结构钢的机械制造工艺ppt课件.ppt

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1、机械制造结构钢第一节结构钢的强度与脆性第二节　结构钢的淬透性第三节调质钢第四节低温回火状态下使用的结构钢第五节高合金高强度结构钢第六节轴承钢第七节渗碳钢和渗氮钢第八节其它机械制造结构钢对于在弹性范围内工作的零件，根据比例极限σp计算，并同时引入安全系数。第一节结构钢的强度和脆性强度设计弹性设计对于允许少量塑性变形的零件，根据屈服强度σs或Σ0.2计算，并同时引入安全系数。塑性设计韧性设计（避免脆断）韧性设计主要考虑三大指标：(1）低温冲击韧性；（2）韧-脆转化温度；（3）断裂韧性。合金结构钢曲轴单缸汽车曲轴基本概念钢的

2、淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。其大小通常用规定条件下淬火获得淬透层的深度（又称有效淬硬深度）的距离作为淬透层深度。钢的淬透性钢的淬硬性钢的淬硬性是指淬火后马氏体所能达到的最高硬度，淬硬性主要决定于马氏体的碳含量。第二节结构钢的淬透性钢的顶端淬火试验生产中也常用临界淬火直径表示钢的淬透性。所谓临界淬火直径，是指圆棒试样在某介质中淬火时所能得到的最大淬透直径（即心部被淬成半马氏体的最大直径），用Do表示。在相同冷却条件下，Do越大，钢的淬透性越好。临界淬火直径高强螺栓柴油机连杆齿轮淬透的钢回火后可获得高的强度和屈强

3、比，高的断裂韧性KIC值，冲击韧性值以及低的FATT50（℃）。淬透后的钢性能优越研究钢的淬透性的重要意义淬透层深度视零件的工作条件而定零件类型工作条件淬透程度的差异螺栓、销钉等全截面受力淬透轴类零件等表面应力大，中心应力小。不淬透网带式淬火炉淬透性相当的调质钢，可相互代用（教材P43）（1）淬透性大的工件易淬透，组织和性能均匀一致；（2）淬火性大的工件在淬火时，可选用冷却能力较小的淬火介质以减小淬火应力。（3）对受力大而复杂的工件，为确保组织性能均匀一致，可选用淬透性大的钢。（4）当要求工件表面硬度高，而心部韧性好时

4、，可选用低淬透性钢。淬透性的应用合金元素对淬透性的影响钢中常见的合金元素对增大淬透性的能力为：B＞Mn＞Mo＞Cr＞Si＞Ni，其中C元素也能增加淬透性，而且它决定了钢的淬硬性。增大淬透性，以合金元素完全溶于奥氏体中为前提，若以碳化物形式存在，则情况相反。合金元素增加淬透性的能力（1）强、中、弱、非碳化物形成元素的配合添加，如Cr－Ni－Mo－V等。（2）对淬透性要求不高的合金，可采用单一合金元素加入，如40Cr。合金元素增加淬透性的多元少量原则显然，合金钢的淬透性一般大于碳钢。第三节调质钢1）调质钢（淬火高温回火）2

5、）弹簧钢（淬火中温回火）3）轴承钢（淬火低温回火）4）超高强度钢（淬火低温回火）5）渗碳（氮）钢（化学热处理）6）易削钢（一般供应或正火状态）钢种分类(根据热处理原理）淬火得到的马氏体组织经高温回火后，得到在α相基体上分布有极细小的颗粒状碳化物，即回火屈氏体或回火索氏体组织。调质钢的组织根据不同合金元素和回火工艺的差异，组织上区别主要是基体α相是否完全再结晶和碳化物颗粒聚集长大的程度。合金元素对调质钢的影响发展历程举例40→40Mn→40CrMn→40CrMnSi40→40Cr→40CrNi→40CrNiMo低淬透性中

6、淬透性高淬透性前提调质钢的强度取决于α相的强度碳化物的弥散强化作用Si、Mn、Ni：溶于α相起固溶强化作用；其中Mn、Ni可降低韧-脆转化温度，而Si则升高韧-脆转化温度。C元素（0.3～0.5％）：保证有足量碳化物存在，以获得比较高的强度。Cr、Mo、W、V：阻碍碳化物在高温回火时聚集长大和α相再结晶。P元素：类似Si，升高韧-脆转化温度，降低冲击韧性。在高温回火后的冷却速度严重影响钢的韧-脆转变温度。冷却速度越慢，室温冲击韧性越低，韧-脆转化温度越高，这成为高温回火脆性。合金调质钢的高温回火脆性Cr-Ni调质钢经6

7、50℃回火后不同冷却速度下的室温冲击韧性冷却方式炉冷空冷油冷水冷室温冲击值/J9.423.559.874.6高温回火脆性举例（一）高温回火脆性举例（二）高温回火脆性的原因及解决办法主要原因：钢中的杂质元素P、Sn等，在原奥氏体晶界的平衡偏聚引起晶界脆化。措施：（1）在回火最高温度保温后快冷，可消除脆化倾向。（2）通过添加Re、Mo、W、Ti等可降低高温回火脆性，这对长期在450～550℃范围工作的部件尤为重要。第四节低温回火状态下使用的结构钢淬火低温回火得到的中碳、低碳马氏体发挥了过饱和α相中的固溶强化，ε-Fe2.4

8、C与基体共格产生的沉淀强化及马氏体相变的冷作强化。低温回火钢的显微组织及力学性能其中回火马氏体的强度依赖于固溶在马氏体α相中的碳。碳含量越高，马氏体强度越高，但韧性下降。合金元素的主要作用是提高钢的淬透性，保证得到马氏体组织。W(C)<0.3%,淬火后马氏体的微观结构为位错型的板状马氏体，具有高的强度和良好的韧性。低碳马氏体结构钢