基準，劃兩端面的圓心，并將主管兩端圓心調整到同一水平面上，同時將主視圖左側支管按毛坯面進行調整；左支管：兩端面的圓心為基準，再將左支管端面調整水平，檢查支管圓心尺寸，與兩端圓心的水平面向上移動33mm（為毛坯圓心）向右側移動13mm；45°支管：以兩端面的圓心為基準，再將左支管端面調整水平，檢查支管圓心尺寸，該支管圓心向左平行移動13mm，向右偏離20mm。
4. 定位裝卡及擺放
此零件為特殊的不銹鋼材質，故使用專用卡具、吊具和墊塊等工裝的直接接觸面不得使用碳鋼材料制作，接觸面應為奧氏體不銹鋼材料，與工件接觸表面應清潔無油污，工件在擺放時需放置在木制托盤上，必須使用專件專用尼龍吊索吊運，防止吊索上沾染鐵屑，工件加工完成后在運輸過程中要用無污染的塑料布密封。工件裝卡在專用V型墊鐵工裝過程中，與不銹鋼板面接觸，避免碰觸到V型墊鐵的其它部位，工件定位后用專用卡箍將工件定位卡緊。注意壓緊力適當，防止工件變形，且卡箍在與工件卡緊過程中只能與不銹鋼板面接觸，避免碰觸到卡箍的其它部位。
5. 利用高精密機床實際加工
此工件為大直徑的整體不銹鋼鍛件，形狀結構復雜，重量較大且加工尺寸及表面精度要求嚴格，故需要在高精密機床完成加工制造，以保證工件產品的質量。在管道制造過程中，必須嚴格按照圖紙要求，控制倒角、倒圓等接頭尺寸，先利用17米數控龍門銑床精確加工出左支管端面基準面及外圓基準，兩端端面基準面，45°支管基準面及圓心基準，作為后序工序的裝卡找正基準；其后利用數控φ200鏜床裝夾玉米銑刀及球面銑刀分別進行相應位置的加工，在加工左支管的相貫線時，發現靠近彎管的一側比另一側要高出25mm，根據實際工件情況進行調整數控程序，與工件相貫線相吻合，另刀具損壞都在余量較大區域；在加工45°支管時的裝卡方法為：較長端中心線保持水平，將工件加方箱墊起，較長端以中心線旋轉角度，使45°支管端面正對床頭，打表以基準面找正，保證誤差小于0.05mm。在加工45°支管相貫線時，發現靠近彎管的一側比另一側要高出25mm，根據實際工件情況進行調整數控程序，與工件相關線相吻合，在加工過程中，下端相貫線已加工到量，而上端的相貫線還剩下22mm左右未加工，根據此情況，編制了僅加工上端相貫線的程序，用此程序加工上端的相貫線達圖。在加工到相貫線圓角位置時，可增加刀補將工件相貫線位置的毛坯進行粗加工，讓刀具的圓頭的切削面積小于50%，再減小刀補進行精加工，從而可以減少刀具的磨損率，加快走刀速度。在機加工最后2mm的每次進刀切削時候，，每刀進刀金屬切削量不得超過0.25mm，來確保加工精度必須檢查表面硬度，避免過渡的冷加工（冷作硬化），并做相關紀錄，冷作硬化層不得超過0.025mm。鏜孔等機加工中應避免由于過度加工而導致的內應力以及變形量過大機加工每次進刀切削后，其表面必須進行檢驗，并且不能因為過熱而導致脫色或變色，在操作過程中必須配備適當的校準過的工具，以備尺寸檢驗。
6. 探傷檢查
對此管道應進行常規的目視、化學成分檢測及拉伸等力學性能試驗。同時對管道進行100%超聲波探傷和100%磁粉檢測或進行100%X射線檢測，確保此核電站大型不銹鋼管道件無裂紋殘缺等缺陷，保證產品的質量達到使用要求。
7.結語：通過理論模擬實驗，聯系實際加工制造，在整體加工的工藝方法上采取措施，運用先進工藝加工方法保證零件各項技術指標達到設計要求和使用性能要求。隨著科技和經濟的不斷發展，核電站在我國廣泛的應用，研究并掌握核電站大型特殊材料不銹鋼的零件的加工工藝方法有著深遠的意義。
參考文獻：
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[2]常漢青.主軸和箱體類零件的機械加工工藝分析.科技信息，2011，19.
