机械工程材料6-2概要.ppt

一、 刃具钢 * §6-1合金结构钢 五、 弹簧钢 （一）弹簧对性能的要求 板簧 ：承受弯曲、剪切应力和微动磨损 螺旋弹簧 ：承受扭转、剪切应力 弹簧主要有螺旋弹簧和板簧两种，它是利用弹性变形来储存能量、缓和振动和冲击的，承受的载荷也属于变动载荷。 1.受力分析 §6-1合金结构钢 2.失效形式：主要是疲劳断裂。 ※ 较高的弹性极限 ※ 高的疲劳强度 ※ 具有足够的韧性 ※ 一定的淬透性 ※ 耐热性和耐蚀性 3.对弹簧的性能要求 §6-1合金结构钢 (二)弹簧钢的化学成分 (1)提高淬透性 Si、Mn、Cr (2)强化铁素体 Si、Mn、Cr (3)提高回火稳定性 Cr、V (4)提高高温强度 Cr、V 2.合金元素 合金弹簧钢中主要含有Si、Mn、Cr、V等 主要作用 1.含碳量（WC） 采用较高的含碳量保证高弹性极限和疲劳强度。 碳素钢： WC 0.6%~0.75% 合金钢： WC 0.46%~0.70% §6-1合金结构钢 (三)常用弹簧钢 65Mn钢中锰含量为0.90%～1.20%，属于较高 锰含量的优质碳素结构钢，这类钢淬透性较好， 强度较高，但有脱碳敏感性、过热倾向和回火 脆性，淬火时容易开裂。 55Si2Mn、60Si2Mn属于硅锰弹簧钢，由于硅含 量较高，可显著提高弹性极限和回火稳定性。 55SiMnMoV为新钢种，有更好的淬透性和更高 的强度，可替代55CrVA钢制造大截面汽车板簧 和重型车、越野车的板簧。 §6-1合金结构钢 (四)弹簧的生产工艺路线 1.热轧弹簧钢 淬火+中温（460℃~540 ℃ ）回火，得到回火屈氏体 材料选择（p182表7-7） 热处理 65Mn：淬透性好，强度高，但有脱碳敏感性、 过热倾向和回火脆性，淬火时易开裂。 硅锰弹簧钢如55Si2Mn、60Si2Mn，硅含量高， 提高弹性极限和回火稳定性。 §7-1合金结构钢 回火T §6-1合金结构钢 板簧加工路线 （1）淬火加热温度为830~880 ℃ ，加热时不容许脱碳，以免降低钢的疲劳强度，严格控制炉内气氛，缩短加热时间。 注意： （2）弹簧热处理后要进行喷丸处理，使其表面强化，并且使表层产生残余压应力，提高弹簧的疲劳寿命。 →喷丸 扁钢剪断 →加热压弯成型后淬火 →中温回火 →烤漆 §7-1合金结构钢 板簧加热炉 板簧淬火线 板簧回火炉 板簧喷丸机 板簧疲劳试验机 板簧烤漆线 §6-1合金结构钢 2.冷拉（轧）弹簧钢 材料选择 碳钢（65、65Mn、75）或合金钢（ 55Si2Mn、60Si2Mn ） 制造过程 （1）“索氏体化”：奥氏体化后在500 ℃~550 ℃ 的铅浴中等温处理得到索氏体组织（加少 量屈氏体）。 （2）冷拉成细丝或冷轧成薄带。 （3）加工成型后进行去应力退火。 §6-1合金结构钢 六、 滚动轴承钢 （一）滚动轴承工作条件及性能要求 （1）内圈 （2）外圈 （3）滚动体 （4） 保持架 （1）、（2）、（3）均为滚动轴承钢 保持架为低碳钢（球轴承）和有色金属（滚柱轴承） §6-1合金结构钢 2、对于尺寸较大的轴承，承受的力也很大，并且 还会有一定的冲击 1、高的接触应力 （可高达3000~3500MPa）并且有滚动和滑动 →表面具有高硬度、耐磨性和接触疲劳强度 选材：高碳钢 失效形式: 磨损和接触疲劳 选材：渗碳钢 失效形式: 断裂 →大的轴承要有较高的韧性 §6-1合金结构钢 （二）滚动轴承钢的化学成分 1、0.95%~1.1%C 2、0.4%~1.65%Cr 淬透性和耐磨性（Fe，Cr）3C 3、0.45%~0.75%Si 0.95%~1.25%Mn 提高淬透性 4、P0.025% S0.025 % 减少夹杂物，提高疲劳寿命 GCr9 GCr15 GCr9SiMn GCr15SiMn 常用钢号 淬透性增加 §6-1合金结构钢 （三）滚动轴承钢的热处理 目的：如果终锻温度比较高和锻造后冷却速度比较慢，会出现网状碳化物的缺陷。这种网状碳化物在球化退火时不易被消除，需要在球化退火前用正火工艺进行消除。 1.正火和球化退火 （1）正火 900~950℃ 空冷或风冷 §6-1合金结构钢 目的： a、便于切削加工 207~229HBS b、 为淬火作组织准备 粒状珠光体在加热时渗碳体不容易溶解，得到?C=0.45%~0.6%的A+Fe3C，Fe3C呈细小球状均匀分布在A的基体上，A晶粒非常细小，淬火后得到隐针M和均匀分布在M上的未溶碳化物，硬度、接触疲劳强度和耐磨性都很高。 （2）球化退火 780