手机结构设计-不锈钢专题

HK000J5S“群英荟萃”专题知识讲座培训

金属材料系列之不锈钢在方面的应用推介小组:xxxxxxxxx2006年12月3日目录1.不锈钢的概述以及特性不锈钢的分类不锈钢的应用不锈钢钢号表示法常用钢性能及用途简表常用钢化学成分及他国相当钢牌号常用钢加硬后硬度参考表2.不锈钢的在中应用范围1.屏蔽罩2.弹片弹簧类3.支撑架(模里注塑)4.外观件5.补强钢片6.手写笔套管7.PIFA天线3.不锈钢的成形加工工艺切断以及冲压拉伸加工折弯加工翻边攻牙4.不锈钢的连接方式(不锈钢之间)氩弧焊钎焊电阻焊螺钉连接5.不锈钢的连接方式(不锈钢件与塑胶件)6.不锈钢的外表加工及装饰工艺外表本色白化处理外表镜面光亮处理外表着色处理刻蚀外表加工拉丝喷玻璃球或喷丸网纹外表加工7.不锈钢选用在中应注意的问题附录铁素体、奥氏体、马氏体简介硬度通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一局部不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性〔耐蚀性〕。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其外表上富铬氧化膜〔钝化膜〕的形成。一般含有鉻〔Cr〕，镍〔Ni〕，钼〔Mo〕，钛〔Ti〕等优质金属元素。是一种耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢.1.不锈钢的概述以及特性

回到目录不锈钢的分类不锈钢的分类方法很多。按在正火状态下钢的组织状态分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和奥氏体-铁素体双相不锈钢；马氏体型不锈钢的化学成分特征是，在0.1%-1.0%C，12%-27%Cr的不同成分组合根底上添加钼、钨、钒、和铌等元素铁素体型不锈钢的化学成分的特征是含11%-30%Cr，其中添加铌和钛。奥氏体型不锈钢的化学成分特性是以铬、镍为根底添加钼、钨、铌和钛等元素。一般认为，在奥氏体基体上存在15%以上的铁素体，或在铁素体基体上存在15%以上的奥氏体即可称其为奥氏体+铁素体双相不锈钢,双相不锈钢兼有奥氏体钢和铁素体钢的优点。按主要化学成分分类，根本上可分为铬不锈钢(含Cr>=12%以上)和铬镍不锈钢(含Cr>=18%，含Ni>=12%)两大系统；按用途分那么有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等；按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。回到目录不锈钢的应用由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。回到目录不锈钢钢号表示法中国表示法(GB/T221—2000)：不锈钢,用千分之几表示C含量，当平均含碳量≥1.00%时，用两位阿拉伯数字表示；当含碳量上限＜0.10%时，以“0”表示含碳量；当含碳量上限≤0.03%，＞0.01%时(超低碳)，以“03”表示含碳量；当含碳量上限(≤0.01%时极低碳)，以“01”表示含碳量.含碳量没有规定下限时，采用阿拉伯数字表示含碳量的上限数字。合金元素含量表示方法为：平均含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素，一般不标明含量；平均合金含量为1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、4.50%～5.49%、……时，在合金元素后相应写成2、3、4、5……。如：1Cr18Ni9千分之一〔即0.1%C〕,含量C≤0.08%如0Cr18Ni9,超低碳C≤0.03%如03Cr19Ni10。日本工业标准〔jis〕和美国钢铁协会〔aisi〕常使用三位数字来表示不同种类的不锈钢，其中2xx系为铬-镍-锰系奥氏体不锈钢，3xx系为铬-镍系奥氏体不锈钢，4xx系为铬系不锈钢，包括铁素体系和马氏体系。此外，在合金编号之后附加英文字母来表示同类钢种之特殊性质，其意义如下：〔1〕l表示低碳，如304l，316l等。〔2〕f表示具有切削性，如430f。〔3〕s表示性质特优，如310s，309s。〔4〕se表示添加se，如303se。〔5〕n表示添加n，如304n。〔6〕b表示在奥氏体钢中加si，来提高抗氧化性，如302b。7〕a、b、c表示在马氏体钢中含碳量不同，且依a、b、c的顺序增加，如440a、440b、440c。8〕jx表示日本加以改进的钢种，其中x为数字，表示改进种类，如301j1，420j2。9〕xm表示新推出之尚未编码的钢种，如xm21，xm15等。回到目录钢号特性用途奥氏体钢301

17Cr-7Ni-低碳与304钢相比，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、螺母、弹簧、筛网301L

17Cr-7Ni-0.1N-低碳是在301钢基础上，降低C含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性；通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足，保证钢的强度。铁道车辆构架及外部装饰材料304