篇7
關鍵詞：全壽命周期 總費用 降低成本
中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-0-01
改革開放以來，建筑電氣安裝工程中的材料設備安裝方法有了巨大的變化，但是人們往往片面注重安裝的費用，不注重維修及保養等全壽命周期內的總費用，施工單位、建設單位、使用者受到各自的利益驅使，使施工方法、材料選擇存在片面性。
電氣安裝工程總投資與電氣安裝工程的全壽命費用不同。電氣安裝工程總投資指所有安裝工程的全部費用；而全壽命費用包括電氣安裝工程建設、運營和報廢等各階段的全部費用。電氣安裝工程全壽命費用包括電氣安裝工程投資、電氣安裝工程交付使用后的經常性開支費用（含經營費用、日常維護修理費用、使用期內大修理和局部更新費用等）及使用期滿后的報廢拆除費
用等。
筆者認為對建筑電氣安裝工程的改進可以從以下角度入手。
（1）通過改進施工材料以方便后期的維修，降低維修費用及使用成本。例如：電子式日光的燈腳和電感式日光燈的鎮流器經常損壞，損壞后對他們的更換比較麻煩，需要電工操作完成。如果改進日光燈的設計方法，將日光燈燈腳、整流器均改為插接式，通過簡易插接件與日光燈架作電氣連接，既可以方便維修，還可以在電子式日光燈的燈腳損壞時更換損壞的單邊的燈腳，降低維修成本，節省材料。
（2）引入財務評價方式對施工材料進行可行性分析，以施工規范及設計規范形式強制性淘汰使用壽命短的材料。
比如：室外的接地網絡普遍采用鍍鋅扁鋼作接地材料，使用到二十年左右就無法確保接地的安全性，但由于該類工程埋在地下較為隱蔽無法及時發現容易造成隱患。我認為，改用不銹鋼材料雖然增加了一些造價，但使用安全性基本可以保證，使用壽命命可以大大延長。從財務評價的角度分析，改用不銹鋼材料僅僅增加了材料費用，使用壽命可以視為與建筑物相同。而定期更換鍍鋅扁鋼接地極既需要將室外接地工程乃至地上覆蓋物開挖及恢復全部計入工程費用，費用相當可觀。
采用現金流量分析的方法，按一棟使用壽命70年的建筑來分析，按20年和40年分兩次更換鍍鋅扁鋼計算，利率按4%計算，根據已知終值求現值公式：現值的公式P=F（1+i）-n（其中F為終值，I為利率，n為年數）。
比較保守的估算一下：假定某小區住宅樓安裝不銹鋼扁鋼的費用為5000元，直到該樓拆除都不需要更換；而第一次安裝鍍鋅扁鋼的費用設為2000元，每次更換鍍鋅扁鋼費用為8000元（含土方開挖及地上設施修復），則將第一次更換鍍鋅扁鋼的費用折算為現值P1，P1=8000（1+0.04）-20=3651.1元，同理第一次更換鍍鋅扁鋼的費用折算為現值P2，P2=8000（1+0.04）-40=1666.31元，則全壽命費用為2000+P1+P2=7317.4元。可以看出，如將鍍鋅扁鋼改用不銹鋼材料，在全壽命周期內的總費用減少2317.4元。
相比之下，室外安裝的接地鍍鋅扁鋼改用不銹鋼材料經濟效益明顯，同時又提高了安全性，社會效益也很明顯。如果考慮物價上漲及人工工資提高等因素，經濟效益會更加明顯。
由于現有施工及設計規范有一定的滯后，未對此類技術強制淘汰，這是此類問題的根本原因。在這個問題上，建設單位往往只重視前期投入，受到利益驅使，使這種更優良的施工方法無法實施。
綜上所述，筆者認為建筑電氣安裝工程中非技術性的簡單實用的創新應著眼于綜合費用分析，考慮維修費用、使用費用及資源因素等對施工方法進行充分的改進以適應新形勢發展。
參考文獻
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篇8
分析 配比試驗強度的基礎上，通過某工程實例，證實鋼纖維混凝土實際
應用 于舊混凝土路面修補工程的可行性。鋼纖維混凝土是一種性能優良
的新型復合材料。與普通混凝土相比，其抗拉、抗彎、抗裂及耐磨、耐
沖擊、耐疲勞、韌性等性能都有顯著提高，它不僅可使面層減薄，縮縫
間距加大，改善路面的使用性能，延長路面使用壽命，而且還可節省工
程造價，縮短施工工期。
關鍵詞：鋼纖維混凝土；普通混凝土；舊混凝土路面；修補工程；應用
隨著國民 經濟 建設和公路 交通 事業的飛速 發展 ，城市道路和國道干
線公路上的車輛荷載及密度越來越大，行駛速度越來越快，致使路面的
損壞也日趨嚴重起來。特別是對損壞的水泥混凝土路面而言，它不僅翻
修投資大，且施工周期較長，嚴重
影響 交通暢通及行車安全。如用普通水泥混凝土修復路面雖有強度高，
板塊性好，有一定的抗磨性及承受氣象作用的耐久性好等特點，但它的
最大缺陷是脆性大、易開裂、抗溫性差，路面板塊容易受彎折而產生斷
