轴的普通材料及其机械性能

1、.轴的常用材料及其机械性能轴的材料种类很多，选用时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考 虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。也常用Q235或Q275等40Cr、40MnB 40CrNi轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50,最常用的是45和40Cr钢。对于受载较小或不太重要的钢， 普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常用的有 等。支点位移的影响小,球墨铸铁和一些高强度铸铁，由于铸造性能好，容易铸成复杂形状，且减振性能好，应力集中敏感性低， 故常用于制造外形复杂的轴。特别是我国研制成功的稀土

2、-镁球墨铸铁，冲击韧性好，同时具有减摩、吸振和对应力集中敏感性小等优点，已用于制造汽车、 拖拉机、机床上的重要轴类零件，如曲轴等。根据工作条件要求，轴都要整体热处理，一般是调质，对不重要的轴采用正火处理。对要求高或要求耐磨的轴或轴段要进行 表面处理，以及表面强化处理（如喷丸、辐压等）和化学处理（如渗碳、渗氮、氮化等），以提高其强度（尤其疲劳强度）和耐磨、耐腐 蚀等性能。在一般工作温度下，合金钢的弹性模量与碳素钢相近，所以只为了提高轴的刚度而选用合金钢是不合适的。轴一般由轧制圆钢或锻件经切削加工制造。轴的直径较小时，可用圆钢棒制造；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的 轴，多采用锻件。为节约金

3、属和提高工艺性，直径大的轴还可以制成空心的，并且带有焊接的或者锻造的凸缘。轴的常用材料及其机械性能对于形状复杂的轴（如凸轮轴、曲轴）可采用铸造。材料牌号热处理毛坯直径（mm）硬度HB抗拉强度Cb>屈服强度cs>弯曲疲劳极限0-1 A扭转疲劳极限T1 A许用弯曲应力备注010-0Q235-A-4402401801051257040用于不重要或载荷不大的轴(MPa)正火25<1564202501801001257040正火< 1004002201659520>100300103156380200155901257040用于载荷不大，要求韧性较高的场合。回火>30

4、050037019015085>50070036018014580正火25<875403202301301657545正火< 100149187520270210120>100300500260205115>3005004802401901101657545用于有一定强度要求和加工塑性要求的轴。35回火>500750143187460230185105137187>7501000440220175100调质< 1001562075603002301301758550>100300540280220125正火25<24161036026

5、01501959555正火< 100170217600300240140>100300162217580290235135应用最广泛。45回火>3005005602802251301959555>500750156217540270215125调质<2002172556503602701552151006025100080048528024512070< 10024128675055035020040Cr调质>10030022926970050032018524512070用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴。>300500650450295170

6、>50080021725560035025514535SiMn调质25190075044525524511 12070性能接近40Cr，用于中小型轴。42SiMn< 100229286800520355205>10030021726975045032018524512070>300400217255700400295170>400 50019625565038027516040MnB调质25100080048528024512070性能同40Cr，用于重要的轴。调质< 2002412867505003351952451207040CrNi调质25100080

7、0148528028513075用于很重要的轴25100850150028524512070< 10075055035020035CrMo调质>10030020726970050032018524512070性能接近40CrNi，用于重载荷的轴。>300500650450295170>5008006004002701551< 100229286750600360210>10030021726970055033519538SiMnMo调质>30050019624165050031017527512070性能接近于35CrMo。>5008001872

8、4160040027015525100085049528527512070< 200269302880700425245用于高强度、大尺寸和重载荷的轴。37SiMn2MoV调质>20040024128683065039523027512070>400 600241269780600370215用于要求耐磨、高强且热处理变形很小的（氮化）38CrMoAIA调质30229100085049528527512575轴渗碳淬火15表面HRC85055037521520Cr回火< 6056 626504001 28016021510060用于要求强度、韧性均较高的轴（如齿轮轴、蜗

9、杆20CrMnTi渗碳淬火15表面HRC1100850525300365165100回火1 56 621Cr13调质< 6018721760042027515527513075用于腐蚀条件下工作的轴。2Cr13调质< 10019724866045029517027513075< 605502202051201Cr18Ni9Ti淬火>60180< 1925402001951151657545用于在高、低温及强腐蚀条件下工作的轴。>100200500200185105QT400-15-156197400300145125100QT450-10-170207450

10、330160140110用于结构、形状复杂的轴QT500-7-187255500380180155125QT600-3-197269600420215185150注：1.表中所列疲劳极限数据，均按下式计算b -1 20.27( b b+ b s)， T -1 20.156(b b+ b s) o2.其他性能，一般可取T s-(0.55 0.62) b s，b 02 1.4b -1，T 02 1.5 T'-1 o3.球墨铸铁丁 -1 20.36 b b，T -1 -0.31b bo4.许用静应力b +1= b b/Sb,许用疲劳应力b -1 2 b -1/S -1o5.选用1时，重要零件

11、取小值，一般零件取大值。各种发动机曲轴材料及热处理用途材料预备热处理最终热处理工艺硬度（HB）工艺层深（mm硬度（HB）45正火170228感应淬火2 4.555 63轿车、轻型车拖拉机50Mn调质217277氮碳共渗：570 C，180min油冷> 0.5> 500HV0.1QT600-3正火229302氮碳共渗：560 C，180min油冷> 0.1>650HVQT600-3正火220 260感应淬火，自回火2.9 3.546 58载重车及拖拉机45正火163196感应淬火，自回火3 4.555 63II 45调质重型载重车45QT900-235CrMo正火正火+回

