调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢讲述.ppt

工程材料及热成形技术基础 主讲人： 机械零件结构钢在淬火高温回火（调制处理）后具有良好的综合机械性能，有较高的强度，良好的塑性和韧性。这一类钢称作调质钢。 一般用这类钢制作的零件要求具有很好的综合机械性能，即在保持较高的强度的同时又具有很好的塑性和韧性； 各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢。 调质钢 调质钢：经淬火加高温回火而使用的结构钢 组织特点：回火索氏体 性能特点：综合机械性能好 组织特点：回火索氏体 性能特点：综合机械性能好 回火索氏体：是马氏体于回火时形成的，其为铁素体基体内分布着碳化物（包括渗碳体）球粒的复合组织。它也是马氏体的一种回火组织，是铁素体与粒状碳化物的混合物。此时的铁素体已基本无碳的过饱和度，碳化物也为稳定型碳化物。常温下是一种平衡组织。 1、化学成分特点 调质钢，一般是指含碳量在0.25-0.5%的中碳钢 合金元素作用为： ① 提高淬透性：Mn、Si、Cr、Ni、B ② 强化铁素体：Mn、Si、Cr、Ni ③ 细化晶粒：Ti、V ④ 防止第二类回火脆性：W、Mo 2.调质钢的热处理特点 工艺路线： 下料 锻造 预备 热处理 粗加工 调质 装配 精加工 预备热处理：正火或完全退火 改善性能（~HB220) 改善组织（细小S） 为提高表面耐磨性，调质后可进行表面感应加热淬火及低温回火或氮化。 回火温度与调质钢综合机械性能的关系 当调质钢淬火成马氏体，在450～650℃温度范围内回火时，随着回火温度的升高，硬度、抗拉强度，屈服强度等不断降低，而延伸率、断面收缩率及冲击韧性等不断上升。 弹簧钢 弹簧钢：是指由于在淬火和回火状态下的弹性，而专门用于制造弹簧和弹性元件的钢。 高的强度（屈服强度，弹性极限，屈强比） 良好的塑性和韧性 优良的表面状态和疲劳性能 均匀性、稳定性（弹减抗力） 良好的淬透性、耐蚀性，不易脱碳 性能特点： 化学成分特点： 中、高碳，一般碳素弹簧钢的碳含量为0.6-0.9%，合金弹簧钢的碳含量为0.5-0.7%。 按照其化学成分分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢。 合金元素作用： ① 提高淬透性、强化铁素体：Mn、Si、Cr ②? 细化晶粒：V 热处理特点： 弹簧成形工艺不同，热处理特点也不同。 减震弹簧 弹簧片 汽车板簧 螺旋弹簧 ⑴ 热成型弹簧： 弹簧直径或簧板厚度大于10mm时，常采用热态下成形，即将弹簧钢加热至比正常淬火温度高50-80℃热卷成形，然后利用余热淬火、中温回火，获得回火托氏体（也称回火屈氏体），硬度为40-48HRC。 ⑵ 冷成型弹簧： 弹簧直径或簧板厚度小于10mm时，常用冷拉弹簧钢丝或弹簧钢带冷卷成形。这种钢丝冷卷弹簧只需进行一次200-300℃的去应力退火，使弹簧定型即可。 冷拔 冷成型 定型处理 弹簧的表面质量： 板簧喷丸处理示意图 弹簧的表面质量对其寿命影响很大。 提高表面质量的方法： ① 防止表面脱碳； ② 避免表面缺陷； ③ 进行喷丸处理，使表面产生压应力。 C：主要强化元素。含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，塑性和冲击韧性降低。对钢的强度贡献最大的元素, 也是影响弹减抗力最大的元素。 Si：固溶强化。能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，能提高钢的回火稳定性、弹减抗力。 Mn：提高淬透性，固溶强化。 Cr：提高淬透性，阻止Si-Cr钢球化退火的石墨倾向，减轻脱碳倾向。 Ni：改善韧性，提高淬透性，抑制腐蚀环境下蚀坑的萌生和扩展。 S,P：一般是有害元素，P增加冷脆性，S增加热脆性。 Cu：能提高强度和韧性、腐蚀性能。缺点是增加热脆性。 合金元素的作用60Si2MnA（合金） 强度较高，但淬透性较低、淬火变形大，抗松弛性能和耐蚀性能差。 多用作弹簧钢丝。适宜于制造截面较小(φ15mm)、工作温度较低(120℃)的弹簧。 典型成分1 70钢（碳素） 统一数字代号 牌号 化学成分（质量分数）/% C Si Mn Cr Ni Cu P S 不大于 U20702 70 0.62~0.75 0.17~0.37 0.50~0.80 ≤0.25 0.25 0.25 0.035 0.035 典型成分2 60Si2MnA（合金） 用量最大的弹簧钢。淬透性好，具有较高的强度和弹性极限、较高的屈强比、抗松弛能力及回火稳定性。但脱碳倾向大，冷变形塑性低。 主要用于250℃以下工作的厚度小于10mm、 φ25mm的各种板簧、螺旋弹簧、安全阀弹簧、减振弹簧、仪表弹簧等。 统一数字代号 牌号 化学成分（质量分数）/% C Si Mn Cr Ni Cu P S 不大于 A11603 60Si2MnA 0.56~0.64 0.60~2.00 0.70~1.00 ≤0.35 0.35 0.25 0.