裂，所以就要求路面面板應有足夠的抗彎、抗拉強度和厚度。用鋼纖維
混凝土修筑路面，就是意將鋼纖維均勻地分散于基體混凝土中（與混凝
土一起攪拌），并通過分散的鋼纖維，減小因荷載在基體混凝土引起的
細裂縫端部的應力集中，從而控制混凝土裂縫的擴展，提高整個復合材
料的抗裂性。wwW.lw881.com同時由于混凝土與鋼纖維接觸界面之間有很大的界面粘結
力，因而可將外力傳到抗拉強度大、延伸率高的纖維上面，使鋼纖維混
凝土作為一個均勻的整體抵抗外力的作用，顯著提高了混凝土原有的抗
拉、抗彎強度和斷裂延伸率。特別是提高了混凝土的韌性和抗沖擊性。
實踐證明，采用鋼纖維混凝土這一新型高強復合材料對路面修理，既可
提高路面的抗裂性、抗彎曲、耐沖擊和耐疲勞性，而且可改善路面的使
用性能，延長使用壽命從而減少老路開挖，對節省工程造價等具有重要
的經濟效益和 社會 效益；為提高道路補強與改造提供了良好的途徑。
1 基本要求
1．1 鋼纖維混凝土材料
鋼纖維混凝土就是在一般普通混凝土中摻配一定數量的短而細的鋼纖維
所組成的一種新型高強復合材料。由于鋼纖維阻滯基體混凝土裂縫的產
生，不但具有普通混凝土的優良性能，而且具有良好的抗折、抗沖擊、
抗疲勞以及收縮率小、韌性好、耐磨耗能力強等特性。可使路面厚度減
薄50％以上，縮縫間距可增至15m～30m，不用設脹縫和縱縫。鋼纖維混
凝土用鋼纖維類型有圓直型、熔抽型和剪切型鋼纖維。其長度分為各種
不同規格，最佳長徑比為40～70，截面直徑在0．4mm～0．7mm范圍內，
抗拉強度不低于380mpa。在施工時鋼纖維在混凝土中的摻入量為1．0％
～2．0％（體積比），但最大摻量不宜超過2．0％。水泥采用425＃～
525＃普通硅酸鹽水泥，以保證混合料具有較高的強度和耐磨性能。鋼
纖維混凝土用的粗骨料最大粒徑為鋼纖維長度的2?3。不宜大于20mm。
細集料采用中粗砂，平均粒徑0．35mm～0．45mm，松裝密度1．37g/cm3。
砂率采用45％～50％。
1．2 鋼纖維混凝土配合比
鋼纖維混凝土混合料配合比的要求首先應使路面厚度減薄，其次是保證
鋼纖維混凝土有較高的抗彎強度，以滿足結構設計對強度等級的要求即抗壓強度與
抗折強度，以及施工的和易性。鋼纖維混凝土配合比設計基本按以下步驟進行。
（1）根據強度設計值以及施工配制強度提高系數，確定試配抗壓
強度與抗折強度；鋼纖維混凝土抗折強度設計值的確定：
fftm＝ftm（1＋atmpflf/df）
式中 fftm———鋼纖維混凝土抗折強度設計值；
ftm———與鋼纖維混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度
的素混凝土的抗折強度設計值；
atm———鋼纖維對抗折強度的影響系數（試驗確定）；
pf———鋼纖維體積率，％；
lf/df———鋼纖維長徑比，當ftm＜6．0n/mm2時，可按表1采用。
（2）根據試配抗壓強度 計算 水灰比；
（3）根據試配抗壓強度，確定鋼纖維體積率，一般澆筑成型的結構范圍在0．5％～2．0％之間；
（4）按照施工要求的稠度確定單位體積用水量，參照表2；
（5）確定砂率，見表3；
（6） 計算 混合材料用量，確定試配配合比；
（7）按照試配配合比進行拌合物性能試驗，調整單位體積用水量和砂率，確定強度試驗用基準配合比；
（8）根據強度試驗結果調整水灰比和鋼纖維體積率，確定施工配合比。
試驗結果表明，在經驗和計算的基礎上確定水泥用量、砂率及水灰
比，并根據不同配比時的鋼纖維混凝土強度進行試驗（見表4），當水
泥用量在380kg?m3～400kg?m3時強度較高，但此時砂率較小，
砂石中有分離現象。因此將砂率調到0．48，如此強度雖有降低，但其
余性能卻可得到改善。為此，調整最佳配比即水泥∶黃砂∶碎石∶水＝
1∶2．16∶2．34∶0．48。1．3 鋼纖維混凝土拌和
為防止鋼纖維混凝土在攪拌時纖維結團，在施工時每拌一次的攪拌
量不宜大于攪拌機額定攪拌量的80％。采用滾動式攪拌機拌和，在攪拌
混凝土過程中必須保證鋼纖維均勻分布。為保證混凝土混合料的攪拌質
量，采用先干后濕的拌和工藝。投料順序及攪拌時間為：粗集料鋼纖
維（干拌1min）細集料水泥（干拌1min），其中鋼纖維在拌和時分
三次加入拌和機中，邊拌邊加入鋼纖維，再倒入黃砂、水泥，待全部料
投入后重拌2min～3min，最后加足水濕拌1min。總攪拌時間不超過6mi
n，超攪拌會引起濕纖維結團。按此程序拌出的混合料均勻。尚若在拌
和中，先加水泥和粗、細集料，后加鋼纖維則容易結成團。而且纖維團
