钢材的分类和技术参数.docx
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钢材的分类和技术参数
钢材的分类
钢材按外形可分为型材、板材、管材、金属制品四大类。
为便于采购、订货和管理,我国目前将钢材分为十六大品种:
类别
品种
说明
型材
重轨
每米重量大于30千克的钢轨(包括起重机轨)
轻轨
每米重量小于或等于30千克的钢轨
大型型钢
普通钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、等边
和不等边角钢及螺纹钢等。
按尺寸大小分为大、中、小型
中型型钢
小型型钢
线材
直径5-10毫米的圆钢和盘条
冷弯型钢
将钢材或钢带冷弯成型制成的型钢
优质型材
优质钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢等
其它钢材
包括重轨配件、车轴坯、轮箍等
板材
薄钢板
厚度等于和小于4毫米的钢板
厚钢板
厚度大于4毫米的钢板。
可分为中板(厚度大于4mm小于20mm)、厚板(厚度大于20mm小于60mm)、特厚板(厚度大于60mm)
钢带
也叫带钢,实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板
电工硅钢薄板
也叫硅钢片或矽钢片
管材
无缝钢管
用热轧、热轧——冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管
焊接钢管
将钢板或钢带卷曲成型,然后焊接制成的钢管
金属制品
金属制品
包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等
钢的分类
一、黑色金属、钢和有色金属
在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢与有色金属的基本概念。
1、黑色金属是指铁和铁的合金。
如钢、生铁、铁合金、铸铁等。
钢和生铁都是以铁为基础,以碳为主要添加元素的合金,统称为铁碳合金。
生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品,主要用来炼钢和制造铸件。
把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼,即得到铸铁(液状),把液状铸铁浇铸成铸件,这种铸铁叫铸铁件。
铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金,铁合金是炼钢的原料之一,在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。
2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼,即得到钢。
钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。
通常所讲的钢,一般是指轧制成各种钢材的钢。
钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。
3、有色金属又称非铁金属,指除黑色金属外的金属和合金,如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。
另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等,这些金属主要用作合金附加物,以改善金属的性能,其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。
以上这些有色金属都称为工业用金属,此外还有贵重金属:
铂、金、银等和稀有金属,包括放射性的铀、镭等。
二、钢的分类
钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。
