机械结构用钢.pptx

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1、5.3Steelsformechanicalstructure机械结构用钢5.3.1Briefintroductionofstructuralsteels结构钢综述5.3.2Steelsforhardeningandtempering调质钢5.3.3Casehardeningsteels表面硬化钢5.3.4Ultrahigh-strengthsteels超高强度钢5.3.5Springsteels弹簧钢5.3.6Bearingsteels滚动轴承钢5.3.7Free-cuttingsteels易削钢5.3.8Castste

2、els铸钢5.3.1Briefintroductionofstructuralsteels结构钢综述机械结构用钢系指用以制造各种机器零件的钢种，例如轴类、齿轮、紧固件、轴承和高强度结构等，广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、电站设备、飞机及火箭等装置上。1.工作条件与性能要求2.淬透性3.Me在机器结构钢中的作用4.碳含量与热处理工艺的选择5.机器结构钢的分类1.工作条件与性能要求主要承受拉、压、弯、扭、冲击、疲劳应力，且往往是几种载荷同时作用。可以是恒载或变载，作用力的方向是单向或反复的。工作环境是大气、水和润滑油，

3、温度在-50℃~+100℃范围之间。一般机械零件的主要失效形式是变形和断裂。为保证机械零件正常工作，必须要求有良好力学性能，如足够高的强度、塑性、冲击韧度和疲劳强度等。很显然，欲满足机械结构用钢的性能要求，必须对其进行热处理强化，才能充分发挥钢材的性能潜力。M相变及随后的回火转变综合应用了固溶强化、沉淀强化、细晶强化和相变强化的机理，是最重要、最经济的强化手段。2.淬透性淬透性对机械结构用钢具有十分重要的意义。淬透的钢可获得高强度、高屈强比、高疲劳强度和高冲击韧度，以及低的韧脆转折温度（TK）。钢中合金元素可明显提高钢的淬

4、透性。对淬透性要求不高的合金结构钢，才采用单一的合金元素合金化方案；要求较高淬透性者均采用多元少量的合金元素综合合金化方法。3.Me在机器结构钢中的作用主加元素：（B）、Mn、Cr、Si、Ni提高淬透性，强化F，提高综合力学性能附加元素：Ti、V、W、Mo细化晶粒，提高回火稳定性，抑制第二类回火脆性（W、Mo）4.碳含量与热处理工艺的选择碳是机械结构用钢中最主要的元素，溶入A的碳量不仅直接决定了M的硬度，而且对M的形态及回火后的组织性能有很大影响。对不重要的机器零件，当综合力学性能要求不高（硬度≤229HBS）时，可选用中

5、碳钢经正火即可。表面要求耐磨性好及高的接触疲劳抗力，整体又承受冲击负荷心部要求较高强韧性的零件，如汽车、拖拉机变速箱齿轮，应选用渗碳钢，即低碳钢或低碳合金钢，采用渗碳、淬火和低温回火的热处理工艺。4.碳含量与热处理工艺的选择综合力学性能要求较高的零件，如各类轴、连杆、螺栓等，应选用调质钢，即中碳钢或中碳合金钢，采用调质处理，使其获得较高强度的同时也有较高的韧度。较高碳含量的碳素钢和合金钢属于弹簧钢，可用来制造弹簧，为了保证弹簧钢的高弹性极限和疲劳强度，应采用淬火+中温回火的热处理工艺。轴承应选用高碳的滚动轴承钢制作，经淬火

6、+低温回火后的轴承，具有高硬度、高耐磨性和高的接触疲劳抗力以及适当的韧度。5.机械结构用钢的分类按热处理工艺特点和用途不同，将其分为调质钢、表面硬化钢（渗碳钢、渗氮钢）、超高强度钢、弹簧钢、滚动轴承钢及易切削钢等。5.3.2Steelsforhardeningandtempering调质钢调质钢一般指经调质处理后使用的中碳钢或中碳合金钢。1.工作条件、常见失效形式与性能要求如机床主轴、汽车拖拉机后桥半轴、发动机曲轴等，在多种应力负荷下工作的，受力较复杂，有时还受到冲击载荷作用，在轴颈或花键等部位还存在较剧烈摩擦。其主要失效

7、形式有：主要是由于承受交变的扭转、弯曲载荷所引起的疲劳断裂，以及由于工件的塑韧性不足而导致的脆性断裂；在摩擦副的配合处承受强烈摩擦磨损，工件本身由于硬度低、耐磨性差而造成的过度磨损等。因此，要求其具有良好的综合力学性能（即既要有高强度，又要求良好塑、韧性）。曲轴连杆螺栓及其热处理工艺2.化学成分特点（1）中碳（2）合金化原则主加元素：Cr、Ni、Mn、Si及微量B等，主要作用为提高淬透性，强化F；辅加元素：W、Mo、V、Ti等，主要作用为细化晶粒、进一步提高钢的淬透性，W、Mo还起着防止第二类回火脆性作用。另外W、Mo、V

8、、Cr、Si等还可有效提高钢的回火稳定性。3.热处理特点（1）预先热处理退火或正火。（2）最终热处理调质（组织为回火索氏体）或调质＋局部表面淬火、低温回火。4.常用调质钢（1）低透性调质钢（D0油＜30～40mm）如45（U20452）、40Cr（A20402）等；（2）中淬透性调质钢（D0油＜40～6