越滾越緊，難以分開，一旦發現有纖維結團，就必須剔除掉，以防止因
此而 影響 混凝土的質量。
1．4 鋼纖維混凝土澆搗
鋼纖維混凝土澆搗與普通混凝土一樣，澆筑和振搗是施工中的重要環節
，直接影響鋼纖維混凝土的整體性和致密性。不同之處就是其流動性較
差，在邊角處容易產生蜂窩，因此，邊角部分可先用搗棒搗實。板角采
用插入式振動器振搗，然后用夯梁板來回整平。在混凝土面層抹平過程
中，因鋼纖維直徑較粗而易冒出路面，影響到行車安全，故在施工時需
注意清除。
2 工程實例
某二級公路水泥混凝土路面修補工程段全長112m，寬2×3m，修補前路
面板呈破碎、斷裂狀，原為一般普通混凝土澆筑，部分板底基層下沉。
現用鋼纖維混凝土修補路面，基層補強采用c15素混凝土澆筑，舊混凝
土路面平均鑿除深度25cm（包括基層松動部分），擬采用12cm厚、c30
鋼纖維混凝土澆筑路面。
2．1 施工材料
2．1．1 原材料
水泥：425＃普通硅酸鹽水泥；
細集料：用中粗砂，平均粒徑0．35mm～0．48mm，含泥量＜2％；
粗集料：碎石5mm～20mm，含泥量＜1％，質地堅硬；
鋼纖維：選用長度30mm、當量直徑0．60mm由浙江某廠生產的低碳結構
鋼剪切扭曲型，型號dn－30，其強度380mpa以上。該產品性能穩定，使
用效果良好。
2．1．2 配合比
鋼纖維混凝土配合比設計按照抗折強度和抗壓強度雙控標準要求及施工
的工作度采用以抗折強度為主要指標進行設計。設計抗折強度6．5mpa
、抗壓強度35mpa。經試驗室進行幾種配比方案確定：水泥∶黃砂∶碎
石∶鋼纖維∶水并強度試驗，結果見表5。
2．2 施工工藝
2．2．1 基層處理及路面澆筑
在鋼纖維混凝土澆筑前，為提高水泥混凝土面層下基層和墊層的剛度，
做好對舊混凝土板及板底基層
的處理工作，即在破損板及板底脫空破裂的舊混凝土板塊鑿除后，對部
分板底基層進行補強處理。鑿除舊混凝土板時，鑿除深度必須滿足原路
面設計要求，再將原基層松動部分全部清除。被清除后的基坑及深度一
律用c15貧混凝土進行處理。待混凝土半干狀態時即可澆筑路面。按要
求先用c15普通混凝土澆筑至路面面層厚度12cm時，經底面層整平處理
后再用鋼纖維混凝土澆筑。
2．2．2 鋼纖維混凝土攪拌
鋼纖維混凝土攪拌采用滾筒式攪拌機。為使鋼纖維在混凝土中分散均勻
，采用二次投料三次攪拌法，即先將石子和鋼纖維干拌1min，加入砂子
、水泥再干拌1min，最后注水濕拌1．5min左右，總攪拌時間控制在6m
in內，攪拌時間過長會形成濕纖維團。且每次的攪拌量宜在攪拌機公稱
容量的1?3以下。
2．2．3 運輸與澆筑
混凝土運輸采用自卸運輸車，運至施工地點進行澆筑時的卸料高度不得
超過1．5m，以防混凝土離析。鋼纖維混凝土采用人工攤鋪，用人工將
其大致攤鋪整平，攤鋪后用平板振動器振搗，振搗的持續時間以混凝土
停止下沉，不再冒氣泡并泛出水泥漿為準，且不宜過振。振搗時輔以人
工找平，混凝土整平采用振動梁振搗拖平，再用鋼滾筒依次滾壓進一步
整平，整平的表面不得裸露鋼纖維。在做面時需分兩次進行，即先找平
抹平，待混凝土表面無泌水時，再做第二次抹平，抹平后沿模板方向拉
毛，拉毛深度1mm～2mm。拉毛時避免帶出鋼纖維，如采用滾式壓紋器進
行處理則效果更佳。
2．2．4 養護與切縫
鋼纖維混凝土設有多種切縫。脹縫與路中心線垂直，縫壁必須垂直，縫
隙寬度必須一致，縫中不得有連漿現象，縫隙內應及時澆灌填縫料，當
混凝土達到強度25％～30％時，采用切縫機進行縮縫切割，切縫深度3
cm，縮縫設置16m?道。施工縫位置宜與脹縫或縮縫設計位置吻合，施
工縫與路中心線垂直，不設置傳力桿。對脹縫、縮縫均采用10＃石油瀝
青，灌式填縫。
混凝土做面完畢后，及時采用濕法養護，終凝后及時覆蓋草袋，并每天
均勻澆水，保持潮濕狀態，養護10d～15d。與此同時做好封閉 交通 ，待
強度測試達到規定要求后即可開放交通。
2．3 施工質量控制
鋼纖維混凝土的質量除對原材料、配合比以及施工過程的主要環節進行
控制外，還重點對鋼纖維混凝土的攪拌、鋼纖維的投入以及混凝土振搗
的控制，同時按規定對每天所澆筑混凝土的28d抗折、斷塊抗壓強度進
行檢驗，均達到了設計要求，使平整度、坍
落度、主要技術指標得到有效控制。
3 經濟 與 社會 效益
從經濟和社會效益 分析 ，鋼纖維混凝土路面與普通水泥混凝土路面相比
，其特點：①面層厚度可減薄至1/2以上，使施工工期縮短，因此節約
原材料及減少工程量后所帶來的一切費用；②路面使用壽命延長因此而
節省的費用；③減少縮縫帶來的材料、人工等所節省的費用；5節省養