18Cr-8Ni作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，使用温度-196℃~800℃）。家庭用品（1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸），汽车配件（风挡雨刷、消声器、模制品），医疗器具，建材，化学，食品工业，农业，船舶部件304L

18Cr-8Ni-低碳作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196℃~800℃。应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件316

18Cr-12Ni-2.5Mo因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优（无磁性）。海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母316L

18Cr-12Ni-2.5Mo低碳作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。316钢的用途中，对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品。321

18Cr-9Ni-Ti在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在430℃-900℃温度下使用。航空器、排气管、锅炉汽包铁素体钢409L

11.3Cr-0.17Ti-低C、N因添加了Ti元素，故其高温耐蚀性及高温强度较好。汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不热处理的产品。410L

13Cr-低C在410钢的基础上，降低了含C量，其加工性，抗焊接变形，耐高温氧化性优秀。机械构造用件，发动机排气管，锅炉燃烧室，燃烧器。430

16Cr俗称不锈铁，软料,作为铁素体钢的代表钢种，热膨胀率抵，成形性及耐氧化性优。耐热器具、燃烧器、家电产品、2类餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、CD杆、筛网430J1L

18-Cr0.5Cu-Nb-低C.N在430钢中，添加了Cu、Nb等元素；其耐蚀性、成形性、焊接性及耐高温氧化性良好。建筑外部装饰材料，汽车零件，冷热水供给设备。436L

18Cr-1Mo-Ti、Nb、Zr低C、N耐热性、耐磨蚀性良好，因含有Nb、Zr元素，故其加工性，焊接性优秀。洗衣机、汽车排气管、电子产品、3层底的锅。马氏体钢410

13Cr-低碳作为马氏体钢的代表钢，虽然强度高，但不适合于苛酷的腐蚀环境下使用；其加工性好，依热处理面硬化（有磁性）。刀刃、机械零件、石油精练装置、螺栓、螺母、泵杆、1类餐具（刀叉）。420J1

13Cr-0.2C俗称不锈铁，硬料,淬火后硬度高，耐蚀性好（有磁性）。餐具（刀）、涡轮机叶片。420J2

13Cr-0.3C淬火后，比420J1钢硬度升高（有磁性）。刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具（剪刀、刀）。常用钢性能及用途简表回到目录回到目录常用钢加硬后硬度参考表回到目录SUS301与国产1Cr17Ni7性能相近SUS302与国产1Cr18Ni9性能相近SUS304与国产0Cr18Ni9性能相近SUS304L与国产00Cr18Ni10性能相近SUS316与国产1Cr18Ni12Mo2Ti性能相近H表示硬度等级:01/4H1/2HH由上至下,硬度越来越高.EHSHESH

SUS316L与国产00Cr17Ni14Mo2性能相近SUS321与国产0Cr18Ni10Ti或1Cr18Ni9Ti性能相近SUS410与国产1Cr13性能相近SUS420J1与国产2Cr13性能相近SUS420J2与国产3Cr13性能相近SUS430与国产1Cr17性能相近2.不锈钢的在中应用范围1.屏蔽罩因吃锡性不佳,只能用于上盖,料厚0.15,0.2.常用材料如下:回到目录2.弹片弹簧类接触弹片类也有采用不锈钢,再镀铬或镀镍提高导电性和上锡性能,一般用SUS301,SUS304,料厚0.15,0.2;在电池扣上下扣合的类型中会用到弹簧,也会用到不锈钢材料,一般用SUS302或SUS304,性能较琴钢线稍差,但本钱较低,成型后再作调质处理.常用线径ф0.23,ф0.25,ф0.3.回到目录3.支撑架(模里注塑)在塑胶件注塑工艺中,将不锈钢件先放入模具内固定好后,再注塑,让塑胶与五金件连接在一起的工艺方式.此工艺用在后壳中较多,用于提高后壳强度和一定屏蔽作用.回到目录4.外观件我们以往工程中,不锈钢前壳及电池盖所用料厚为0.5,材料:SUS316L.诺基亚8800前壳及电池壳回到目录喇叭防尘网腐蚀网孔厚度一般不超t0.2,因腐蚀通孔最大深度为0.1~0.15,否那么形成锥形孔,且孔周不够光滑.回到目录5.补强钢片在钢琴键和侧键中,用料厚0.15,0.2的不锈钢片作为中间件,用于保证键盘的平整度,还可作接地、屏蔽、遮光用,特殊情况需要还可加大料厚;在FPC连接中,粘接于金手指位补强FPC强度,以利组装,一般料厚0.2;也有在主键盘FPC底加一钢板,用以定位主键盘,保证良好手感,料厚可选0.4左右.

