Ch3 机器零件用合金结构钢-1.ppt

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1、Chapter3机器零件用合金结构钢第一部分主要内容合金渗碳钢合金调质钢合金弹簧钢滚动轴承钢马氏体型结构钢特殊用途钢基本要求：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、超高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；常用渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢。重点与难点：机器零件用钢的强韧化机制及各类钢的化学成分特点和热处理特点。教学要求Chapter3机器零件用合金结构钢一、应用背景：机器零件用钢也称机械制造结构用钢，机器零件用合金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上发展起来的，是指用于制造各种机械零件所用的钢种，故此得名。

2、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、机床、工程机械、电站设备、飞机及火箭等装置上。3.0引言Chapter3机器零件用合金结构钢二、机器零件用钢的服役条件：主要是承受拉伸、压缩、扭转、剪切、弯曲、冲击、疲劳、摩擦等力的作用，或者是它们中的多种载荷的交互作用。服役环境是大气、水和润滑油，温度在-50℃~+100℃范围之间。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。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。3.0引言Chapter3机器零件用合金结构钢三、机器零件用钢对力学性能要求：

3、要求强度和韧性以保证机器零件体积小、结构紧凑及安全性好，要求有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。3.0引言Chapter3机器零件用合金结构钢四、机器零件对工艺性能的要求：主要是便于制造加工。通常机器零件的制造工艺流程为：3.0引言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Chapter3机器零件用合金结构钢对钢材的其它工艺性能（如冶炼性能、浇注性能、可锻性能等）也有要求，但一般问题不大。五、性

4、能要求：机器零件用钢通常以力学性能为主，工艺性能为辅。3.0引言Chapter3机器零件用合金结构钢3.1合金渗碳钢3.1合金渗碳钢Chapter3机器零件用合金结构钢一、背景渗碳钢零件，通常只要求表面强化，心部具有一定的强韧性配合即可。表面高硬度、高耐磨性的获得通常采用渗碳处理，再经淬火和低温回火，因此称这类钢为渗碳钢。碳素渗碳钢的缺点：淬透性较低，强度较低，渗碳过程中晶粒粗化严重等缺陷，已不能满足高速旋转的机械零件，如汽车、拖拉机上的变速齿轮，内燃机上的变速齿轮、活塞销等对力学性能的要求。通过加入合金元素而发展合金渗碳钢具有更高的性能。二、渗碳钢的化学成分特点

5、低碳，一般在0.12%~0.25%。主要目的是为了保证心部有良好的韧性。加入合金元素Cr、Mn、Ni、Si、B等以提高淬透性。一方面提高钢材的淬透性，提高机件的强度和韧性；另一方面利用元素Cr在渗碳后于表层形成碳化物，提高硬度和耐磨性。Ni对渗碳层和心部的韧性非常有利。3.1合金渗碳钢Chapter3机器零件用合金结构钢加入少量阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素。由于通常的渗碳温度高达930℃左右，对于用Mn、Si脱氧的钢，奥氏体晶粒会发生急剧长大。为了防止奥氏体晶粒的长大，常加入少量强碳化物形成元素V、Ti、Mo、W等阻止奥氏体的晶粒长大；同时还可增加渗碳层硬度，进一

6、步提高耐磨性。3.1合金渗碳钢Chapter3机器零件用合金结构钢三、渗碳钢的热处理特点预先热处理：合金渗碳钢零件，在机械加工前的预先热处理通常分两步进行。3.1合金渗碳钢Chapter3机器零件用合金结构钢第一步：正火退火（对P型钢）第二步：高温回火（对M型钢）正火的目的是细化晶粒，减少组织中的带状程度并调整好硬度，便于机械加工。经过正火后的钢材具有等轴状晶粒。对珠光体型钢通常用在800℃左右的一次退火代替正火，可得到相同的效果，即既细化晶粒又改善切削加工性能；对马氏体型钢，则必须在正火之后，再在Ac1以下温度进行高温回火，以获得回火索氏体组织，这样可使马氏体型

7、钢的硬度由380~550HB降低到207~240HB，以顺利地进行切削加工。3.1合金渗碳钢Chapter3机器零件用合金结构钢渗碳：在机械加工到只留有磨削余量时，进行渗碳处理。3.1合金渗碳钢Chapter3机器零件用合金结构钢图3-2沿钢的渗碳层深度，碳的浓度分布1-碳钢2-以碳化物元素合金化的钢3-以非碳化物元素合金化的钢Chapter3机器零件用合金结构钢3.1合金渗碳钢图3-3925℃渗碳时，合金元素对渗碳层深度的影响Chapter3机器零件用合金结构钢3.1合金渗碳钢最终热处理：淬火和低温回火。零件的渗碳表面：高碳回火马氏体加细小的碳化物，硬度（60~

8、62HRC