護、減少時間延誤及維修費用；除此以外，還有路面質量好，接縫少，
延長車輛使用壽命等費用。綜合分析，對于舊混凝土路面，若采用鋼纖
維混凝土進行罩面修復，則一次性投資的費用比挖掉重建混凝土路面要
節省許多。同樣，從一次性投資、使用年限、維修費用、資金的時間價
值來全面評價鋼纖維混凝土路面工程的經濟效益，與新鋪瀝青混凝土路
面評價綜合效益，鋼纖維混凝土路面雖一次性投資較前者高，但從其維
修費用、使用年限的不同考慮，以及和資金的時間效益，用年成本法計
算其等值年金，結果表明鋼纖維混凝土路面每年支出的費用比瀝青混凝
土路面要低35％。采用鋼纖維混凝土修補法，不但可使鋼纖維混凝土的
質量及其增強效果得到保證，而且還可提前開放交通，具有顯著的經濟
效益和社會效益。
4 結語
鋼纖維混凝土自 發展 以來，已在公路路面、橋面、機場跑道等工程中得
到廣泛 應用 ，同時也取得了一定的經濟效益和社會效益。它除了具有良
好的抗彎強度外，而且還具有優異的抗沖擊、抗開裂性能。在對鋼纖維
混凝土進行的沖擊荷載等試驗 研究 中表明：摻以體積率為1％～2％的鋼
纖維增強混凝土與基體比較，其抗沖擊強度可提高10倍～20倍，彎曲韌
性可提高20倍左右，抗彎強度可提高1倍～6倍，抗拉強度可提高2倍左
右，疲勞強度提高50％，抗裂強度可提高2倍，抗壓強度可提高10％～
30％。由此可見，鋼纖維混凝土的抗裂性與抗沖擊是非常優異的。此外
，用鋼纖維混凝土修筑舊混凝土路面還能達到早期強度高，提前通車的
目的。
參考 文獻
［1］盧亦焱．鋼纖維混凝土材料及其在路面工程中的應用．公路，1999，4
篇9
一、 閱讀解題過程，總結解題思路和方法
例1 閱讀：解方程組x2－3xy+2y2=0 ①x2+y2=10 ②.
解 （第一步）由①，得?搖（x－y）（x－2y）=0，
x－y=0或x－2y=0.
（第二步）因此，原方程組可化為兩個方程組：
x－y=0x2+y2=10； x－2y=0x2+y2=10.
分別解這兩個方程組，得原方程組的解為
x1=y1=； x2=-y2=-；
x3=2y3=2； x4=-2y4=-2.
填空：第一步中，運用 法將方程①化為兩個二元一次方程，達到了 的目的.由第一步到第二步，將原方程組化為兩個由一個二元一次方程和一個一元二次方程組成的方程組，體現了 的數學思想.第二步中，兩個方程組都是運用了 法，達到了 目的，從而使方程組得以求解.
分析 本題主要是根據給定的特例閱讀理解其中的解題過程，理解方程組解法中體現的數學思想，然后總結解題方法.緊扣教材內容，學生易想、易總結.
略解：從左至右依次填入：因式分解；降次；轉化；代入；消元.
點評：解決這類問題，在閱讀解題過程中，根據題目中給定的條件，結合解答過程中使用的方法，加以概括歸納，總結解題的思路，從而將研究問題的方法一般化，進行推廣應用，達到學以致用.這類問題能考查學生獲取信息后的抽象概括能力.
二、 閱讀新知識，研究新問題
例2 問題情境
已知矩形的面積為a（a為常數，a＞0），當該矩形的長為多少時，它的周長最小？最小值是多少？
數學模型
設該矩形的長為x，周長為y，則y與x的函數關系式為y=2（x+）（x＞0）．
探索研究
（1） 我們可以借鑒以前研究函數的經驗，先探索函數y=x+（x＞0）的圖象性質．
① 填寫下表，畫出函數的圖象：
② 觀察圖象，寫出該函數兩條不同類型的性質；
③ 在求二次函數y=ax2＋bx＋c（a≠0）的最大（小）值時，除了通過觀察圖象，還可以通過配方得到．請你通過配方求函數y=x+（x＞0）的最小值．
解決問題
（2） 用上述方法解決“問題情境”中的問題，直接寫出答案．
分析 本題構思巧妙，利用類比將所需研究的函數問題通過具體的函數分析研究方法加以推廣.在對給定函數分析后再進行類比研究新函數，探索研究問題③的解決利用①、②的方法.
略解：（1） ① ，，，2，，，．
函數y=x+（x>0）的圖象如圖．
② 本題答案不唯一，下列解法供參考．
當00）的最小值為2．
③ y=x+
=（）+（）
=（）+（）－2•+2•
=（－）+2
當－=0，即x=1時，函數y=x+（x>0）的最小值為2．
（2） 當該矩形的長為時，它的周長最小，最小值為4．
點評：這是一道典型的探究性試題，僅靠平時對概念、結論的簡單記憶和接受是無論如何也解答不出來的.解決這類問題更重要的是從閱讀題目中提供的有關信息開始，通過自主探究和動手實踐，歸納或猜想出一般的結論，通過建模，加強知識的靈活運用.這類問題對學生建模能力，決策判斷能力的培養起到很大作用.