回到目录6.手写笔套管

一般用SUS304材料,料厚t0.2.回到目录7.PIFA天线也可以用SUS301或302做PIFA天线,料厚t0.2,性能较磷铜、铍铜差.回到目录3.不锈钢的成形加工工艺切断以及冲压

由于不锈钢比一般材料强度高，所以冲压以及剪切时需要更高的压力，而刀与刀间隙准确时才能不发生切变不良和加工硬化，最好采用等离子或激光切断，当不得不采用气割或电弧切断时，对热影响区进行研磨以及必要进行热处理。设计根本原那么:(注意:所有数据只适用于不锈钢)1,冲裁件的外形及内孔应防止尖角,一般加圆弧半径R≥0.5t,(t为料厚,以下同);2,冲孔优先选用圆形孔，冲孔最小尺寸:圆孔直径>1.3t,矩形孔短边宽>1.0t;3,零件的冲孔边缘离外形的最小距离:外形与邻孔或边缘不平行时>t,平行时>1.5t;回到目录拉伸加工易产生磨擦热量所以使用耐压、耐热性高不锈钢种同时成型加工结束后应除掉外表附着的油。设计根本原那么:1,拉伸件底部与直壁之间的圆角半径大小要求,t<r1=(3~5)t≤8t(t为料厚,以下同);2,拉伸件凸缘与壁之间的圆角半径大小要求:2t<r2=(5~8)t≤8t;3,圆形拉伸件的内腔直径应取D≥d+10t，以便在拉伸时压板压紧不致起皱。4,矩形拉伸件相邻两壁间的圆角半径应取r3≥3t，为了减少拉伸次数应尽可能取r3≥H/5，以便一次拉出来;5,圆形无凸缘拉伸件一次成形时,H/d≤0.4.图一图二图三回到目录折弯加工簿板可以折弯到180，但为了减少弯面的裂纹同半径大小最好2倍板厚的，厚板沿压延方向时给2倍板厚半径，与压延垂直方向弯曲时给4倍板厚的半径是有必要的，特别是在焊接时，为了防止加工开裂应对焊接区进行外表研磨.设计根本原那么:1,一般情况下的最小直边高度要求,h＞2t;2,最小弯曲内侧半径2.0t;3,弯曲件的回弹，目前主要是由生产厂家在模具设计时，采取一定的措施进行躲避,弯曲区压制加强筋，不仅可以提高工件的刚度，也有利于抑制回弹.回到目录翻边攻牙回到目录如右图,平底圆孔的一次成形翻边最大翻边高度h=D/2(1-K)+0.43r+0.72t预制孔直径d=D-2(h-0.43r-0.72t)其中K=d/D不锈钢SUS321料:r取0.89,其他不锈钢料相近t为料厚屡次拉伸再翻边因较复杂,在此不涉及.4.不锈钢的连接方式(不锈钢之间)氩弧焊焊接之前应彻底除掉有害于焊接的锈、油、水份、油漆等，选定适合钢种的焊条。点焊时间距比碳钢点焊间距短，除掉焊渣时应使用不锈钢刷。焊完以后，为了防止局部腐蚀或强度下降，应对外表进行研磨处理或清洗。316不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途，分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最正确的耐腐蚀性能，316不锈钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316L不锈钢，不需要进行焊后退火处理。回到目录钎焊属于固相连接，焊接时母材不熔化，采用比母材熔化温度低的钎料，其加热温度低于母材的固相线而高于钎料的液相线。在被连接的不锈钢管与管件中填放的钎料，加热熔化后，液态钎料在管与管件外表润湿和外表扩散，产生毛细管流动，焊料在管与管件的填缝中熔解和扩散从而实现管与管件之间的连接。回到目录电阻焊一般是使工件处在一定电极压力作用下,并利用电流通过工件时所产生的电阻热将两工件之间的接触外表熔化而实现连接的焊接方法.包括点焊、碰焊等.为了防止在接触面上发生电弧并且为了锻压焊缝金属，焊接过程中始终要施加压力;焊前必须将电极与工件以及工件与工件间的接触外表进行清理.回到目录螺钉连接一般用机牙螺丝.回到目录5.不锈钢的连接方式(不锈钢与塑胶件)热熔柱热熔胶热熔以往工程中有用TesaHAF8402(现更改为8432)热熔不锈钢前壳和塑胶前壳内架,胶膜厚一般t0.125.双面胶粘接螺钉连接卡扣利用钢片弹性,在钢片边缘或中间冲折凸起一片料卡入塑胶件凹槽或通孔内;模内注塑回到目录6.不锈钢的外表加工及装饰工艺外表本色白化处理不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者热处理，产生黑色氧化皮,影响外观及使用,需要去除,方法如下:1,用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀,污染环境，对人体有害,已被逐渐淘汰;2,采用喷〔丸〕砂方法;3.采用化学法,用无污染酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗,此方法对大型、复杂产品较适用.回到目录外表镜面光亮处理据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光(EP)等方法来到达镜面光泽,奥氏体不锈钢的电解抛光效果很好,三种抛光方法优缺点如下表:回到目录外表着色处理着色工艺就是利用表层的惰性氧化铬膜形成指定的颜色,不锈钢着色不仅赋于不锈钢制品各种颜色，增加产品的花色品种，而且提高产品耐磨性和耐磨性能.着色方法有如下几种:〔1〕离子沉积氧化物或氧化物法:就是将不锈钢工件放在真空镀膜机中进行真空蒸发镀：例如：镀钛金的手表壳和手表带。一般是金黄色。这种方法适用于大批量产品加工。因为投资大，本钱高，小批量产品不合算。〔2〕高温氧化法:在特定的熔盐中，浸入工件保持在一定的工艺范围，使工件形成一定厚度氧化膜，而呈现出各种不同色泽。〔3〕化学法:就是在特定溶液中，通过化学氧化形成膜的颜色，一般有“因可法”使用较多，不过要能保证一批产品色泽一致的话，必须用参比电极来控制。

