《机器零件用钢》PPT课件

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1、第四章机器零件用钢主要内容渗碳钢调质钢弹簧钢滚动轴承钢机器零件用钢的强韧化超高强度结构钢□了解机器零件用钢的强韧化机制；□渗碳钢、调质零件、弹簧、滚动轴承以及超强度结构钢的服役条件及对钢的基本性能要求，化学成分特点和热处理特点；□掌握常用渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢以及超强度结构钢的组织性能特点及用途。本章教学基本要求一、应用背景：机器零件用钢也称机械制造结构用钢，是用于制造各种机械零件的钢种。机器零件用钢是在优质碳素结构钢的基础上发展起来的，如各种齿轮零件、轴（杆）类零件、弹簧、轴承及高强度结构件等。广泛应用在汽车、拖拉机、

2、机床、工程机械、电站设备、飞机及火箭等装置上。引言拨叉变速齿轮变速箱齿轮曲轴汽车万向节连杆弹簧离合器弹簧蝶形弹簧板弹簧拉力弹簧滚珠轴承滚珠轴承调心球轴承履带铁轨分道叉破碎机颚板挖掘机斗齿受载情况：主要承受拉伸、压缩、扭转、剪切、弯曲、冲击、疲劳、摩擦等力的作用，或者承受多种载荷的交互作用。服役环境：大气、水和润滑油，温度在-50～100℃。要求结构紧凑、运转快速准确以及零件间有合适的公差配合等。由此便决定机器零件用钢在性能上要求与工程构件用钢有所不同。二、机器零件用钢的服役条件良好的强度和韧性以保证机器零件体积小、结构紧凑及安全性好

3、；良好的疲劳性能与耐磨性等因此对机器零件用钢必须进行热处理强化以充分发挥钢材的性能潜力，所以机器零件用钢的使用状态通常为淬火加回火态，即强化态。三、机器零件用钢对力学性能要求机器零件用钢制造工艺繁多：热加工：铸造、轧制、挤压、拉拔、锻造、焊接、热处理。冷加工：车、铣、刨、磨…等等。通常机器零件的制造工艺流程为：其中以切削加工性能和热处理工艺性能为机器零件用钢的主要工艺性能；型材改锻预先热处理粗加工最终热处理精加工四、机器零件对工艺性能的要求机器零件用钢钢种：渗碳用钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢、氮化用钢、低碳马氏体钢、超高强度钢、低淬透

4、性钢、耐磨钢、易切削钢等。机器零件用钢通常以力学性能为主，工艺性能为辅。第一节机器零件用钢的强韧化一、机器零件用钢的强韧化的基本方法由前面介绍的机器零件用钢的工作环境、力学性能要求和工艺性能要求可以看到：不同零件对性能要求侧重点有很大的区别，但其共同特点都可以归一为强度和韧性两个方面。因此机器零件用钢在使用过程中，总希望尽可能高的强度和保证足够的韧性。为使机器零件用钢获得高强度和足够韧性，主要采用固溶强化、沉淀强化、细晶强化等方法。热处理淬火，回火等相变强化手段也是机器零件用钢必不可少的工艺方法。二、合金元素在机器零件用钢中的作用在

5、机器零件用钢中合金元素分为两大类：主加元素：提高淬透性和固溶强化辅加元素：细化晶粒，防止第二类回火脆性和改善切削加工性能。1主加元素作用(1).提高淬透性提高淬透性元素：Ni，Si，Cr，Mo，Mn，（B）等只有合金元素完全溶入奥氏体中才能提高淬透性(2).固溶强化Ni，Si，Cr，Mo，Mn等不仅可以提高淬透性而且都能产生固溶强化效果。2、辅加元素作用(1).提高回火稳定性W，Mo，v，Ti等。(2).细化晶粒除Mn外，碳化物形成元素均能细化A晶粒，其中强碳化物形成元素作用大。(4).防止第二类回火脆性Mo，W等(5).改善切削性

6、能S，Ca，Se，Pb，Bi等三.机器零件用钢的含碳量和热处理工艺的选择①一般不重要的零件：中碳钢，正火②表面耐磨及接触应力较大的零件：渗碳钢，渗碳、淬火＋低温回火③综合力学性能：中碳调质钢，淬火＋高温回火低碳马氏体钢，淬火＋低温回火④高的弹性极限：0.6-0.9％C，弹簧钢，淬火＋中温回火⑤高硬度高耐磨、高接触疲劳性能：轴承钢，淬火＋低温回火第二节渗碳钢一、渗碳钢机器零件中，如齿轮，用低碳钢、低碳合金钢进行渗碳，使零件从表面到心部具有从高碳（0.8～1.1%C）到低碳（0.10～0.25%C）连续过渡的化学成分。称这类钢为渗碳钢。

7、淬火、回火后：零件表面层具有高强度、高耐磨性，零件心部具有适当的强度和较好的韧性。1.低碳一般在0.12%～0.25%C。主要目的是为了保证心部有良好的韧性。2.合金化特点常用的合金元素有Cr、Mn、Ni、Si、Mo、Ti、V、B、W等。（1）提高淬透性Cr、Mn、Ni、Si、Mo、B提高钢材的淬透性，提高零件的强度和韧性；二、渗碳钢的化学成分特点常加入少量强碳化物形成元素Ti、V等阻止奥氏体的晶粒长大。（3）细化晶粒利用碳化物形成元素，如Cr，Mo，W等在渗碳后的表层形成碳化物，提高硬度和耐磨性。（2）提高渗层硬度和耐磨性（1）

8、对表层碳浓度及渗碳层浓度梯度的影响①碳化物形成元素Cr、Mo、W能增大钢表面吸收渗碳气氛中C原子能力，同时又降低了C在奥氏体中的扩散系数，因此渗层表面碳浓度大，渗碳层表面碳分布陡；3、合金元素对渗层性能的影响③Si元素Si使钢的表面增