三、 閱讀特殊范例，推出一般結論
例3 用長度一定的不銹鋼材料設計成外觀為矩形的框架（如圖123中的一種）．
設豎檔AB=x米，請根據以上圖案回答下列問題：（題中的不銹鋼材料總長度均指各圖中所有黑線的長度和，所有橫檔和豎檔分別與AD、AB平行）
（1） 在圖1中，如果不銹鋼材料總長度為12米，當x為多少時，矩形框架ABCD的面積為3平方米？
（2） 在圖2中，如果不銹鋼材料總長度為12米，當x為多少時，矩形框架ABCD的面積S最大？最大面積是多少？
（3） 在圖3中，如果不銹鋼材料總長度為a米，共有n條豎檔，那么當x為多少時，矩形框架ABCD的面積S最大？最大面積是多少？
分析 本題要求學生先從特殊題例入手閱讀本題，然后在理解上述解法的基礎之上解決一般問題.從特殊推廣到一般.融合方程與函數的基本知識，學生在閱讀理解的基礎之上進行方法的歸納與總結，然后再加以應用.
略解：（1）當不銹鋼材料總長度為12米，共有3條豎檔時，BC= = 4-x，
x（4-x）=3．解得，x=1或3．
（2） 當不銹鋼材料總長度為12米，共有4條豎檔時，BC=，矩形框架ABCD的面積S=x•=-x+4x．當x=-=時，S=3．
當x=時時，矩形框架ABCD的面積S最大，最大面積為3平方米．
（3） 當不銹鋼材料總長度為a米，共有n條豎檔時，BC=，矩形框架ABCD的面積S=x•=-x2+x．當x=-=時，S=
當x=時，矩形框架ABCD的面積S最大，最大面積為平方米
點評：這類題特點鮮明,內容豐富,超越常規,源于課本又高于課本,不僅考查學生的閱讀能力,而且綜合考查學生的信息處理能力、知識遷移能力,對學生的數學意識、數學思維能力和創新意識有較高要求.要求學生在研讀所給內容后，創造性地加以應用，可以較好地考查考生的創新意識和創新能力，強化學生的數學應用意識，優化學生的思維品質，提高學生的數學思維能力，培養學生的個性品質具有重要意義.
總之，閱讀能力是學習數學的一個十分重要而又容易被忽略的技能，數學新知識的學習離不開閱讀.閱讀理解這類試題要求學生能透徹理解所給知識內容，從閱讀中理解，在理解中提煉.閱讀理解題的基本模式是“材料―問題”.解決這類問題時要善于總結解題規律，準確運用自己發現的規律和方法，體現自己對數學知識的理解水平、數學方法的運用水平及分析推理能力和知識的遷移能力等.因此，在復習中更應透徹理解所學內容，搞清楚知識的來龍去脈，不僅要學會數學知識，更要掌握在研究知識的過程中掌握數學思想和方法，這對促進學生的數學思維發展意義深遠.
練 習
1. 先閱讀理解下列例題，再按要求完成作業.
例題：解一元二次不等式6x2－x－2>0
解：把6x2－x－2分解因式得：6x2－x－2=（3x－2）（2x+1）
又6x2－x－2>0，所以（3x－2）（2x+1）>0,由有理數的乘法法則“兩數相乘，同號得正”有
（1） 3x－2>02x+1>0 或（2） 3x－2
解不等式組（1）得x>,解不等式組得x
所以（3x－2）（2x+1）>0的解集為x>或x
因此一元二次不等式6x2－x－2>0的解集為x>或x
作業題：（1）.求分式不等式
（2） 通過閱讀例題和做作業題1，你學會了什么知識和方法？
2. 如圖，正方形ABCD和正方形EFGH的邊長分別為2和，對角線BD、FH都在直線l上，O1O2分別是正方形的中心，線段O1O2的長叫做兩個正方形的中心距．當中心O在直線 l上平移時，正方形 EFGH也隨之平移，在平移時正方形EFGH的形狀、大小沒有改變．
（1） 計算：O1D= ，O2F= ；
（2） 當中心O2在直線l上平移到兩個正方形只有一個公共點時，中心距O1O2= .
（3） 隨著中心O2在直線l上的平移，兩個正方形的公共點的個數還有哪些變化？并求出相對應的中心距的值或取值范圍．（不必寫出計算過程）
3. 請閱讀下列材料：
問題：如圖（1），一圓柱的底面半徑為5dm，BC是底面直徑，求一只螞蟻從A點出發沿圓柱表面爬行到點C的最短路線.小明設計了兩條路線：
路線1：側面展開圖中的線段AC.如下圖（2）所示：
設路線1的長度為l1，則l12=AC2=AB2+AC2=52+（5π）2=25+25π2
路線2：高線AB + 底面直徑BC.如上圖（1）所示：
設路線2的長度為l2，則l22=（AB+AC）2=（5+10）2=225
?搖l12-l22=25+25π-225=25π2-200=25（π2-8）＞0
l12＞l22 l1＞l2
所以要選擇路線2較短.
（1） 小明對上述結論有些疑惑，于是他把條件改成：“圓柱的底面半徑為1dm，高AB為5dm”繼續按前面的路線進行計算.請你幫小明完成下面的計算：
路線1：?搖l12=AC2= ；
路線2：?搖l12=（AB+AC）2= .
?搖l12 l22 l1 l2?搖（ 填>或
所以應選擇路線 （填1或2）較短.
