第1-3节 结构钢易切削钢渗碳钢.ppt

* 第五章 结构钢 第一节 低合金结构钢 第二节 易切削钢 第三节 渗碳钢 第四节 调质钢 第五节 弹簧钢 第六节 滚动轴承钢 第一节 低合金结构钢 又称普低钢，是普通碳素结构钢加上少量合金元素形成。 1、合金元素以 Mn为主（国外以Cr、Ni为主）， 最高锰含量可达1.8%，并辅以少量的V、Ti、 Mo、Nb、B等元素。 一、低合金结构钢的合金化特点 Mn 固溶强化，强化铁素体 V、Ti、Nb、RE 细化晶粒、弥散强化 Cr、Ni、Mo 提高淬透性 P、Cu 提高抗大气的腐蚀性 3、部分钢中加入少量稀土元素，以减少钢中有害 杂质的影响，改善夹杂物的形状和分布，提高 钢的工艺性能和力学性能。 4、碳含量一般低于0.2%，以保证良好的焊接性、 冷成型性和低温韧性。 5、对S、P含量要求不太高，可使用平炉或转炉生 产，十分经济。 16Mn 中低压力容器、桥梁、船舶、建筑结构 12Mn 低压锅炉、低温机器零件、船舶、油罐 15MnVN 中压锅炉、石油、化工机械 14MnMoV（Re） 高压锅炉 14MnVTiRE 大型焊接结构，如铁路、大型巨轮用钢 三、常见牌号及其应用 第二节 易切削钢 一、性能特点 易切削钢具有良好的切削加工性能，但力 学性能相对较低，一般不进行热处理。适合于 批量大，但对性能要求不高的零件。 易切削钢是在低碳、中碳或高碳的钢中加一种 或几种合金元素，以改善钢的切削加工性能。 二、对合金化和组织要求 碳和锰能够改善切削性能，但如果碳锰含量 过高，切削性能反而变差。加入S、Pb、Ca等元 素可使钢的切削性能得到改善，其中S、Pb是使用 最为广泛的元素。易切削钢主要是S系和Pb系两种。 铁素体组织的材料对刀具的摩擦最小，然后按 照球状珠光体、片状珠光体、珠光体-索氏体、屈 氏体而依次增大。 三、常用的易切削结构钢及应用 Y12、Y15、Y20 螺栓、螺帽、小轴、销子等小零件 Y30、Y40、Y40Mn 高强度螺栓和机床丝杠、光杠 第三节 渗碳钢 一、渗碳钢的化学成分及热处理特点 渗碳钢广泛用于承受较强烈的冲击和磨损的场 合，如汽车、拖拉机变速箱齿轮、内燃机凸轮、活塞销等零件。 （一）化学成分 固溶强化、提高淬透性。 渗碳件心部经淬火低温回火后得到低碳回火马氏体，具有较高强度和韧性，综合力学性能好。 2、主加元素Mn、Cr 1、含碳量 0.10%~0.25 % 3、辅加元素W、Mo、V、Ti 含量分别小于1.2%、 0.6%、0.4%、0.1% 提高强度和韧性，提高淬透性。 防止渗碳时晶粒长大，细化晶粒；提高淬透性。 4、Ni 4.5% 二、热处理特点 渗碳+淬火+低温（160~200℃）回火 二、常用渗碳钢及用途 1、低淬透性钢 15、20、15Cr、20Cr、15Mn、20Mn 2、中淬透性钢 20CrMnTi、20CrMnMo、20MnVB、12CrNi3A 特点：合金元素总量4%，淬透性（临界直径25~60mm）和力学性能较高。 应用：承受中等冲击载荷的耐磨零件，如汽车、拖拉机变速箱齿轮、联轴节、齿轮轴、花键套轴等。 特点：价格低、淬透性低、心部强度低。 （水淬临界直径20~35mm） 应用：受力不大、对心部强度要求不高的小型零件，如凸轮轴、活塞销、小齿轮。 3、高淬透性钢 12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、 20Cr2Ni4A 特点：合金元素总量7.5%，淬透性（临界直径大 于100mm）高，淬火后残余奥氏体含量高。 应用：重载和强烈磨损的大型零件，如航空发动机变速齿轮、高速柴油机曲轴等。 三、应用举例 以20CrMnTi合金渗碳钢制造的汽车变速齿轮 为例，说明其热处理方法的选定和工艺的安排。 技术要求：渗碳层厚度1.2～1.6mm，表面碳浓度 为1.0%，齿顶硬度58～60HRC，心部硬度30～ 45HRC。 锻造→正火→加工齿轮→渗碳→预冷淬火、 低温回火→喷丸→磨齿（精磨） 1、工艺路线 2、热处理的作用 改善锻造状态的不正常组织，以利于切削加工。 （1）正火 20CrMnTi钢的渗碳温度为920℃左右，经查手册得 知渗碳层厚1.2～1.6mm时所需渗碳时间为6～8h。 目的是获得高碳，保证淬火后获得高硬度、高耐磨性。 （2）渗碳 （3）淬火及低温回火 自渗碳温度预冷到870～880℃直接油淬，再经 200℃低温回火2～3h。 淬火：提高表面的硬度和耐磨性，保证心部具有高的强度和足够的冲击韧性 。 低温回火：减小淬