为了保证其韧性和塑性,含碳量一般不超过1.7%。
钢的主要元素除铁、碳外,还有硅、锰、硫、磷等。
钢的分类方法多种多样,其主要方法有如下七种:
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。
钢材的尺寸和重量
一、钢材长度尺寸
钢材长度尺寸是各种钢材的最基本尺寸,是指钢材的长、宽、高、直径、半径、内径、外径以及壁厚等长度。
钢材长度的法定计量单位是米(m)、厘米(cm)、毫米(mm)。
在现行习惯中,也有用英寸(″)表示的,但它不是法定计量单位。
1.钢材的范围定尺是节省材料的一种有效措施。
范围定尺就是长度或长乘宽不小于某种尺寸,或是长度、长乘宽从多少到多少的尺寸范围内交货。
生产单位可以按此尺寸要求进行生产供货。
2.不定尺(通常长度)凡产品尺寸(长度或宽度),在标准规定范围内,而又不要求固定尺寸的叫不定尺。
不定尺长度又叫通常长度(通尺)。
按不定尺交货的金属材料,只要在规定长度范围内交货即可。
例如,不大于25mm的普通圆钢,其通常长度规定为4-10m,则长度在此范围内的圆钢都可以交货。
3.定尺按订货要求切成固定尺寸的称为定尺。
按定尺长度交货时,所交金属材料必须具有需方在订货合同中指定的长度。
例如,合同上注明按定尺长度5m交货,则所交货的材料必须都是5m长的,短于5m或长于5m均为不合格。
但实际上交货不可能都是5m长,因此规定了允许有正偏差,而不允许有负偏差。
4.倍尺按订货要求的固定尺寸切成整倍数的称为倍尺。
按倍尺长度交货时,所交金属材料的长度必须为需方在订货合同中指定的长度(叫单倍尺)的整数倍数(另加锯口)。
例如,需方在订货合同中要求单倍尺长度为2m,那么,切成双倍尺时长度即为4m,切成3倍尺时即为6m,并分别加上一个或两个锯口量。
锯口量在标准中有规定。
倍尺交货时,只允许有正偏差,不允许出现负偏值。
5.短尺长度小于标准规定的不定尺长度下限,但不小于允许的最短长度的叫短尺。
例如,水、煤气输送钢管标准中规定,允许每批有10%的(按根数计算)2-4m长的短尺钢管。
4m即为不定尺长度的下限,允许的最短长度为2m。
6.窄尺宽度小于标准规定的不定尺宽度下限,但不小于允许的最窄宽度的叫窄尺。
按窄尺交货时,必须注意有关标准规定的窄尺比例和最窄尺。
二、钢材长度尺寸举例
1.型钢的长度尺寸
⑴火车轨的标准长度有12.5m和25m两种。
⑵圆钢、线材、钢丝尺寸以直径d的毫米(mm)数标定。
⑶方钢尺寸以边长a的毫米(mm)数标定。
⑷六角钢、八角钢尺寸以对边距离s的毫米(mm)数标定。
⑸扁钢的尺寸以宽度b和厚度d的毫米(mm)数标定。
⑹工字钢、槽钢的尺寸以腰高h、腿宽b和腰厚d的毫米(mm)数标定。
⑺等边角钢的尺寸以相等边宽b和边厚d的毫米(mm)数标定。
不等边角钢的尺寸以边宽B、b和边厚d的毫米(mm)数标定。
⑻H型钢的尺寸以腹板高度h、翼板宽度b和腹板厚度t1、翼板厚度t2的毫米(mm)数标定。
2.钢板、钢带的长度尺寸
⑴一般以钢板的厚度d的毫米(mm)数标定。
而钢带则以钢带的宽度b和厚度d的毫米(mm)数标定。
⑵单张钢板有规定的不同尺寸,如热轧钢板有:
1mm厚的钢板,有宽度600×长度2000mm;650×2000mm;700×1420mm;750×1500mm;900×1800mm;1000×2000mm等。
3.钢管的长度尺寸
⑴一般以钢管的外径D、内径和壁厚S的毫米(mm)数标定。
⑵每种钢管有规定的不同尺寸,如无缝钢管外径50mm的,壁厚有2.5-10mm的15种;或者说相同壁厚5mm的,外径有32-195mm的29种。
又如焊接钢管公称口径25mm的壁厚有3.25mm的普通钢管和4mm的加厚钢管。
三、钢材重量
1.钢材的理论重量
钢材的理论重量是按钢材的公称尺寸和密度(过去称为比重)计算得出的重量称之为理论重量。
这与钢材的长度尺寸、截面面积和尺寸允许偏差有直接关系。
由于钢材在制造过程中的允许偏差,因此用公式计算的理论重量与实际重量有一定出入,所以只作为估算时的参考。
