工程材料学(第3章 机器零件用钢).ppt

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：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。 3.3.2 氮化钢 服役条件： 有些零件工作时载荷不大，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高的精度。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铬钼铝钢 。 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900~1000HV。仅要求高疲劳强度的零件，可采用不含铝的CrMo型氮化钢，如5CrMo、40CrV、40Cr等，其氮化层的硬度控制在500~800HV。 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，同时也为获得好的氮化层作组织准备。 合金元素对氮化层深度和表面硬度的影响 （550℃氮化24h） 思考题: 某精密镗床主轴用38CrMoAlA钢制,某重型齿轮铣床主轴用20CrMnTi制造,某普通车床主轴用40Cr钢制造.试分析比较说明它们各自应采用什么样的热处理工艺及最终的组织和性能特点 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，表面硬化而心部仍 然保持较高的塑性和韧度； 表面局部加热，零件的淬火变形小； 加热速度快，可消除表面脱碳和氧化现象； 在表面形成残余压应力，提高疲劳强度。 与渗碳相比，感应加热淬火工艺常用于轻负 荷工件或需要局部淬硬的轴类零件，其耐磨性 和疲劳抗力不如渗碳工艺。 概念 是指淬透性比一般碳素钢的淬透性还要低 专门用于中、小模数（m=3~8）的齿轮 应用 特点 得到沿着轮廓分布硬化层 → “仿形硬化” 感应加热淬火钢主要有中碳低淬透性调质 钢和低淬透性钢。这里介绍低淬透性钢 硬化层分布(右为仿形硬化) 降低钢淬透性措施:↓Mn、Si; 加入Ti 国家标准有55 Ti 、 60 Ti 、 70 Ti等. 3.4 高锰耐磨钢 一、高锰铸钢的化学成分及性能 特点：高碳、高锰。铸件使用。 常用高锰铸钢为ZGMn13型。铸态组织一般是 奥氏体、珠光体、马氏体加碳化物复合组织，力 学性能差，耐磨性低，不宜直接使用。经过水韧 处理（即固溶处理）后的显微组织是单相奥氏 体，软而韧。 二、高锰钢的热处理 1、水韧处理加热T应＞Acm，一般为1050 ~ 1100℃，在一定保温时间下，K全部溶入A中 2、高锰钢导热性较差，仅为碳素钢的1/4~ 1/5，热膨胀系数比普通钢大50%，而且铸件尺 寸往往又较大，所以要缓慢加热，以避免产生 裂纹； 3、铸件出炉至入水时间应尽量缩短，以 避免碳化物析出。冷速要快，常采用水冷。 水冷前水温不宜超过30℃，水冷后水温应小 于60℃； ？ ？ 4、水韧处理后不宜再进行250~350℃的回 火处理，也不宜在250~350℃以上温度环境中 使用。 ？ ？ 三、高锰钢的耐磨性及应用 耐 磨 机 理 大形变在A基体中产生大量层错、 形变孪晶、ε和α马氏体而硬化。表面 硬度从原来200HB左右可↑到500HB以 上，硬化深度可达10~20mm，而心部仍 保持A，所以能承受较大冲击载荷而不 破裂。在表层逐渐被磨掉的同时，硬化 层不断地向内发展 ━━ “前赴后继”。 在低应力和低冲击载荷下，耐磨性往 往不一定好。 应 用 广泛应用于承受大冲击载荷、 强烈磨损的工况下工作的零件，如 各式碎石机的衬板、颚板、磨球， 挖掘机斗齿、坦克的履带板等。 保险箱 ? 思 考 题 高锰钢经水韧处理能得到全部A， 而缓冷却得到大量M。为什么? 3.5 零件材料选择基本原则一、选择材料的基本原则 1、材料使用性能要求 → 最大限度发挥材料潜力 2、材料的工艺性能 → 加工工艺性能良好