机械工程材料及选用 第五章钢铁材料课件.ppt

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1、1工程材料第一章金属材料力学性能第二章金属晶体结构与塑性变形第三章金属结晶及合金相图第四章钢的热处理第五章钢铁材料及其应用第六章有色金属及应用第七章非金属材料第八章材料选择基础2第五章钢铁材料及其应用第一节钢的分类与编号第二节钢的合金化第三节工程结构用钢第四节机械制造用钢第五节工具钢第六节特殊性能钢第七节铸钢第八节铸铁3第四节机械制造用钢5.4.1优质碳素结构钢5.4.2渗碳钢5.4.3调质钢5.4.4弹簧钢5.4.5滚动轴承钢5.4.6新钢种简介45.4.4弹簧钢弹簧钢主要用来制做各种弹簧，以弹性

2、变形储存能量、缓和震动与冲击，承受交变载荷作用。对弹簧钢的性能要求及其化学成分性能要求弹簧钢要求具有高的弹性极限e﹑疲劳强度-1﹑屈服强度s及足够的塑性和韧性。弹簧钢成分设计的主要目的是提高钢的淬透性和屈服强度。55.4.4弹簧钢化学成分常用的弹簧钢也分碳素弹簧钢和合金弹簧钢两种。碳素弹簧钢是含碳0.6～0.9%的优质碳素钢，由于淬透性差，只适合制作直径或厚度小于10mm的弹簧，大尺寸弹簧都采用合金弹簧钢。合金弹簧钢一般含碳0.5～0.75%，主加合金元素为Si和Mn，目的是固溶强化铁素体，提

3、高屈服强度s和淬透性，辅加元素Cr﹑V﹑Mo，是为了提高回火抗力和细化晶粒。6弹簧钢的热处理弹簧的成型方式有热成型和冷成型两种，热处理工艺有所不同。热成型弹簧钢一般加热到950℃以上卷簧或轧制成型，为减少加热次数、防止脱碳，通常成型后直接淬火+中温回火。5.4.4弹簧钢7冷成型弹簧钢分冷变形和退火两种供货状态。冷变形弹簧钢成型后进行去应力退火，保持形变强化效果，不需要其它的热处理。退火弹簧钢成型后加热淬火，并在420～500℃中温回火，处理后的组织为回火屈氏体，有很高的屈服强度和弹性极限。弹簧钢热

4、处理后经常进行表面喷丸处理以提高其疲劳强度。5.4.4弹簧钢8常用的弹簧钢常用牌号：65，75，65Mn，60Si2Mn，60Si2CrV,55Si2MnW，55SiMnMoVNb，50CrV等。合金元素作用：Si、Mn提高屈服强度和淬透性，Cr﹑V﹑Mo、W提高回火抗力和细化晶粒。5.4.4弹簧钢热成型弹簧钢加热成型后直接淬火工艺950-980°C卷簧850+,-10°C400-520°C回火油淬压力弹簧拉力弹簧蝶形弹簧离合器弹簧12第四节机械制造用钢5.4.1优质碳素结构钢5.4.2渗碳钢5.4

5、.3调质钢5.4.4弹簧钢5.4.5滚动轴承钢5.4.6新钢种简介135.4.5滚动轴承钢滚动轴承钢是制造滚动轴承中滚动体和内套的材料。工作时接触面积小，瞬时应力大，除滚动外还伴有相对滑动，易产生磨损和接触疲劳，因发生表面剥落﹑产生麻坑而失效。滚动轴承钢的性能要求及其化学成分性能要求滚动轴承钢要有较高的淬透性、屈服强度、弹性极限、抗接触疲劳强度以及足够的韧性和良好的尺寸稳定性。滚珠轴承滚珠15化学成分滚动轴承钢的碳含量很高（0.95～1.15%），主加合金元素为Cr，可提高淬透性、耐磨性和耐蚀性。C

6、r的加入量通常小于1.65%，过多时会增加残余奥氏体量、降低接触疲劳强度。对要求更高淬透性的大型轴承，可加入Si﹑Mn﹑Mo﹑V等合金元素。为保证高的疲劳强度，滚动轴承钢的纯净度很高，S≦0.02%，P≦0.027%。5.4.5滚动轴承钢16滚动轴承钢的热处理预备热处理：球化退火，目的是消除锻造内应力及组织缺陷，降低硬度，为最终热处理做好组织上的准备。最终热处理：淬火+低温回火，目的是获得最终所要求的组织和性能。最终组织：回火马氏体、细小均匀颗粒碳化物加极少量残余奥氏体，硬度HRC61～65。5.4

7、.5滚动轴承钢17精密轴承淬火后还需进行冷处理，以减少残余奥氏体量，增加组织的稳定性，保证硬度和耐磨性。轴承淬火、回火后有时还要进行120～130℃/10～20h的人工时效，以进一步稳定尺寸。5.4.5滚动轴承钢18常用的滚动轴承钢牌号：GCr9（0.9~1.2%Cr）、GCr15（1.3~1.65%Cr）、GCr15SiMn、GSiMnV、GSiMnMoV合金元素作用：Cr提高淬透性、耐磨性和耐蚀性；Si﹑Mn﹑Mo﹑V等提高淬透性。5.4.5滚动轴承钢19应用举例：用GCr15SiMn制造内燃机

8、车柴油机高压油泵柱塞，要求硬度HRC61～65、耐磨性好、尺寸稳定，柱塞与柱塞套间隙0.2m。其生产加工路线为：锻造正火球化退火机械加工淬火+冷处理+低温回火+两次时效处理精加工正火目的：打碎锻造后缓冷析出的网状(FeCr)3C，正火后的组织为珠光体加块状的碳化物。5.4.5滚动轴承钢20球化退火目的：降低硬度、改善机加工性能，为随后的淬火做好组织准备。球化退火后的组织为球状珠光体加颗粒状碳化物，硬度为HB179~207。柱塞淬火后组织为隐晶马氏体、分布均匀的细小颗