第3章机械制造结构钢

《第3章机械制造结构钢》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章机械制造结构钢（189页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、主要内容主要内容u 概述概述u 调质钢调质钢 u 非调质机械结构钢非调质机械结构钢 钢钢u 低碳马氏体钢低碳马氏体钢合金渗碳钢合金渗碳钢u 氮化钢、氮化钢、 低淬透性钢低淬透性钢u 耐磨钢耐磨钢u 零件材料选择基本原则与思路零件材料选择基本原则与思路基本要求： l了解各类钢的服役条件、对钢的基本性能要了解各类钢的服役条件、对钢的基本性能要求。求。 l掌握常用调质钢、弹簧钢、渗碳钢、滚动轴掌握常用调质钢、弹簧钢、渗碳钢、滚动轴承钢等的典型牌号。承钢等的典型牌号。 重点：l各类钢的化学成分特点、合金元素的作用、各类钢的化学成分特点、合金元素的作用、强韧化机制及热处理特点。强韧化机制及热处理特点。

2、教学要求教学要求机械制造结构钢是指用于制造各种机械零件（轴、齿轮、紧固件、轴承等）的一类钢种,也称机器零件用钢。拨叉拨叉变速齿轮变速齿轮变速箱变速箱连连 杆杆 轴轴 电气机车大轴电气机车大轴 磨床主轴磨床主轴 汽轮机转子汽轮机转子 汽轮机转子汽轮机转子 （AETC公司）公司） 叶轮、转子叶轮、转子 某军舰汽轮机主轴某军舰汽轮机主轴 齿轮齿轮曲轴曲轴汽车万向节汽车万向节连杆连杆弹簧弹簧拉力弹簧拉力弹簧离合器弹簧离合器弹簧蝶形弹簧蝶形弹簧板弹簧板弹簧滚珠滚珠滚珠轴承滚珠轴承履带履带破碎机颚板破碎机颚板挖掘机斗齿挖掘机斗齿一、工作条件与性能要求一、工作条件与性能要求反复载荷反复载荷较高的疲劳强度。较

3、高的疲劳强度。短时超负荷短时超负荷较高的区服强度、抗拉强度以及较高的较高的区服强度、抗拉强度以及较高的断裂抗力。断裂抗力。相对滑动或滚动相对滑动或滚动耐磨性及接触疲劳强度。耐磨性及接触疲劳强度。形状复杂形状复杂较高的韧性、低的缺口敏感性。较高的韧性、低的缺口敏感性。良好的切削加工性能、热处理工艺性能、一定的耐腐良好的切削加工性能、热处理工艺性能、一定的耐腐蚀性能蚀性能二、成分与合金化二、成分与合金化 主要有主要有 C C素素和和合金合金亚共析钢亚共析钢； 合金元素合金元素Cr、Mn、Si、Ni、Mo、W、V、B等。等。 提高钢的淬透性提高钢的淬透性影响钢的力学性能。影响钢的力学性能。 含碳量的

4、选择和回火温度的确定含碳量的选择和回火温度的确定影响零件的使用性影响零件的使用性能和寿命。能和寿命。 提高钢的切削加工性提高钢的切削加工性加工成型性能。加工成型性能。 提高钢的淬透性提高钢的淬透性影响钢的力学性能。影响钢的力学性能。 马氏体相变及其随后的回火是综合利用了固溶强化、马氏体相变及其随后的回火是综合利用了固溶强化、晶界强化、位错强化和第二相强化，晶界强化、位错强化和第二相强化，获得马氏体成获得马氏体成为钢的重要强化手段。为钢的重要强化手段。 对于淬火高温回火钢来说，尽管马氏体和非马氏体对于淬火高温回火钢来说，尽管马氏体和非马氏体组织经高温回火后的硬度相近，但非马氏体组织使组织经高温回

5、火后的硬度相近，但非马氏体组织使钢的塑性和韧性，特别是冷脆倾向明显变差，并降钢的塑性和韧性，特别是冷脆倾向明显变差，并降低钢的疲劳强度。低钢的疲劳强度。机器零件必须具备足够淬透性。机器零件必须具备足够淬透性。 大截面尺寸零件，合金元素增加淬透性作用更显著。大截面尺寸零件，合金元素增加淬透性作用更显著。二、成分与合金化二、成分与合金化二、成分与合金化二、成分与合金化 含碳量的选择和回火温度的确定含碳量的选择和回火温度的确定影响零件的使用性影响零件的使用性能和寿命。能和寿命。 回火温度的确定决定钢的最后组织状态，回火工艺在回火温度的确定决定钢的最后组织状态，回火工艺在某种程度上决定了零件的使用性能

