机械制造结构钢第三章(34 35节).doc

《机械制造结构钢第三章(34 35节).doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、3.4表面强化态钢这类钢适宜制造表面和心部性能要求不同的零件，通过某种工艺使零件表面硬度高耐磨而心部具有较好强韧性配合以满足要求。典型零件有齿轮、凸轮等零件在滑动、滚动、接触应力、摩擦等工况下工作，磨损和接触疲劳是主要失效形式渗碳钢、渗氮钢、感应加热淬火钢等表面应具有高硬度、高接触疲劳抗力和良好耐磨性，而心評有一定塑韧性3.3.1合金渗碳钢1、渗碳钢的合金化一般含碳量在0.12~0.25%,保证得到强韧性好的板条M常用合金化元素，Mn、Cr、Ni主要T淬透性，Ti、V、W、Mo细化晶粒渗碳层性能：表层碳量、表层浓度梯度和渗层深度

2、，渗碳层深度根据零件需要确定。原则上，渗碳层深度应丸于零件的最大切应力深度。2、常用渗碳钢及热处理按淬透性可分为低、中和高淬透性钢三类20Ci•钢：不宜渗碳后直接淬火。20CrV钢可20CrMnTi钢特点：广泛制造汽车、拖拉机变速箱齿轮，离合器轴和车辆上的伞齿轮及主动轴等。①Cr、Mn复合，淬透性好，D油约4Omni;②较高耐磨性和强韧度，特别是低温韧度较好；③渗碳工艺性较好，晶粒长大倾向小，可直接淬火，变形也比较小。渗碳后的热处理工艺有直接淬火一次淬火二次淬火•细晶粒钢可用直接淬火.18Cr2Ni4WA.20Cr2Ni4A

3、:高淬透性渗碳钢。由于合金元素多，所以工艺可变程度大，获得的组织性能也较复杂。18Cr2Ni4WA可作为调质钢，低碳马氏体钢，也可作为渗碳钢。渗碳和淬火工艺较复杂。主要用于要求高综合力学性能和高耐磨性的重要件，如航空发动机齿轮等。3.渗碳钢的化学成分特点、根据机械零件对性能的要求和以上合金元素对渗碳钢影响的分析，渗碳钢的化学成分有以下特点：(1)低碳含碳量一般为Wc=0.10%-0.25%(即渗碳钢零件心部含碳量)，这对于保证心部有足够的塑性和韧性是十分必要的。(2)加入提高淬透性的合金元素对齿轮来说，提高心部的强度将提高齿轮的

4、承载能力，并防止渗层脱落。而心部强度则取决于刚中含碳量和淬透性，淬透性足够时，心部得到全部位错马氏体组织，常加入的合金元素有Cr>Ni、Mn、Mo、W、Si和B等。Ni对渗层和心部的韧性和强度十分有利。(3)加入阻止奥氏体晶粒长大的元素渗碳操作在高温下进行，加入阻止奥氏体晶粒长大，渗碳钢用以铝脱氧的本质细晶粒钢。Mn在钢中有促进奥氏体晶粒长大的倾向，所以在含Mn钢中加入少量V、Ti等阻止奥氏体晶粒长大的元素。为提高渗层的碳浓度、渗层深度和渗入速度,可加入碳化物形成元素Cr、Mo、W等，但不能太多。3.3.2氮化钢服役条件：有些零

5、件工作时载荷不丸，基本上无冲击力；有摩擦，但比齿轮等零件的磨损要轻，同时也受到交变的疲劳应力。这一类零件重要的要求是能保持髙的精度。常采用氮化钢进行渗氮处理。氮化钢：多为碳含量偏低的中碳洛隹1铝钢。国内外广泛使用的氮化钢是38CrMoAl钢，获得最高氮化层硬度，达到900~1000HVo仅要求高疲劳强度的零件，可采用不含铝的CrMo型氮化钢，如35CrMo、40CrV.40Cr等，其氮化层的硬度控制在500~800HVo工艺：氮化前，要经过调质热处理以得到稳定的回火索氏体组织，以保证零件最终的使用性能和使用过程中的尺寸稳定性，同

6、时也为获得好的氮化层作组织准备。氮化处理(渗氮)氮化是向零件表面渗入氮原子的过程，其目的是提高它的表面硬度和耐磨性以及疲劳强度和抗腐蚀性能。1.氮化处理的原理及工艺目前应用最广泛的气体氮化法是将氨气加热分解出活性氮原子[N],钢表面形成氮化层，并向心部扩散。氨的分解反应如下：2NH3->3H2+2[N]氮化通常用专门设备或井式渗碳炉来进行。氮化前须将调质处理后的零件除油净化。入炉后应先用氨气排净炉内空气。氮化过程中根据氮化目的、要求，调节温度、时间、氨气的分解率和炉内气体压力。若氮化温度在500~600°C,氮化层为0.4~0.

7、5mm,—般需要40~50h,氮化结束后，随炉降到200°C以下，停止供氮,零件出炉。2.氮化处理特点(1)钢氮化后不需要淬火表层便有很高的硬度(HV>850相当于HRC64-70)及耐磨性，由于氮化层表面形成了一层硬而脆的合金氮化物，并且氮化层具有高的热硬性(在600~650°C时仍有较高的硬度)。与渗碳处理，硬度(HRC61~62)的20Cr钢相比，耐磨性提高了75%以上。(2)氮化后，钢的疲劳强度显著提高。其原因主要是氮化层的体积增丸，使钢件表面内形成压应力，如18CrNiW经氮化后，其疲劳强度大为提高。(3)氮化后钢的表

8、面是由致密的氮化物组成的连续薄层，具有髙的抗腐蚀性能。(4)热处理温度低，变形小，它与渗碳感应表面淬火相比变形要小得多，零件氮化后一般不需要任何机械加工，只需精磨或研磨拋光即可。3.3.3低淬透性钢感应加热淬火与渗碳和氮化相比，特点有：不改变表面化学成分，表面硬