机械结构用钢.ppt

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1、5.3机械结构用钢5.3.1机械结构用钢综述5.3.2调质钢与非调质钢5.3.3表面硬化钢5.3.4弹簧钢5.3.5滚动轴承钢5.3.6易切削钢5.3.1Briefintroductionofstructuralsteels结构钢综述机械结构用钢系指用以制造各种机器零件的钢种，例如轴类、齿轮、紧固件、轴承和高强度结构等，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。为更好地识记工业用钢，特对机械结构用钢就以下五个方面作一综述。1.工作条件与性能要求2.淬透性3.Me在机器结构钢中的作用4.碳含量

2、与热处理工艺的选择5.机器结构钢的分类1.工作条件与性能要求机械结构用钢主要承受拉、压、弯、扭、冲击、疲劳应力，且往往是几种载荷同时作用。可以是恒载或变载，作用力的方向是单向或反复的。工作环境是大气、水和润滑油，工作温度有的是在高温，有的在低温，有的还受腐蚀介质作用。一般机械零件的主要失效形式是变形、过度磨损和断裂。为保证机械零件正常工作，必须要求有良好的力学性能，如足够高的强度、塑性、冲击吸收功和疲劳强度等。很显然，欲满足机械结构用钢的性能要求，必须对其进行热处理强化，才能充分发挥钢材的性能潜力。马氏体相变及随后的回

3、火转变综合应用了固溶强化、沉淀强化、细晶强化和相变强化的机理，是最重要、最经济的强化手段。而钢的淬透性是此类钢非常重要的工艺性能。2.淬透性淬透性对机械结构用钢具有十分重要的意义。淬透的钢可在工件整个截面上均获得高强度、高屈强比、高疲劳强度和高冲击韧度，以及低的韧脆转折温度（TK）的性能指标。钢中合金元素可明显提高钢的淬透性。对淬透性要求不高的合金结构钢，才采用单一的合金元素合金化方案；要求较高淬透性者均采用多元少量的合金元素综合合金化方法。3.Me（合金元素）在机械结构钢中的作用主加元素：Mn、Cr、Si、Ni、B

4、（微量）提高淬透性，强化铁素体，提高综合力学性能附加元素：Ti、V、W、Mo细化晶粒，提高回火稳定性，抑制第二类回火脆性（W、Mo）4.碳含量与热处理工艺的选择碳是机械结构用钢中最主要的元素，溶入奥氏体中的碳含量不仅直接决定了M的硬度，而且对M的形态及回火后的组织性能有很大影响。对不重要的机器零件，当综合力学性能要求不高（硬度≤229HBW）时，可选用中碳钢经正火即可。表面要求耐磨性好及高的接触疲劳抗力，整体又承受冲击负荷心部要求较高强韧性的零件，如汽车、拖拉机变速箱齿轮，应选用渗碳钢，即低碳钢或低碳合金钢，采用渗碳、

5、淬火和低温回火的热处理工艺。综合力学性能要求较高的零件，如各类轴、连杆、螺栓等，应选用调质钢，即中碳钢或中碳合金钢，采用调质处理，使其获得较高强度的同时也有较高的韧度。较高碳含量的碳素钢和合金钢属于弹簧钢，可用来制造弹簧，为了保证弹簧钢的高弹性极限和疲劳强度，应采用淬火+中温回火的热处理工艺。滚动轴承应选用高碳的滚动轴承钢制作，经淬火+低温回火后的轴承，具有高硬度、高耐磨性和高的接触疲劳抗力以及适当的韧度。合金结构钢的成分特点5.机械结构用钢的分类与典型钢号按热处理工艺特点和用途不同，将其分为调质钢、表面硬化钢（渗碳钢

6、、渗氮钢）、弹簧钢、滚动轴承钢、易切削钢以及铸钢等。i.调质钢（45，40Cr，40CrNiMoA）ii.表面硬化钢（20Cr，20CrMnTi,38CrMoAlA）iii.弹簧钢（65Mn,60Si2Mn,50CrVA）iv.滚动轴承钢（GCr15）v.易切削钢（Y40CrSCa）vi.铸钢（ZG200-400）5.3.2调质钢与非调质钢调质钢一般指经调质处理后使用的中碳钢或中碳合金钢。1.工作条件、常见失效形式与性能要求如机床主轴、汽车拖拉机后桥半轴、发动机曲轴等，在多种应力负荷下工作的，受力较复杂，有时还受到冲击

7、载荷作用，在轴颈或花键等部位还存在较剧烈摩擦。其主要失效形式有：主要是由于承受交变的扭转、弯曲载荷所引起的疲劳断裂，以及由于工件的塑韧性不足而导致的脆性断裂；在摩擦副的配合处承受强烈摩擦磨损，工件本身由于硬度低、耐磨性差而造成的过度磨损等。因此，其力学性能为高的屈服点和疲劳强度，良好的冲击韧度和塑性，即具有良好的综合力学性能。同时，还要考虑断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率等性能。一般调质钢的性能范围大致为：σb＝800～1200MPa，σS＝700～1000MPa，δ＝8～15％，αK＝60～120J/cm2，TK＜－40℃

8、。。连杆螺栓及热处理工艺曲轴高强螺栓柴油机连杆齿轮轴套类破碎机主轴调质件（螺杆）柴油机凸轮轴轮盘类（轮辐，齿轮，键槽等）2.化学成分特点（1）中碳（2）合金化原则主加元素：Cr、Ni、Mn、Si及微量B等，主要作用为提高淬透性，强化F；辅加元素：W、Mo、V、Ti等，主要作用为细化晶粒、进一步提高钢的淬透性，W、Mo还起着防止第二