6、和寿命。某种程度上决定了零件的使用性能和寿命。 为了保证钢有较好的耐磨性和接触疲劳强度，钢淬火为了保证钢有较好的耐磨性和接触疲劳强度，钢淬火后应进行低温回火。后应进行低温回火。 马氏体的硬度与钢中含碳量有关，随着钢中含碳量的马氏体的硬度与钢中含碳量有关，随着钢中含碳量的增多，马氏体的硬度也随之提高。增多，马氏体的硬度也随之提高。二、成分与合金化二、成分与合金化 提高钢的切削加工性提高钢的切削加工性加工成型性能。加工成型性能。 常用改善钢的切削加工性能的合金元素有：常用改善钢的切削加工性能的合金元素有：S、Pb、Ca、Te（碲）、（碲）、Se（硒）（硒） MnS、CaS、MnTe、PbTe、Mn

7、Se、PbSe等等 一般认为，当钢的硬度为一般认为，当钢的硬度为179229HBW时，其切削性时，其切削性能最佳。能最佳。 低碳钢，采用正火处理，提高片状低碳钢，采用正火处理，提高片状P数量，改善切削数量，改善切削性能；高碳钢，球化处理，使硬度降低。性能；高碳钢，球化处理，使硬度降低。n 四种基本强化形式四种基本强化形式 位错强化位错强化 细晶强化细晶强化 固溶强化固溶强化 沉淀强化沉淀强化n 马氏体强化马氏体强化 位错强化位错强化 + + 固溶强化固溶强化 + + 沉淀强化沉淀强化 （ + + 细晶强化）细晶强化）n 形变热处理形变热处理 位错强化位错强化 + + 沉淀强化沉淀强化+ +马氏

8、体强化马氏体强化 三、强化方式三、强化方式n 一般都要通过热处理（一般都要通过热处理（淬火淬火+ +回火回火） 1 1）马氏体回火后比）马氏体回火后比F+PF+P具有较好的综合室温机械性能具有较好的综合室温机械性能; ; 2 2）淬透的零件比未淬透的零件具有较好的机械性能）淬透的零件比未淬透的零件具有较好的机械性能 。n 提高钢的淬透性，要加入合金元素提高钢的淬透性，要加入合金元素 （低）（低） NiSiCrMoMnBNiSiCrMoMnB （高）（高） 四、热处理四、热处理 回火回火是指将淬火钢加热到是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷以下的某温度保温后冷却的工艺。却的工艺。 一、回火

9、的目的一、回火的目的 1、减少或消除淬火内应力、减少或消除淬火内应力, 防止变形或开裂防止变形或开裂.l2、获得所需要的力学性能。、获得所需要的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆淬火钢一般硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性。性大，回火可调整硬度、韧性。钢的淬火与回火 3、稳定尺寸。、稳定尺寸。淬火淬火M和和A都是非平衡组织，有自发都是非平衡组织，有自发向平衡组织转变的倾向。回火可使向平衡组织转变的倾向。回火可使M与与A转变为平转变为平衡或接近平衡的组织，防止使用时变形。衡或接近平衡的组织，防止使用时变形。 4、对于某些高淬透性的钢、对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采，空冷即可淬火，如采用用

10、回火软化既能回火软化既能降低硬度降低硬度，又能，又能缩短软化周缩短软化周期。期。l未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢不回火在放未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢不回火在放置使用过程中易变形或开裂。钢经淬火后应立即置使用过程中易变形或开裂。钢经淬火后应立即进行回火。进行回火。钢的淬火与回火 根据钢的回火温度范围，可将回火分为三类。根据钢的回火温度范围，可将回火分为三类。 淬火加高温回火的热处理淬火加高温回火的热处理称作调质处理，简称调质。称作调质处理，简称调质。广泛用于各种结构件如轴、广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理。也可作为要齿轮等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等预备求较高精密件、量具等

11、预备热处理热处理。 适用于各种高碳适用于各种高碳钢、渗碳件及表钢、渗碳件及表面淬火件。面淬火件。 应用应用获得良好的综合力学性能，获得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性。具有良好的塑性和韧性。 提高提高 e及及 s，同时使工件具有同时使工件具有一定韧性一定韧性 。在保留高硬度、高在保留高硬度、高耐磨性的同时，降耐磨性的同时，降低内应力。低内应力。 回火目的回火目的S回回 T回回 M回回 回火组织回火组织500-650350-500150-250 回火温度回火温度 高温回火高温回火 中温回火中温回火 低温回火低温回火 适用于适用于弹簧热处理弹