机器零件用钢分解.ppt

第4章 机器零件用钢 概念:机器零件用钢是指…… 根据钢的生产工艺和用途，可分为：调质钢、低碳马氏体钢、超高强度结构钢、渗碳钢、氮化钢、弹簧钢、轴承钢和易削钢等。 4.1 概述 机械零件用钢的性能要求 结构钢的淬透性 机械零件用钢的合金化特点 含碳量的选择和回火温度的确定 零件材料和工艺选择途径 1、具有良好的力学性能（强调强度与韧性配合） 不同零件，对钢强、塑、韧、疲劳、耐磨性等有不同要求。 4.2结构钢的淬透性 四、含碳量的选择和回火温度的确定 §3.2调质钢 一、组织性能特点 F基体＋均匀粒状K 组织均匀，↓裂纹的形成，↑塑性、韧性 F晶粒细小，Tk↓ 性能:抗拉强度1000Mpa,屈服800Mpa,延伸率9-15%,断面收缩率50%,ak=60-120J/cm2 , Tk≤-40℃。 二、化学成分 碳含量：中碳0.25%～0.5%，多为0.4%左右，以保证调质处理后优良的强度和韧性的配合。 合金元素：主加Mn、Si、Cr、Ni、B等，辅加Mo、W、V。 作用：↑淬透性；固溶强化；防止第二类回火脆性；↓d 。 三、常用调质钢及热处理 在机械制造工业中，调质钢是按淬透性高低来分级的。 调质钢的热处理 预先热处理：主要目的是保证零件的切削加工性能，依据其碳含量和合金元素的种类、数量不同，可进行正火、退火处理甚至正火＋高温回火处理。 对于中碳钢→加热到Ac3以上正火 对于合金含量少的→加热到Ac3以上完全退火→↓d、↓带状程度 对于合金含量高的→正火(有M) +高温回火→↓硬度 最终热处理： 通常: 淬火＋高温回火 500～650℃ 特殊(要求强度高):中温回火 400～450℃ 低温回火 200～250℃ 下料→锻造→预备热处理→机加工(粗加工)→调质→机加工(半精加工)→表面淬火或氮化→精加工。 四、调质零件用钢的发展动向 低碳马氏体钢 高密度位错的板条M 如：石油钻机提升系统的吊环、吊卡等 中碳微合金化非调质钢：在中碳钢（wc =0.30%～0.50%）中加入微量V、Ti、Nb等强化物形成元素。作用？ 按用途分两大类：直接切削（控轧控冷）和锻造（控锻控冷）。 优点：简化工序、节约能源、↓成本 高强度化:1300MPa级高强度螺栓(耐沿迟断裂) §3.3 弹簧钢 一、组织性能要求 二、化学成分 碳：wc＝0.6%-0.9%（碳素弹簧钢） wc＝0.45%-0.70%（合金弹簧钢） 较高的碳含量可保证高的弹性极限和疲劳极限 合金元素：主加Si、Mn、Cr等，辅加Mo、W、V等 2、冷成型弹簧 60Si2Mn钢原始组织,30.7HRC 60Si2Mn钢870℃淬火（油），62HRC 60Si2Mn钢870℃淬火（油），450℃回火1h, 42HRC §3.4 表面强化态钢 Cr 、 Mo 、W 、Ti 、V、 Mn （K形成元素）使表层碳含量增多；降低层深和渗速； Si、Ni、Co、Al等（非K形成元素）使表层碳含量减少；增加层深和渗速。 20CrMnTi： §3.5 滚动轴承钢 一、滚动轴承钢的工作特点及性能要求 滚动轴承由内、外圈和滚动体（珠、柱、锥、 针）及保持器组成。 GCr15钢1200℃×5分加热淬火 思考题 例题1. 现制造一汽车传动齿轮，要求表面高硬度 （58～62HRC）、高耐磨、高接触疲劳强 度，心部具有良好的韧（29~45HRC）。 1) T10钢水淬＋160℃回火，组织为M回火＋θ。 工艺分析：只满足表层，不能满足心部性能。 2) 45钢调质＋表面淬火＋160℃回火。 工艺分析：调质得到S回，心部性能一般满足 表面淬火+ 160℃回火得到M回 ，硬度只有 HRC56 ,不合要求 。 3) 20CrMnTi钢 渗碳＋淬油＋160℃回火（渗碳表 层C％≌0.8～1.0％） 分析：表层组织为：M回＋合金碳化物＋A’少 硬度62HRC 心部组织为：M回＋F，硬度40～43HRC , 强韧性好。 无论表层、心部都能满足性能要求，故选工艺3。 例题1:速度较大或中度载荷下工作的小齿轮，外部硬度要求较高（50～55HRC）选: (1) 45钢调质处理，后高频加热水淬160～180℃回火。 -不正确，因为该齿轮不要求整体综合性能好. (2) 40CrNiMn钢高频加热，油淬，160～180℃回火。 -不正确，因为齿轮尺寸较小没有必要选高淬 透性钢.