2.钢材的实际重量
钢材实际重量是指钢材以实际称量(过磅)所得的重量,称之为实际重量。
实际重量要比理论重量准确。
3.钢材重量的计算方法
⑴毛重是“净重”的对称,是钢材本身和包装材料合计的总重量。
运输企业计算运费时按毛重计算。
但钢材购销中是按净重计算。
⑵净重是“毛重”的对称。
钢材毛重减去包装材料重量后的重量,即实际重量,称之为净重。
在钢材购销中一般按净重计算。
⑶皮重钢材包装材料的重量,称之为皮重。
⑷重量吨按钢材毛重计算运费时使用的重量单位。
其法定计量单位为吨(1000kg),还有长吨(英制重量单位1016.16kg)、短吨(美制重量单位907.18kg)。
⑸计费重量亦称“计费吨”或“运费吨”。
运输部门收取运费的钢材重量。
不同的运输方式,有不同的计算标准和方法。
如铁路整车运输,一般以所使用的货车标记载重作为计费重量。
公路运输则是结合车辆的载重吨位收取运费。
铁路、公路的零担,则以毛重若干公斤为起码计费重量,不足时进整。
钢材理论重量计算
钢材理论重量计算的计量单位为公斤(kg)。
其基本公式为:
W(重量,kg)=F(断面积mm2)×L(长度,m)×ρ(密度,g/cm3)×1/1000钢的密度为:
7.85g/cm3,各种钢材理论重量计算公式如下:
名称(单位)
计算公式
符号意义
计算举例
圆钢盘条
(kg/m)
W=0.006165×d2
d=直径mm
直径100mm的圆钢,求每m重量。
每m重量=0.006165×1002=61.65kg
螺纹钢(kg/m)
W=0.00617×d2
d=断面直径mm
断面直径为12mm的螺纹钢,求每m重量。
每m重量=0.00617×122=0.89kg
方钢
(kg/m)
W=0.00785×a2
a=边宽mm
边宽20mm的方钢,求每m重量。
每m重量=0.00785×202=3.14kg
扁钢
(kg/m)
W=0.00785×b×d
b=边宽mm
d=厚mm
边宽40mm,厚5mm的扁钢,求每m重量。
每m重量=0.00785×40×5=1.57kg
六角钢
(kg/m)
W=0.006798×s2
s=对边距离mm
对边距离50mm的六角钢,求每m重量。
每m重量=0.006798×502=17kg
八角钢
(kg/m)
W=0.0065×s2
s=对边距离mm
对边距离80mm的八角钢,求每m重量。
每m重量=0.0065×802=41.62kg
等边角钢
(kg/m)
W=0.00785×[d(2b–d)+0.215(R2–2r2)]
b=边宽
d=边厚
R=内弧半径
r=端弧半径
求20mm×4mm等边角钢的每m重量。
从冶金产品目录中查出4mm×20mm等边角钢的R为3.5,r为1.2,则每m重量=0.00785×[4×(2×20–4)+0.215×(3.52–2×1.22)]=1.15kg
不等边角钢
(kg/m)
W=0.00785×[d(B+b–d)+0.215(R2–2r2)]
B=长边宽
b=短边宽
d=边厚
R=内弧半径
r=端弧半径
求30mm×20mm×4mm不等边角钢的每m重量。
从冶金产品目录中查出30×20×4不等边角钢的R为3.5,r为1.2,则每m重量=0.00785×[4×(30+20–4)+0.215×(3.52–2×1.22)]=1.46kg
槽钢
(kg/m)
W=0.00785×[hd+2t(b–d)+0.349(R2–r2)]
h=高
b=腿长
d=腰厚
t=平均腿厚
R=内弧半径
r=端弧半径
求80mm×43mm×5mm的槽钢的每m重量。
从冶金产品目录中查出该槽钢t为8,R为8,r为4,则每m重量=0.00785×[80×5+2×8×(43–5)+0.349×(82–42)]=8.04kg
工字钢
(kg/m)
W=0.00785×[hd+2t(b–d)+0.615(R2–r2)]
h=高
b=腿长
d=腰厚
t=平均腿厚
R=内弧半径
r=端弧半径
求250mm×118mm×10mm的工字钢每m重量。
