第3章机器零件用钢ppt课件.ppt

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1、第3章机器零件用钢●机器零件用钢？用来制作各种机器零件的钢。如：机器上的轴类，齿轮、弹簧、轴承、紧固件等等。种类多，用量大。●受力、工作环境特点？十分复杂，性能要求高；且不同零件受力、工作环境不同，性能要求也不同：有可能受拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转、冲击、振动和摩擦等中的一种或多种；受力或恒定、或变化，或单向或反复，加载或逐渐或骤然；工作环境或高温或低温，有的还在腐蚀介质中使用。●性能要求？高强韧、耐磨损、耐疲劳、高弹性等；将不同碳、合金元素的钢淬火成M后再回火形成不同的组织状态是机器零件用钢制备的基

2、本思路。为了充分M化，所用钢还需有较高的淬透性。第1节机器零件用钢的强韧化一、性能要求机器零件失效形式：过量变形、表面损伤、脆性断裂等。●性能要求：塑性变形抗力、韧性、抗疲劳、抗冲击、抗接触疲劳和耐磨等最基本要求是在具有尽可能高的强度的同时具有足够的韧性。●措施：M相变＋回火转变→回火M→固溶强化、沉淀强化、相变强化（细化、过饱和）→高强韧二、合金元素的作用●钢的淬透性是指A化后的钢在淬火时获得M的能力，其大小用钢在一定条件下淬火获得的淬透层的深度表示。●试验结果表明,不同成分的机器零件用钢完全淬透再回

3、火到相同的硬度时,其各种常规力学性能（强度、塑性）都大致相同,此规律称为淬火回火钢力学性能相似性。说明机器零件用钢中的合金元素并不是直接赋予钢某项力学性能，而是保证钢有尽可能高的淬透性，使钢在一定的淬火条件下获得足够的M，而M量的多少对钢的综合力学性能有重要影响。●一般，机器零件用钢要求较高的淬透性，在同样条件下得到更多的M,回火后得到较好的综合力学性能。（一）机器零件用钢的淬透性淬透性是否淬透－－对钢性能的影响：●完全与未完全淬透的钢，热处理至相同的σb时，前者σS高（屈强比）；●处理至相同硬度，未完

4、全淬透的钢疲劳强度低；●回火至相似硬度，淬透的钢冲击韧性高，TK低。（二）合金元素对钢淬透性的作用●镍、硅、铬、钼、锰、硼●多合金元素综合作用不是简单的叠加，而是强烈得多。●注意：只有溶入A合金元素才起作用；以碳化物的形态存在反而↓淬透性。增强（三）合金元素对机器零件用钢的其它作用1.提高回火稳定性硅铬钼钨钒钛推迟回火转变↑回火稳定性回火：M过饱和度↓，消除应力，残余A分解，↑塑韧性。2.细化晶粒除锰外，所有常用的合金元素均能细化A晶粒，使钢在热处理后获得较高的综合力学性能。强碳化物形成元素细化晶粒的作

5、用较强。许多机器零件用钢中都加入了少量钒、钛等元素。3.固溶强化在钢中未形成碳化物而溶入固溶体的合金元素强化F，提高回火M的力学性能。4.防止第二类回火脆合金元素偏聚于晶界。钨、钼阻止偏聚，减弱或抑制第二类回火脆性的发展。5.改善切削性能在钢中加入一定量的硫、钙、碲、铅、硒等元素，或同时加入其中的某几个元素，能改善钢的被切削加工性能。这些元素常被称为易切削元素。易切削钢：加入易切削元素，改善切削性能的钢。易切削元素与其它元素形成非金属夹杂或金属间化合物或游离存在，加工时沿加工方向伸长成条状或纺锤状：硬度

6、低，减小切削时把金属撕裂的能量，有些有润滑作用，延长刀具寿命。对钢力学性能不利，但对纵向力学性能影响不大。易切削钢适用于受力不大，但对尺寸、表面质量要求高的零部件，如仪器、仪表、医疗机械等。★钢中加入一种合金元素往往难于全面改进性能，所以重要的合金钢一般都含多种合金元素，可分为主加元素和辅加元素。主加元素：对提高淬透性和综合力学性能起主导作用，硅、锰、铬、镍等辅加元素：加入含有上述主加元素的钢中，进一步改善钢的性能。含量低，通常为千分之几，如钼、钨、钒、钛、硼等，但不可忽视。三、机器零件用钢的含碳量和热

7、处理工艺选择1不重要的机器零件：综合力学性能要求不高中碳（0.3～0.5％），正火（细片状P＋F）。2.变速箱齿轮等：表面要求耐磨＋高接触疲劳抗力＋心部要求较高强韧性（承受冲击）渗碳钢，低碳钢或低碳合金钢渗碳→淬火＋低温回火3.各类轴、连杆、螺栓等：综合力学性能要求较高调质钢，中碳或中碳合金钢→调质处理(淬火＋高温回火)→高强＋高韧4.要求更高强度时：对含碳量较低的合金调质钢，可适当牺牲韧性，淬火＋低温回火5.弹簧钢：要求高弹性极限＋高疲劳强度较高含碳量（0.6～0.9％）的碳素钢和合金钢→淬火＋中温回

8、火6.轴承：高硬度＋高耐磨性＋高接触疲劳抗力＋适当的韧性高碳（0.95～1.15％）滚动轴承钢→淬火＋低温回火第2节渗碳钢一、组织性能渗碳钢：经渗碳处理后使用的钢种。问题：汽车、拖拉机变速箱等齿轮，根部受交变弯曲应力，齿面接触疲劳、磨损，齿牙受冲击。齿轮主要的失效形式是齿面磨损和剥落以及齿牙断裂。要求：齿轮用钢应有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，高的耐磨性，心部组织还应有较高的强韧性以防止齿轮断裂。措施：低碳钢或低碳合金钢→经渗碳→淬火＋低