《金属材料学实验》2-机械零件用钢的显微组织观察.pptx

机械零件用钢的显微组织观察;实验目的;定义：机械制造结构用钢，是用于制造各种机械零件的钢种。

机器零件用合金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上发展起来的，如各种齿轮零件、轴（杆）类零件、弹簧、轴承及高强度结构件等。广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、电站设备、飞机及火箭等装置上。

主要是承受拉伸、压缩、扭转、剪切、弯曲、冲击、疲劳、摩擦等力的作用，或者是它们中的多种载荷的交互作用。服役环境是大气、水和润滑油，温度在-50℃~+100℃范围之间。机器零件要求结构紧凑、运转快速准确以及零件间有合适的公差配合等。由此便决定机器零件用钢在性能上要求与工程构件用钢有所不同。

机器零件用钢通常以力学性能为主，工艺性能为辅。;机器零件用钢对力学性能要求通常是多方面的，即不但要求强度和韧性以保证机器零件体积小、结构紧凑及安全性好，而且还要求有良好的疲劳性能与耐磨性等。因此对机器零件用钢必须进行热处理强化以充分发挥钢材的性能潜力，所以机器零件用钢的使用状态通常为淬火加回火态，即强化态。

机器零件用钢钢种：

渗碳用钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢、氮化用钢、低

碳马氏体钢、超高强度钢、低淬透性钢、耐磨钢、易切削钢

等。;渗碳钢

化学成分特点:低碳（含碳量一般为0.12%~0.25%），加入合金元素Cr、Mn、Ni、Si、B等以提高淬透性，加入少量强碳化物形成元素V、Ti、Mo、W等阻止奥氏体的晶粒长大

受力特点：要求表面具有高硬度，而心部则要求具有足够的强度和韧性，“表硬里韧”。

热处理特点:930℃左右渗碳+淬火+低温回火。

组织：表面显微组织为回火马氏体+均匀细小分布的粒状碳化物，而心部则保持足够的韧性。心部组织因钢种而异。

典型钢种牌号：15#、20#、18Cr2Ni4W、20CrMnTi

用途：齿轮、凸轮、活塞、销;渗碳钢;渗碳钢;渗碳钢;渗碳钢;渗碳钢;渗碳钢;15钢930℃天然气渗碳6小时，随后水淬

C：0.10~0.20%；Si：0.17~0.37%；Mn：0.35~0.60%；S≤0.045%;P≤0.045%;Cr≤0.35%；Ni≤0.30%

;15钢渗碳水淬表层为针状马氏体+碳化物+残余奥氏体（少量）;15钢渗碳水淬过渡层为板条??氏体

;15钢渗碳水淬心部组织为铁素体+低碳马氏体

;18Cr2Ni4W渗碳组织

C:0.13～0.19;Si:0.17～0.37;Mn:0.30～0.60;S≤0.025;P≤0.025;Cr:1.35～1.65;Ni:4.00～4.50;W:0.80～1.20

;18Cr2Ni4W渗碳组织表层为细针马氏体+碳化物

;18Cr2Ni4W渗碳组织

C:0.13~0.19;Si:0.17~0.37;Mn:0.30~0.60;S≤0.025;P≤0.025;Cr:1.35~1.65;Ni:4.00~4.50;W:0.80~1.20

;调质钢：

化学成分特点:中碳（含碳量一般为0.3~0.5%），加入Cr、Mn、Si、Ni、B等以提高淬透性，加入Mo、W来防止回火脆性。

受力特点：要求较高的强、韧、塑性配合以外，要求某些部位（如轴类零件的轴颈或花键部分）有良好的耐磨性

热处理特点:淬火+高温回火。

组织：获得回火索氏体组织，具有良好的综合力学性能即具有较高的强度和塑性。

典型钢种牌号：45#、40Cr、40CrMnMo、38CrMoAl

用途：一般用作各种负荷较大的齿轮和轴类零件，重要的螺栓等。;45#850℃油淬600℃回火回火索氏体

C0.37~0.44;Si0.20~0.40;Mn0.50~0.80;Cr0.60~0.90;Mo0.15~0.25;Ni1.25~1.75;40CrNiMo850℃油淬600℃回火回火索氏体

C:0.37~0.44;Si:0.20~0.40;Mn:0.50~0.80;Cr:0.60~0.90;Mo:0.15~0.25;Ni:1.25~1.75;40Cr淬火组织马氏体

C:0.37~0.44;Si:0.17~0.37;Mn:0.50~0.80;Cr:0.80~1.10;Ni:≤0.030;P:≤0.035;S:≤0.035;Cu:≤0.030;弹簧钢

化学成分特点:碳含量较高（碳素弹簧钢0.6~0.9%；合金弹簧钢0.45~0.74%），Si和Mn是弹簧钢中经常采用的合金元素。

受力特点：应力状态比较复杂，特别是弯曲和扭转应力的作用。

热处理特点:淬火+中温回火。

组织：获得回火屈氏体组织，具有很高的屈服强度和弹性极限，并有一定的塑性和韧性。

典型钢种牌