从金属材料手册中查出该工字钢t为13,R为10,r为5,则每m重量=0.00785×[250×10+2×13×(118–10)+0.615×(102–52)]=42.03kg
钢板
(kg/m2)
W=7.85×d
d=厚
厚度4mm的钢板,求每m2重量。
每m2重量=7.85×4=31.4kg
钢管(包括无
缝钢管及焊接
钢管(kg/m)
W=0.02466×S(D–S)
D=外径
S=壁厚
外径为60mm壁厚4mm的无缝钢管,求每m重量。
每m重量=0.02466×4×(60–4)=5.52kg
不锈钢的有关实用知识
一、不锈钢热轧钢板
不锈钢热轧钢板是用热轧工艺生产的不锈钢钢板。
厚度不大于3mm的为薄板,厚度大于3mm的为厚板。
用于化工、石油、机械、船舶等行业制造耐蚀零件、容器和设备。
其分类和牌号如下:
1.奥氏体型钢
(1)1Cr17Mn6Ni15N;
(2)1Cr18Mn8Ni5N;(3)1Cr18Ni9;(4)1Cr18Ni9Si3;(5)0Cr18Ni9;
(6)00Cr19Ni10;(7)0Cr19Ni9N;(8)0Cr19Ni10NbN;(9)00Cr18Ni10N;(10)1Cr18Ni12;
(11)0Cr23Ni13;(12)0Cr25Ni20;(13)0Cr17Ni12Mo2;(14)00Cr17Ni14Mo2;
(15)0Cr17Ni12Mo2N;(16)00Cr17Ni13Mo2N;(17)1Cr18Ni12Mo2Ti;(18)0Cr18Ni12Mo2Ti;
(19)1Cr18Ni12Mo3Ti;(20)0Cr18Ni12Mo3Ti;(21)0Cr18Ni12Mo2Cu2;
(22)00Cr18Ni14Mo2Cu2;(23)0Cr19Ni13Mo3;(24)00Cr19Ni13Mo3;(25)0Cr18Ni16Mo5;
(26)1Cr18Ni9Ti;(27)0Cr18Ni10Ti;(28)0Cr18Ni11Nb;(29)0Cr18Ni13Si4
2.奥氏体——铁素体型钢
(30)0Cr26Ni5Mo2;(31)00Cr18Ni5Mo3Si2;
3.铁素体型钢
(32)0Cr13Al;(33)00Cr12;(34)1Cr15;(35)1Cr17;(36)1Cr17Mo;(37)00Cr17Mo;
(38)00Cr18Mo2;(39)00Cr30Mo2;(40)00Cr27Mo
4.马氏体型钢
(41)1Cr12;(42)0Cr13;(43);1Cr13;(44)2Cr13;(45)3Cr13;(46)4Cr13;
(47)3Cr16;(48)7Cr17
5.沉淀硬化型钢
(49)0Cr17Ni7Al
二、不锈钢冷轧钢板
不锈钢冷轧钢板是用冷轧工艺生产的不锈钢钢板,厚度不大于3mm的为薄板,厚度大于3mm的为厚板。
用于制作耐腐蚀部件,石油、化工的管道、容器、医疗器械、船舶设备等,其分类和牌号如下:
1.奥氏体型钢
除与热轧部分相同外(29种),还有:
(1)2Cr13Mn9Ni4
(2)1Cr17Ni7(3)1Cr17Ni8
2.奥氏体——铁素体型钢
除与热轧部分相同外(2种),还有:
(1)1Cr18Ni11Si4AlTi
(2)1Cr21Ni5Ti
3.铁素体型钢
除与热轧部分相同外(9种),还有:
00Cr17
4.马氏体型钢
除与热轧部分相同外(8种),还有1Cr17Ni2
5.沉淀硬化型钢:
同热轧部分
三、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——铁中形成的固溶体则称奥氏体,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高,因此,不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。
由于含铬量的提高,对钢的组织也有很大影响,当铬含量高而碳含量很少时,铬会使铁碳平衡,图上的Υ相区缩小,甚至消失,这种不锈钢为铁素体组织结构,加热时不发生相变,称为铁素体型不锈钢。
