机械制造结构钢.doc

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1、一、应用背景1二、服役条件13.1调质钢13.2轴承钢33.3渗碳钢和氮化钢53.4其他机械制造结构钢83.4.1非调质结构钢（※形变热处理）3.4.2弹簧钢83.4.3易削钢93.4.4高猛钢9103.4.5马氏体时效钢第三章机械制造结构钢•、应用背景1•机械制造结构钢也称机器零件用钢，用于制造各种机械零件所用的钢种，故此得名。2•应用各种齿轮、轴（杆）类、弹簧、轴承及高强度结构件等,二、服役条件1•主要是承受拉仲、压缩、扭转、剪切、弯曲、冲击、疲劳、摩擦等力的作用,或者是它们屮的多种载荷的交互作用。服役环境是大气、水

2、和润滑油，温度在-50°C100°C范围之间。2•机器零件要求结构紧凑、运转快速准确以及零件间有合适的公差配合等。三、对钢的性能要求⑴足够的强度、塑性和韧性：保证机器零件体积小、结构紧凑及安全性好；⑵良好的疲劳性能与耐磨性等。⑶使用状态通常为淬火+回火态，即强化态。⑷机器零件用钢通常以力学性能为主，工艺性能为辅。3.1调质钢结构钢在※淬火+高温回火后具有良好的综合机械性能，即有较高的强度，良好的塑性和韧性，这类钢称为调质钢，主要用于制造轴、齿轮类零件。一、化学成分特点1•碳：中碳,碳含量一般在0.3%〜0.5%；钢屮的碳

3、保证有足够多的碳化物体积分数以获得高的强度。碳含量过低时，淬硬性不够L碳含量过高则韧性下降。2.合金元素：⑴主加合金元素：Ct、Mn、Si、Ni；溶强化，塑韧性降低少）⑵辅加合金元素:Mo、W、V、Ti、Al、B等。重要的调质钢，一般都含有多种合金元素。⑶合金元素的作用：（※淬火钢加合金元素：①f淬透性②f回火稳定性）%1提高淬透性；%1Cr、Mn、Si>Ni溶于ci相，起固溶强化作用。%1Cr、Mo、W、V等阻碍a相的再结晶，也可阻碍碳化物在高温回火时的聚集长大，使钢保持高硬度。（提高回火稳定性）%1加入Mo、W来防止

4、回火脆性。%1V、Ti、Al起细化晶粒的作用。二、对淬透性的要求调质零件上马氏体层的厚度应根据零件在工作吋经受应力的类型及大小来确定，并据此来确定对淬透性的要求。三、热处理特点（※调质钢）※机械零件的制造过程：锻造一预备热处理（①消除组织缺陷；②满足切削加工的组织IIB为200；③为最终热处理做组织准备）一切削一最终热处理一精加工1预备热处理（1）H的：为了便于切削加工和改善钢件因热加工不当血造成的粗晶组织和带状组织，需要进行预备热处理。⑵①合金含量较少的钢在轧制和锻造后的组织多半是珠光体,对此类钢--般采用在AC3线以

5、上加热进行正火。（※亚共析钢正火在AC3以上）②合金含量较多的钢在轧制和锻造后的组织多为马氏体组织（淬透性好，即使室温冷却，也可产生M）,対此类钢一般采用在AC3线以上加热进行正火，随后再进行一次高温回火。2最终热处理（H的：提供最终的机械性能要求）⑴淬火：将钢件加热至AC3线以上进行淬火，淬火温度由钢的成分来决定，淬火介质根据钢件尺寸大小和钢的淬透性加以选择。⑵高温回火：根据所要求的性能来决定回火温度，高温回火时应考虑回火脆性问题。（高温回火温度：550°C〜650°C,也是第二类回火脆性的温度，高温回火的组织为回火索

6、氏体）⑶表面处理：某些零件除了要求较高的强、韧、塑性配合以外，往往还要求某些部位（如轴类零件的轴颈或花键部分）有良好的耐磨性。为此，经调质处理后，在局部部位进行高频感应表面淬火。※感应加热表面淬火工艺：①成分：屮碳钢；②工艺特点：绕感应线圈一通电一感应电流->热量）四、机械性能1硬度回火索氏体的硬度取决于铁素体的硬度和碳化物的弥散强化作用2回火温度与综合机械性能的关系半调质钢淬火成马氏体，在450〜650°C温度范围内回火时，随着回火温度的升高，硬度、抗拉强度，屈服强度等不断降低，血延伸率、断收缩率及冲击韧性等不断上升。

7、3韧性⑴合金元素对韧性的影响%1碳：降低冲击韧性。%1猛：加入量〈2%,钢的冲击韧性有所改善，能稍降低韧脆转化温度；但含量>2%200160*120^80100III80■70■50这-10紅-30-20「0602018001600110012001000200300100500600700回火逞度/P

8、;

9、3111后，冲击韧性恶化，韧脆性转化温度升高。%1银：改善钢的冲击韧性，使韧脆转化温度下降。%1硅：降低韧性，韧脆性转化温度升高。⑤磷：对冲击韧性危害甚大。提高韧脆转化温度，降低冲击值。⑵高温回火脆性%1回火脆性与冷

10、却速度关系：冷却速度愈慢，室温冲击韧性愈低，韧脆转化温度愈高。%1回火脆性与回火保温时间的关系：等温回火保温时间愈长，室温冲击韧性愈恶化，韧脆转化温度愈高%1回火脆性与化学成分的关系：i碳索钢对高温冋火脆性是不敏感的；ii珞、镒、鎳、硅强烈促进冋火脆性倾向;iii釦、餌与稀土元素降低高温回火脆性；%1避免或减轻回火脆