机器零件用钢课件.ppt

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1、第3章机器零件用钢概念:机器零件用钢是指……根据钢的生产工艺和用途，可分为：调质钢、低碳马氏体钢、超高强度结构钢、渗碳钢、氮化钢、弹簧钢、轴承钢和易削钢等。§3.1机器零件用钢的特点与合金化一、机器零件用钢的性能要求1、具有良好的冷热加工工艺性能如锻造、冲压、热处理、车、铣、刨、磨等。2、具有良好的力学性能不同零件，对钢强、塑、韧、疲劳、耐磨性等有不同要求。强度、韧性→淬透性一般为亚共析钢，低合金或中合金，优质钢或高级优质钢。零件：区分易换、不易换；重要、不重要二、合金元素在机器零件用钢中的作用主加元素Ni,Si

2、,Cr,Mo,Mn,B（由弱到强）主要作用：↑淬透性和力学性能。辅加元素Mo、W、V等↓过热敏感性，↓回脆，↑淬透性。合金元素在机器零件用钢中的其他作用1）↑回火稳定性：↑韧；2）↓d：↑强韧3）固溶强化：↑强；4）防止第二类回火脆性：↑韧5）改善切削性能最佳范围获得最佳性能→称为极限合金化理论结构钢常用范围为：<1.2%Si,<2%Mn，1~2%Cr,1~4%Ni，<0.5%Mo，<0.2%V,<0.1%Ti，0.4~0.8%W。或是单独加入，或是复合加入。完全淬透时，强度↑塑性↑，韧性↑。三、C％与热处理工艺

3、的选择回火温度↑→K长大、球化；强度、硬度↓，塑性↑，韧性（一类、二类脆性）→综合力学性能要求不高时：中碳、正火综合力学性能要求不高时：调质表面要求耐磨、接触疲劳抗力→渗碳钢、氮化用钢轴承→轴承钢调质、渗碳、弹簧、轴承、氮化用钢、耐磨、易切削等①低碳马氏体型结构钢，采用淬火+低温回火。为↑耐磨性，可进行渗碳处理（实际上就是复合材料）；汽车拖拉机齿轮类为代表。②回火索氏体型，选择中碳钢，采用淬火+高温回火。为↑耐磨性，可进行渗氮处理或高频感应加热淬火等表面硬化工艺方法。轴类零件为典型。1、对于要求良好综合力学性能，

4、零件选材料的途径为：2、如要求更高的强度，则适当牺牲塑韧性。可选择中碳钢，采用低温回火工艺。如低合金中碳马氏体钢。农业机械较多。3、如要求高的弹性极限和屈服强度，又要有较高的塑性和韧度，则选择中高碳钢，进行中温回火。如弹簧钢。4、零件要求高强度、高硬度，高接触疲劳性和一定的塑性和韧度，可用高碳钢，淬火+低温回火。如轴承钢。辨证思维由于不同机器零件的服役条件和失效方式不同，主要的设计依据和失效判据也不同，所以应合理选择钢的含碳量和热处理工艺。应该明确:一般情况下，某零件制造的材料并不是唯一的；某一种钢采用不同的热处

5、理工艺可以制造不同类型的零件；某一零件用某一材料（或不同）制造，其热处理工艺方法也可能是多种的。四、整体强化态零件用钢基本情况整体强化态钢均承受拉、压、扭等交变应力，大部分是整体受力。其主要失效形式是疲劳破坏，主要性能指标σ-1、Rm、AK、KIC等。总体上要求良好的综合力学性能。主要应用主要制造轴、杆、轴承类等机器零件，如连杆、螺栓、主轴、半轴等。这类钢主要有调质钢、弹簧钢、轴承钢、低碳马氏体钢、超高强度钢等。§3.2调质钢一、组织性能特点F基体＋均匀粒状K组织均匀，↓裂纹的形成，↑塑性、韧性F晶粒细小，Tk↓

6、性能:抗拉强度1000Mpa,屈服800Mpa,延伸率9-15%,断面收缩率50%,ak=60-120J/cm2,Tk≤-40℃。二、化学成分碳含量：中碳0.25%～0.5%，多为0.4%左右，以保证调质处理后优良的强度和韧性的配合。合金元素：主加Mn、Si、Cr、Ni、B等，辅加Mo、W、V。作用：↑淬透性；固溶强化；防止第二类回火脆性；↓d。Mn：↑↑淬透性，但↑过热倾向，↑回脆倾向；Cr：↑↑淬透性，↑回稳性，但↑回脆倾向；Ni:↑基体韧度，Ni-Cr复合↑↑淬透性，↑回脆；Mo：↑淬透性,↑回稳性，细晶,

7、↓↓回脆倾向；V：有效细晶，(↑淬透性)，↓↓过热敏感性。常用合金作用：淬透性原则：淬透性相同的同类调质钢，可互相代用0.25~0.45%C的合金钢经调质后室温性能变化屈服强度相同的碳钢和合金结构钢断面收缩率变化在机械制造工业中，调质钢是按淬透性高低来分级的。（用途见表3.1)低淬透性调质钢:有45(13-17)、45Mn、40Cr、35SiMn、42Mn2V等(水冷临界直径30-40mm)中淬透性调质钢:有38CrSi、35CrMo、40CrNi、42CrMo、40CrMn、30CrMnSi等(40-60)高淬

8、透性调质钢:有37SiMn2MoVA、37CrNi3、25Cr2Ni4WA、40CrNiMo、40CrMnMo等(60-100)三、常用调质钢及热处理分析比较：40Cr→40CrNi→40CrNiMo淬透性回脆性回稳性塑韧性40CrNiMo>40CrNi>40Cr40CrNiMo>40CrNi>40Cr40CrNiMo>40CrNi>40Cr40CrNi>40Cr>40C