当含铬量较低(但高于12%),碳含量较高,合金在从高温冷却时,极易形成马氏体,故称这类钢为马氏体型不锈钢。
镍可以扩展Υ相区,使钢材具有奥氏体组织。
如果镍含量足够多,使钢在室温下也具有奥氏体组织结构,则称这种钢为奥氏体型不锈钢。
四、我国和日本常用不锈钢钢号的近似对照
1.对照表:
日本(JIS)
中国(GB)
SUS304
0Cr18Ni9(0Cr19Ni9)
SUS304L
00Cr19Ni10(00Cr18Ni10)
SUS309S
0Cr23Ni13
SUS310S
0Cr25Ni20(1Cr25Ni20Si2)
SUS316
0Cr17Ni12Mo2(0Cr18Ni12Mo2Ti)
SUS316L
00Cr17Ni14Mo2
SUS321
1Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti)
SUS430
1Cr17
SUS403
1Cr12
SUS410
1Cr13
SUS420J1
2Cr13
SUS420J2
3Cr13
SUS431
1Cr17Ni2
2.牌号后掇NO.1表示热轧后进行热处理、酸洗或类似的处理;NO.2表示冷轧后进行热处理、酸洗或相应处理;NO.2B表示冷轧后进行热处理、酸洗或类似的处理,最后经冷轧获得适当光洁度。
如304NO.1不锈钢板表示牌号为304的热轧不锈钢板。
再如321-2B表示牌号为321的冷轧不锈钢板,表面要求冷轧后进行热处理,酸洗或类似的处理,最后经冷轧获得适当光洁度。
五、不锈钢在各领域的应用
1.1960年——1999年约40年间,西方国家的不锈钢产量从215万吨猛增到1728万吨,增加了约8倍,平均年增长率约为5.5%。
不锈钢主要用于厨房、家电、运输、建筑、土木各领域。
在厨房器具方面主要有水洗槽和电气、煤气热水器,家电产品主要有全自动洗衣机的滚筒。
从节能和再循环等环保的观点看,不锈钢的需求有望进一步扩大。
在运输领域主要有铁道车辆和汽车的排气系统,用于排气系统的不锈钢在每辆车中约为20-30kg,全世界的年需求约100万吨,这是不锈钢最大的应用领域。
在建筑领域,最近的需求急剧增长,如:
新加坡地铁车站的防护装置,使用了约5000吨的不锈钢外装饰材。
再如日本1980年以后,用于建筑业的不锈钢增长了约4倍,主要用作屋顶、大楼内外装饰和结构材。
80年代,在日本沿海地区使用304型无涂漆材作为屋顶材料,从防锈考虑,逐步转变为使用涂漆不锈钢。
进入90年代,开发了具有高耐蚀性的20%以上高Cr铁素体系不锈钢,被用作屋顶材料,同时为了美观性,开发了各种表面精加工技术。
在土木领域,日本的水坝吸水塔使用不锈钢。
欧美的寒冷地区,为防止高速公路和桥梁的冻结需撒盐,这就加速了钢筋的腐蚀,所以使用不锈钢钢筋。
在北美的道路中,近3年间约有40处采用了不锈钢钢筋,每处的使用量为200-1000吨,今后不锈钢在该领域的市场将有所作为。
2.今后扩大不锈钢应用的关键是环保、长寿命和IT的普及。
关于环保方面,首先从大气环保的观点看,用于抑制二恶英发生的高温垃圾焚烧装置、LNG发电装置和使用煤的高效发电装置的耐热、耐高温腐蚀不锈钢的需求将扩大。
还有估计在21世纪初将投入实际应用的燃料电池汽车的电池壳也将使用不锈钢。
从水质环保的观点看,在给水、排水处理装置中,具有优异耐蚀性的不锈钢也将扩大需求。
关于长寿命,在欧洲已有的桥梁、高速公路、隧道等设施中,不锈钢的应用在增加,预计这种潮流将遍及全世界。
还有日本一般住宅建筑的寿命特别短为20-30年,废材处理成为一大问题。
最近以寿命达到100年为目标的建筑物开始出现,这样具有优异耐久性的材料需求将增长。
从地球环保的观点看,长寿命在减少土木、建筑废材的同时,有必要从引入新概念的设计阶段探讨如何降低维修成本。
关于IT的普及,在IT的发展和普及过程中,功能材料在设备硬件方面起很大的作用,对高精密度、高功能材料的要求非常大。
如:
在手机和微机部件中,灵活应用了不锈钢的高强
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