〔4〕电化学法:是在特定溶液中，通过电化学氧化形成膜的颜色，这个商业中得到应用。

〔5〕气相裂解法:较为复杂，在工业中应用较少。回到目录刻蚀外表加工不锈钢的图纹装饰是通过对不锈钢进行局部刻蚀，获得一定深度的图形或文字，在其上着色，从而到达具有立体感的彩色装饰效果。工业上一般采用FeCl3化学刻蚀和阳极溶解两种方法进行刻蚀。1,)化学刻蚀工艺流程

2,)阳极溶解刻蚀回到目录阳极融解总体效果不如化学刻蚀所得产品理想

左图为刻蚀的最终产品，刻蚀成品经上色、打磨、抛光后，具有良好的装饰效果。

回到目录拉丝在经过抛光或光亮退火的钢板外表用尼龙研磨带或刷进行抛光.可在一定程度上起到防指纹印的效果.回到目录喷玻璃球或喷丸通过喷玻璃球或陶瓷球形成无泽外表，然后通过掩饰处理，覆上塑料膜，成抛光外表加工，最后形成抛光和无泽的混合外表。回到目录网纹外表加工不锈钢可以采用的花纹种类很多,钢板具有添加花纹或网纹外表加工的优点如下：①减少"金属屋面材料皱缩"〔oilcan-ning〕，该词是一个用来描述光亮材料外表的术语，这种外表从光学角度看不平;②网纹图案可以减少在阳光下发出的眩光;③花纹板如果有轻微的划痕和小面积压痕都不太明显;④增大钢板的强度;⑤为设计师提供了选择的余地。外部应用时应考虑到使不锈钢能够通过雨水和人工冲刷清洗外表，防止有易聚集污物和空中杂质的死角，以免造成腐蚀影响美观。回到目录7.不锈钢选用在中应注意的问题不锈钢件,包括外壳、电池盖对射频指标的影响不锈钢件,包括外壳、电池盖、手写笔接地的处理不锈钢外壳(包括电池盖)外观防护、保持美观的措施.如:加工及运输中防止滑伤外表,贴一层保护膜.防指纹的处理,一般用拉丝、电泳等工艺方式.回到目录附录回到目录铁素体、奥氏体、马氏体简介

大家知道固态金属及合金都是晶体，即在其内部原子是按一定规律排列的，排列的方式一般有三种即：体心立方晶格结构、面心立方晶格结构和密排六方晶格结构。金属是由多晶体组成的，它的多晶体结构是在金属结晶过程中形成的。组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构：910℃以下为具有体心立方晶格结构的α—铁，910℃以上为具有面心立方晶格结构的Υ—铁。如果碳原子挤到铁的晶格中去，而又不破坏铁所具有的晶格结构，这样的物质称为固溶体。碳溶解到α—铁中形成的固溶体称铁素体，它的溶碳能力极低，最大溶解度不超过0.02%。而碳溶解到Υ—铁中形成的固溶体那么称奥氏体，它的溶碳能力较高，最高可达2%。奥氏体是铁碳合金的高温相。

钢在高温时所形成的奥氏体，过冷到727℃以下时变成不稳定的过冷奥氏体。如以极大的冷却速度过冷到230℃以下，这时奥氏体中的碳原子已无扩散的可能，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的α固溶体，称为马氏体。由于含碳量过饱和，引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低，脆性增大。

不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。实验证明，只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提