第3章 机器零件用钢.ppt

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1、第3章机器制造结构钢Rel<700MPa,低强度钢，Rel=700-1400MPa中强度钢，大于1400MPa，超高强度钢。（下屈服强度）按照热处理工艺：整体强化态钢和表面强化态钢。根据钢的生产工艺和用途，可分为：调质钢、低碳马氏体钢、超高强度结构钢、渗碳钢、氮化钢、弹簧钢、轴承钢和易削钢等。3.1概述一、工作条件与性能要求主要承受拉、压、弯、扭、冲击、疲劳应力，且往往是几种载荷的同时作用；可以使恒载或变载，作用力的方向是单向或反复的。综合力学性能（强度、塑性、韧度、疲劳强度、耐磨性等；良好的加工性能；良好的切削加工性能；一定的耐腐蚀性能。二、机器零件用钢合金化特点主加元素Cr、Mn、Si、N

2、i。主要作用：↑淬透性和力学性能。辅加元素Mo、W、V等↓过热敏感性，↓回脆，↑淬透性。最佳范围C含量在0.08-0.70%之间,合金元素总量一般不超过5%，少量例外；范围为：<1.2%Si,<2%Mn，1~2%Cr,1~4%Ni，<0.5%Mo，<0.2%V,<0.1%Ti，0.4~0.8%W。或是单独加入，或是复合加入。弹性设计：根据比例极限塑性设计：根据屈服强度高强度的取得，往往是综合应用了细晶强化、固溶强化、沉淀硬化和位错强化等方法的结果。还需考虑韧性设计：冲击吸收能量、韧脆转变温度和断裂韧度。应选择合理的含碳量和热处理工艺。三、机械制造结构钢的强度与脆性①低碳马氏体型结构钢，采用淬火

3、+低温回火。为↑耐磨性，可进行渗碳处理；汽车拖拉机齿轮类为代表.②回火索氏体型，选择中碳钢，采用淬火+高温回火。为↑耐磨性，可进行渗氮处理或高频感应加热淬火等表面硬化工艺方法。轴类零件为典型。1、对于要求良好综合力学性能，零件选材料的途径为：2、如要求更高的强度，则适当牺牲塑韧性。可选择中碳钢，采用低温回火工艺。如低合金中碳马氏体钢。农业机械较多.3、如要求高的弹性极限和屈服强度，又要有较高的塑性和韧度，则选择中高碳钢，进行中温回火。如弹簧钢。4、零件要求高强度、高硬度，高接触疲劳性和一定的塑性和韧度，可用高碳钢，淬火+低温回火。如轴承钢。辨证思维由于不同机器零件的服役条件和失效方式不同，主要

4、的设计依据和失效判据也不同，所以应合理选择钢的含碳量和热处理工艺。应该明确:一般情况下，某零件制造的材料并不是唯一的；某一种钢采用不同的热处理工艺可以制造不同类型的零件；某一零件用某一材料制造，其热处理工艺方法也可能是多种的。四、整体强化态钢基本情况整体强化态钢均承受拉、压、扭等交变应力，大部分是整体受力。其主要失效形式是疲劳破坏，主要性能指标σ-1、Rm、AK、KIC等。总体上要求良好的综合力学性能。主要应用主要制造轴、杆、轴承类等机器零件，如连杆、螺栓、主轴、半轴等。这类钢主要有调质钢、弹簧钢、轴承钢、低碳马氏体钢、超高强度钢等。汽车半轴a)一端法兰式;b)二端花键式;c)变截面台阶式

5、M7150A砂轮主轴汽拖用连杆下图T615K镗床镗杆上图S7332螺纹磨床丝杠3.2调质钢所谓调质钢：结构钢淬火高温回火后具有良好的综合力学性能，适用于这种热处理的钢。一般是指含碳量在0.3-0.5%的中碳钢.一般用这类钢制作的零件要求具有很好的综合机械性能,即在保持较高的强度的同时又具有很好的塑性和韧性,人们往往使用调制处理来达到这个目的,所以人们习惯上就把这一类钢称作调质钢。各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢。二.调质钢的成分、合金化成分0.30~0.50%C的C钢或中、低合金钢合金化Mn,Si,Cr,Ni,Mo,V,Nb,Ti,Al,B合金元素作用：提高淬

6、透性（主要作用）固溶强化；细晶强化；弥散强化三.调质钢的种类与分级在机械制造工业中，调质钢是按淬透性高低来分级的。DC为油淬临界直径低淬透性合金钢:DC<30~40mm,有40Cr、40Mn2、42SiMn、35CrMo、42Mn2V等中淬透性合金钢:DC:40~60mm,有40CrNi、42CrMo、40CrMn、30CrMnSi等高淬透性合金钢:DC≥60~100mm,有37CrNi3、40CrNiMo、40CrMnMo等四.调质钢的组织与性能回火S或回火T;具有良好综合力学性能，尤其是冲击韧性。强度（屈强：700-1200MPa）Cr,Mo,W,V可阻碍K在高温回火时聚集长大，使钢保持高

7、强度；阻碍α再结晶，使α相保持细小；合金元素的固溶强化、细晶强化韧性:调节温度可具有不同的韧性；细化；防止或减轻回火脆性，加入Mo,W五.调质钢的应用调质钢的不足：1）没有利用马氏体精细结构强化作用；2）K的弥散强化作用也没有充分体现。3)淬火和高温回火两次加热耗能多、周期长，增加了热处理变形和表面氧化脱碳等机会。应用：在要求良好的综合机械性能，尤其是需要较高的（冲击）韧性时，采用中C钢的调质处理