Ch3 机器零件用合金结构钢-2.ppt

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1、Chapter3机器零件用合金结构钢第二部分低碳马氏体型结构钢低碳低合金马氏体型结构钢低碳中合金马氏体型结构钢低合金中碳马氏体型超高强度结构钢马氏体时效钢马氏体型结构钢的类型3.5马氏体型结构钢Chapter3机器零件用合金结构钢3.5马氏体型结构钢一、低碳马氏体型结构钢1.低碳低合金马氏体型钢背景：中碳（合金）结构钢经通常的热处理后，其强度与塑性、韧性是一对互为消长的矛盾。低碳马氏体型结构钢的组织特点：低碳(合金)结构钢淬火后形成位错板条马氏体+板条相界残余奥氏体薄膜+板条内部自回火或低温回火析出的细小分散碳化物，可实现强、韧、塑性的最佳配合。3

2、.5马氏体型结构钢Chapter3机器零件用合金结构钢低碳马氏体型结构钢的性能特点：在静载下具有良好的强度和塑性、韧性的配合（表3-5），即使C含量提高到0.25%，这种优良性能仍然存在；低碳马氏体型结构钢不仅在静载下具有低的缺口敏感性，而且还具有低的疲劳缺口敏感性。低碳马氏体型结构钢与中碳调质钢相比较，其冷脆倾向性小。3.5马氏体型结构钢Chapter3机器零件用合金结构钢如从室温到低温（≤-60℃）系列冲击试验中，若取室温αk值的40%时的温度作为脆性转变温度TC，那么低碳马氏体的冷脆转变温度为TC≤-60℃~-70℃；而40Cr钢调质态的TC

3、为-50℃。低温下αk值（表3-6）的对比突出地显示了低碳马氏体比中碳钢正火态及调质态具有高得多的αk值；3.5马氏体型结构钢Chapter3机器零件用合金结构钢低碳马氏体表现出较高的韧性和塑性的原因板条束是脆性断裂的最小断裂单元，板条束的宽度愈小，钢的脆性转化温度愈低；奥氏体晶粒愈细，淬火得到的马氏体的板条束的宽度也愈窄，韧性也愈好；板条马氏体的板条束是平行长成的，不象针状马氏体非平行成长而发生相互撞击造成微裂纹，这显然也不降低钢的韧性。3.5马氏体型结构钢Chapter3机器零件用合金结构钢板条马氏体的相界还常常存在连续或不连续的残余奥氏体薄膜

4、，这种塑性的第二相的存在也促进实现低碳马氏体性能的优化：沿马氏体板条相界呈薄膜分布的奥氏体可以使裂纹分支，增加能量消耗；也可以钝化裂纹，导致应力集中下降；在应力作用下诱导残余奥氏体向马氏体转变而释放应力。3.5马氏体型结构钢Chapter3机器零件用合金结构钢典型钢种：常用的低碳合金钢淬火获得低碳马氏体后，可以满足机械制造工业中大量常用零件的淬透性和使用性能的要求。但对于一些特定的零件，在保证力学性能的同时，还要满足工艺性能的要求。我国研制成功的低碳马氏体型高强度冷镦螺栓用钢15MnVB(15MnB)和石油机械用钢20SiMn2MoVA(25SiM

5、n2MoVA)等。3.5马氏体型结构钢Chapter3机器零件用合金结构钢15MnVB钢是一种以冷镦法制造M20以下的高强度螺栓用的低碳马氏体型钢。由于中小直径的螺栓通常采用冷镦成型六角螺栓头，采用搓丝或滚丝工艺加工螺纹，这就要求螺栓用钢具有良好的冷镦、搓丝等加工工艺性能。采用15MnVB钢还可使螺栓的工艺性能获得显著改善。如冷拔、冷镦不易开裂，冷拔模具、冷镦模具、搓丝板、滚丝轮等不易损坏，使工模具寿命提高20%~30%。3.5马氏体型结构钢Chapter3机器零件用合金结构钢同时低碳马氏体螺栓用钢的回火温度低，也节省了电力和炉用耐热材料，并缩短了

6、热处理的生产周期，提高了生产效率。汽车用重要螺栓（连杆螺栓、缸盖螺栓、半轴螺栓等）过去一般采用中碳调质钢38Cr（或40Cr）制造，但是其冷镦性能较差。3.5马氏体型结构钢Chapter3机器零件用合金结构钢15MnVB钢经880℃淬火加200℃回火后具有比40Cr钢调质处理优良的综合力学性能，即既具有较高的强度又具有良好的韧性和低的冷脆转化温度。这种钢制造的螺栓的静强度比40Cr螺栓提高了三分之一以上，从而使螺栓承载能力提高了45%~70%，这不仅显著改进了汽车螺栓的质量，而且还能满足大功率新型车型的设计要求。3.5马氏体型结构钢Chapter3

7、机器零件用合金结构钢15MnVB钢的设计还简化了生产流程，提高了冶金工艺质量。38Cr（或40Cr）铸锭后，钢锭冷却速度快，易产生裂纹，因而要求“红送”或在热态装炉退火。而15MnVB钢的裂纹敏感性小，钢锭不需要红送或退火，这给生产带来了很大的方便。3.5马氏体型结构钢Chapter3机器零件用合金结构钢为了保证顶锻合格率，38Cr（或40Cr）钢坯必须经过酸洗、研磨、消除表面缺陷；而15MnVB钢可以取消酸洗、研磨工序，这也为提高生产率创造了条件；由于低碳马氏体型钢塑性好，脱碳倾向小，因而钢材的合格率也大大提高。为了节约成本，不用微量元素V，制成

8、15MnB钢，其过热敏感性小，晶粒度和低温韧性也都表现良好，已用于代替35CrMo钢制造高强度螺栓。3.5马氏体型结构钢C