（2） 請你幫小明繼續研究:在一般情況下,當圓柱的底面半徑為r,高為h時，應如何選擇上面的兩條路線才能使螞蟻從點A出發沿圓柱表面爬行到C點的路線最短.
參考答案
1. （1）-5
2. ：（1） OD=2；OF=1．（2） OO=3．（3） 兩個正方形的邊長有兩個公共點時，1＜OO＜3；無數個公共點時，OO=1；1個公共點時，OO=3；無公共點時，OO＞3或0≤OO＜1.
3. （1） 25+π；49；
篇10
【關鍵詞】 奧氏體無鎳不銹鋼;生物相容性;溶血試驗;溶血
AbstractObjective：To preliminarily evaluate the biocompatibility of austenitic nickelfree stainless steel with in haemolysis test.Methods：First austenitic nickelfree stainless steel was made into wafers of 5 mm diameter and 1mm thickness.Then the material was put separately in the cuvette with 10 ml physiological saline solution as the test group，while those in the cuvette with 10 ml distilled water or 10 ml physiological solution were taken as the positive control group and the negative control group.The human blood(0.2ml) was added into each cuvette.Haemolysis rate was measured according to the formula of (the absorbance value of austenitic nickelfree stainless steelthe absorbance value of negative control group)/( the absorbance value of positive control groupthe absorbance value of austenitic nickelfree stainless steel).Results：haemolysis rate of the austenitic nickelfree stainless steel was 3(831%，which was lower than 5%.Conclusion：the austenitic nickelfree stainless steel will not induce acute haemolysis.
Key wordsaustenitic nickelfree stainless steel;biocompatibiliby haemolysis
口腔臨床的修復治療與材料學密不可分。近年來隨著材料學的發展，各種新興的材料不斷產生，給口腔臨床醫學帶來巨大的變革。目前廣泛應用在臨床的醫用不銹鋼為316L含鎳為10%～15%[1]。由于鎳離子是一種潛在的致敏因子，鎳離子在生物體內植入物附近的富集可能誘發毒性效應，發生細胞破壞和炎癥反應，對生物體有致畸致癌的危害性[2]。西方許多國家針對鎳的危害早已制定和頒布相關文件和標準來限制生物醫用金屬中鎳的含量。鑒于含鎳不銹鋼可能對人體健康造成的危害，近年來一些研究者[3]提出把高氮含量的CrMnN系列無鎳不銹鋼應用于生物醫學，他們指出這種不銹鋼具有良好的強韌性組合，良好的抗腐蝕能力，最重要的是鋼中不含鎳元素，從而可避免鎳元素在人體內析出造成的致敏性及其他組織反應。
本試驗采用的BIOSSN4含氮無鎳奧氏體不銹鋼[4]是中科院金屬研究所發展的一種醫用不銹鋼材料，其特點是完全去掉了鋼中的鎳元素，采用氮和錳元素來形成和穩定奧氏體結構[1]，具有優良的強韌性配合，良好的耐蝕性。本課題主要研究此材料的生物安全性，為臨床應用前的測試提供依據。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 實驗材料 BIOSSN4含氮無鎳奧氏體不銹鋼(中科院沈陽金屬研究所研制并提供)。陰性對照：生理鹽水;陽性對照：蒸餾水。主要試劑：2%草酸鉀生理鹽水溶液。
1.1.2 實驗儀器 天平、試管、量筒、微量加樣器、吸管;恒溫水浴箱;離心機;7230分光光度計。
1.1.3 實驗對象 隨機選取的志愿者的靜脈血(志愿者為臨床隨機選取自愿參與試驗的符合醫學倫理要求的健康成年人)。
1.2 方法
1.2.1 金屬試件制備 制作半徑5 mm、厚1 mm的圓柱型蠟片(面積1 088cm2)，鑄造形成圓柱型奧氏體無鎳不銹鋼金屬片，打磨拋光后95%酒精超聲清洗15 min;去離子水沖洗數遍(至少3遍)后置干玻璃小瓶中，將金屬片于121℃高壓滅菌后待用[5]。