12、火调质QT600-3亠亠卜八亠S35CrNi3Mo大马力柴油机35CrMoQT600-3正火+回火调质+稳定化处理调质正火+回火207241280 321216269240 300感应淬火，自回火氮碳共渗感应淬火渗氮，490 C，60h离子渗氮，515 C，40h渗氮，510 °C, 120h>3> 550.9 1.20.30.50.7>300HVi053 58600HV550HV600HV各种凸轮轴材料及热处理工艺用途材料预备热处理最终热处理工艺硬度（HB工艺层深（mm硬度（HB小拖拉机正火贝氏体等温淬火43 50QT600-3229302贝氏体等温淬火氮碳共渗轿

13、车0.1 0.15> 700HV合金铸铁去应力退火241302感应淬火3.0 6.0颈5563吉普45调质187229齿4558载重车正火163197感应淬火2.5 5.5颈556345齿4558拖拉机QT600-3去应力退火230280贝氏体等温淬火> 4520渗碳、淬火回火1.3 1.758 62重型车QT600-3去应力退火> 170贝氏体等温淬火43 5150正火感应淬火、回火1.5 2.059 63大马力1船20CrMnTi正火-渗碳、淬火、回火1.7 2.256 61柴油机机50Mn退火241285感应淬火凸轮2558 62车去应力退火轴颈1.5 455 6245

14、正火-感应淬火、回火1.3 2.550 55机床主轴材料和热处理工作条件材料热处理硬度原因使用实例1）与滚动轴承配合2）轻载荷或中等载荷，转速低3）精度要求不高4）稍有冲击载荷，交变载荷可以忽略不计45调质处理220 250HB1）调质后，保证主轴具有一定强度2）精度要求不高一般机床主轴1）与滚动轴承配合2）轻载荷或中等载荷，转速略高3）装配精度要求不太高4）冲击和交变载荷可以忽略不计45调质后局部整体淬硬42 47HRC1）有足够的强度2）轴颈及配件装拆处得到需要的硬度3）简化热处理操作4）不承受较大冲击载荷龙门铳床，立式铳床 小型立式车床等的主轴1）与滚动轴承配合2）轻载荷或中等载荷，转速

15、低PV < 150N - m/（Cra）3）精度要求不很高4）冲击,交变载荷不大45正火170 217HB1）正火或调质后保证主轴具有一定的强度和韧性2）轴颈处有滑动摩擦，需要有较高的硬度C650、C660、C848C等大重型车床主轴调质220 250HB轴颈部分表面淬硬48 53HRC1）与滚动轴承配合2）承受中等，转速较高3）精度要求较高4）交变,冲击载荷较小40Cr(42MnVB)淬硬调质后局部淬硬42 47HRC或52 57HRC1）为保证有足够的强度，选用40Cr调质2）轴颈和配件装拆处得到需要的硬度3）若无冲击力，硬度要求取高值齿轮铳床，组合车床 等的主轴1）与滚动轴承配合4

16、0Cr（42MnVB）2）承受中等，转速较高调质220 250HB1）调质后主轴有较高的强度和韧性铳床，龙门铳床，车 床等的主轴轴颈部分表面48 53HRC2）轴颈处得到需要的硬度3）精度要求较高4）交变,冲击载荷较小5）工作中受冲击载荷淬硬1）与滑动轴承配合2）承受中等载荷，转速较高PV <2400N m/（cm s）3）承受较高的交变和冲击载荷4）精度要求较高40Cr(42MnVB)调质处理220 250HB或250 280HB1）调质后主轴有较高的强度和韧性2）为获得良好的耐磨性选择表面淬硬3）配件装拆部分有一定硬度车床主轴或磨床砂轮主轴（© 80mm以下）轴颈部分表面淬

17、火52 57HRC装拆配件处表面淬硬48 53HRC1）与滑动轴承配合2）承受中等载荷，转速较PV< 400N m/（cm 2 s）提高3）承受较高的交变和冲击载荷4）精度要求更高40Cr(42CrMn)调质处理表面硬度56 61HRC1）调质后主轴有较高的强度和韧性2）为获得良好的耐磨性选择表面淬硬3）配件装拆部分有一定硬度磨床砂轮主轴轴颈部分表面淬火装拆配件处表面淬硬1）与滑动轴承配合2）承受中等载荷或重载荷PV <2400N m/（cm s）3）要求轴颈有更高的耐磨性4）精度要求较高5）承受较高的交变，但冲击载荷较小65Mn调质250 280HB1）调质后有较高的强度2）表面

18、淬硬后提高耐疲劳性能3）获得较高的硬度，提高耐磨性4）表面马氏体易粗大，冲击值低磨床砂轮主轴轴颈部分表面淬硬> 59HRC装拆配件处表面淬硬50 55HRC1）与滑动轴承配合2）承受中等载荷或重载荷PV <2400N m/（cm s）3）要求轴颈有更高的耐磨性GCr159Mn2V调质250 280HB> 59HRC1）获得高的表面硬度和良好的耐磨性能2）超精磨性好，粗糙度易降低较高精度的磨床主轴轴颈部分表面淬硬装拆配件处表4）精度要求较高5）承受较高的交变，但冲击载荷较小6）表面硬度和显微组织要求更高面淬硬1）与滑动轴承配合2）受重载荷，转速很高3）精度要求极高，轴隙 0.003mm4）受很高的疲劳应力和冲击载荷38CrMoAIA正火或调质250 280HB1）有很高的心部强度2）达到很高的表面硬度，不易磨损保持精度稳定3）优良的耐疲劳性能4）畸变量小高精度磨床主轴，镗 床主轴、坐标镗床等 的主轴渗氮A900HV1）与滚动或滑动轴承配合，转速较低50Mn22）受轻载荷或中等载荷正火对于大直径主轴