1.2.2 溶血試驗 分別取不同志愿者靜脈血20ml加2%草酸鉀生理鹽水溶液1ml制成新鮮抗凝血，再取8ml抗凝血加10ml生理鹽水稀釋。取消毒后待測樣品，加入10ml生理鹽水，放入37℃水浴預熱30min，再取0.2ml稀釋的抗凝血加入試管中緩慢混合，在37℃水浴中保溫60min。取蒸餾水10 ml作為陽性對照，放入37℃水浴預熱30min，再加0.2ml稀釋的抗凝血混勻后置37℃水浴60min。另取生理鹽水10ml作為陰性對照，放入37℃水浴預熱30min，再加0.2ml稀釋的抗凝血混勻后置37℃水浴60min。各試管離心5min(750 g)，吸取上清液移入比色皿內，用7230分光光度計在波長545 nm處測定各管吸光度。按下式計算溶血率：溶血率=(樣品吸光度-陰性吸光度)/(陽性吸光度-陰性吸光度[6]，試驗重復3次，每次取不同志愿者血，以避免個體差異。
2 結果
各組吸光度值及材料溶血百分率見表1。表1 各組吸光度值及材料溶血百分率奧氏體無鎳不銹鋼試件的溶血率為3.831%，小于5%。離心后試管中紅細胞下沉，上清液變清無紅色，吸取少量含紅細胞的下層液進行顯微鏡下觀察，未發現紅細胞破裂現象，參照ISO/TR7405-1984(E)規定。溶血試驗合格[7]。可以認為含氮奧氏體無鎳不銹鋼材料不會引起急性溶血。
3 討論
醫用金屬合金在口腔臨床中應用廣泛，由于其應用于人體，而人體環境是一個復雜的生理介質，因此醫用金屬材料在人體內不可避免存在腐蝕或磨蝕現象。如果磨損、腐蝕造成的金屬離子溶出對人體組織有毒害作用，就能危害人體的健康。其中最具代表性的是鎳離子。由于鎳可形成穩定的奧氏體使鋼具有良好的強韌性及易加工的性能，因此目前含鎳的不銹鋼(如316L)已廣泛用于醫療。但鎳是一種潛在的致敏因子，最常見的損害是鎳接觸性皮炎[8]。其次，體外研究表明[9]鎳能減弱DNA、RNA多聚酶的活性，減少DNA復制。還有Ni2+可以消弱機體防御系統的功能，增強細胞對癌的易感性[10]。因此鑒于含鎳醫用金屬材料可能對人體造成危害，專家建議最好的辦法就是嚴格禁止或限制各種直接接觸人體的金屬材料中鎳的含量。為了適應醫學發展的要求，解決醫用金屬材料安全性可靠性問題，必須開發和改進新的技術和材料。目前醫用鈦合金具有良好的耐蝕性和生物相容性，但價格昂貴加工困難，因此研究開發高耐蝕性、高強韌性的醫用無鎳不銹鋼具有很大的前景。
奧氏體無鎳不銹鋼作為新型的醫用不銹鋼材料，以氮元素替代鎳非常強烈的形成并穩定奧氏體且擴大奧氏體相區的元素，有效地保證了不銹鋼的單一奧氏體組織的穩定性，而且又具有較高的強度和韌度，這為無鎳不銹鋼具有優良的綜合性能準備了基本條件。但是奧氏體無鎳不銹鋼作為新興的材料能否應用于臨床，則需要進行生物相容性評價。
生物相容性是指材料在宿主的特定環境和部位與宿主直接或間接接觸時所產生相互反應的能力，是材料在生物體內處于靜動態變化過程中，能耐受宿主各系統作用而保持相對穩定，不被排斥和破壞的生物學性質[11]。對于材料的生物學性能的評價方法較多，國際標準化組織公布的醫療器械生物學評價試驗指南(ISO標準，1997)中基本評價的生物學試驗包括細胞毒性、致敏、刺激或皮內反應，全身急性毒性、遺傳毒性、植入、血液相容性等。此外，尚有補充評價的生物學試驗，目前評價標準已經深入到細胞水平和分子水平。在生物材料的毒性及對細胞影響方面，認為體外實驗較體內植入更為敏感[12]。但是無論何種方法的試驗最終可靠的結論還是由長期的臨床觀察得到，為了保證臨床試用的安全和在新材料研制中對材料進行篩選，防止浪費時間和金錢，則必須在臨床試用前進行初期篩選試驗[13]。
溶血試驗作為初期篩選試驗是體外細胞毒性實驗的一個重要補充[14]，也是評價材料體外急性溶血活性，鑒定血液相容性的最基本方法之一，能敏感的反映式樣對紅細胞的影響。材料和血液接觸時，其溶血成分的存在可導致紅細胞破壞，血紅蛋白釋放，從而使游離血漿血紅蛋白增加，產生對機體的毒副作用[15]。一般來講，具有毒性物質材料所造成的溶血反應程度較其在細胞培養中所產生的毒性反應程度大，當在溶血試驗中測得有溶血活動時，可提示材料有毒性[16]。
有實驗者在做溶血試驗時多以家兔血為實驗對象，由于待測試件最終要應用于人體，因此僅采用家兔血進行實驗，其結果只能間接的評價實驗試件的生物學相容性，缺乏直接證據。胡濤等[17]以及秦海林等[18]曾經應用人外周靜脈血進行溶血試驗，其標準以及試驗結果與應用兔血實驗一致。本試驗直接采用了人血進行試驗，其實驗結果更具有說服力。
本試驗初步證明無鎳奧氏體不銹鋼去除了具有毒性和致敏性的鎳元素，又具有良好的生物學相容性，因而其具有巨大的優勢和美好前景。無鎳奧氏體不銹鋼完全可替代目前的含鎳醫用不銹鋼，廣泛應用在醫療器械，外科植入物及口腔科各種修復材料中，同時還可以應用在食品餐飲，首飾以及其它與人體經常接觸的不銹鋼產品方面。通過本試驗的研究奧氏體無鎳不銹鋼試件的溶血率為3.831%，小于5%，且陽性對照組吸光度值為1.046在(0.8±0.3)范圍內，陰性對照組吸光度值為0.028小于0.03，符合設計要求。根據標準[15]規定溶血率小于5%不會發生溶血，證明奧氏體無鎳不銹鋼具有良好的血液相容性[19]，可以進行二期試驗和使用試驗，為臨床應用提供科學依據。
參考文獻
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