金属材料第三章-2

1、第三章第三章 机器零件用钢机器零件用钢一、滚动轴承钢的工作条件及性能要求u 承载大，接触面积小，载荷交变 高的弹性极限和高的接触疲劳强度 3000-5000MPau 转速快、摩擦力大 高的硬度和耐磨性 循环周次高达每分钟数万次。u 有强烈的冲击 高的冲击韧性u 摩擦会导致温度升高 良好的尺寸稳定性u 常常与腐蚀介质接触 较好的抗腐蚀性能u 用量大 有良好的加工性能u 高灵敏度 精度要求高 失效形式：接触疲劳破坏，麻点、剥落第七节 滚动轴承钢u 轴承：轴的支承体，分为滚动轴承和滑动轴承u 滚动轴承钢：用来制造滚动轴承套圈和滚动体的专用钢种应当搞清的问题：u 并非所有的滚动轴承都用轴承钢制作，如有

2、时用渗碳钢u 滚动轴承钢也并非只用来制作轴承，还可用来制作精密模具、量具等滚动轴承由内套、外套、滚动体（滚珠、滚轮、滚针）和保持架四部分组成。滚动轴承的结构滚动轴承的结构第三章第三章 机器零件用钢机器零件用钢第五节 滚动轴承钢三、滚动轴承钢的化学成分v 含碳量：0.951.15%v过低不能满足强度和耐磨性的要求，过高则易形成网状碳化物v 主加元素：Crv提高淬透性v形成稳定细小的合金渗碳体(FeCr)3C，提高钢的硬度和耐磨性v提高电极电位，从而提高钢的耐腐蚀性能含量高于1.65%时，会使残余奥氏体含量增加，碳化物不均匀性增加v 辅加元素： Mn, Siv进一步提高淬透性v起到固溶强化的作用，

3、进一步提高钢的强度vSi可以提高回火稳定性4. 属于高级优质钢，杂质含量低: S 0.02%，P0.02%第三章第三章 机器零件用钢机器零件用钢第五节 滚动轴承钢四、常用的滚动轴承钢v 最常用的滚动轴承钢为GCr15vC: 0.95 1.05%; Cr: 1.30 1.65%v用途广泛，约占滚动轴承钢总量的90%v 其它滚动轴承钢v为了进一步提高淬透性发展起来了GCr15SiMnv为了节约Cr发展了低Cr滚动轴承钢：GCr6, GCr9, GCr9SiMnv抗蚀滚动轴承用钢：9Cr18, 9Cr18Mov高温滚动轴承用钢：Cr14Mo4V(430C), W6Mo5Cr4V2(482 C)v 冲

4、击载荷较大的机械用滚动轴承钢v采用渗碳钢，如20NiMo, 12Cr2Ni4A, 20Cr2Ni4A等五第三章第三章 机器零件用钢机器零件用钢第九节 渗碳钢一、渗碳钢的工作条件及对性能的要求v 渗碳钢指通过渗碳处理后使用的钢种。渗碳钢制备的零件的代表是汽车变速箱齿轮，其工作条件如下：轮齿承受脉动弯曲应力 高的弯曲疲劳强度齿面接触、传递动力 高的接触疲劳强度齿面相对运动 高的耐磨性承受较大冲击 高的韧性总的来讲是表面强度高、耐磨性好，心部有一定的强度和良好的韧性。如何来实现？通过低碳钢渗碳淬火加低温回火处理汽车、拖拉机上的变速箱齿轮，内燃机上的凸轮、活塞销和部分量具，要求表面耐磨、耐接触疲劳及有

5、一定冲击韧性。渗碳处理后表层wC0.8，淬火并低温回火，其组织为回火马氏体和粒状碳化物及一定的残余奥氏体。它具有高硬度（HRC5862）、高耐磨性和高接触疲劳强度；齿轮心部仍为低碳钢，其组织为低碳回火马氏体（全部淬透）或部分铁素体加屈氏体（未淬透），其硬度可达HRC3842;第三章第三章 机器零件用钢机器零件用钢第四节 渗碳钢二、渗碳钢的化学成分v 含碳量：0.10.25%v含碳量低以保证心部的韧性，但过低又容易使硬化层脱落v 主加元素：Cr, Mn, Ni, Bv主要目的是提高淬透性（为什么？） 保证心部获得马氏体vCr, Mn可增加渗碳速度Ni会降低渗碳速度，降低表面碳浓度Mn会促进奥氏体

6、晶粒长大v 辅加元素： W, Mo, V, Tiv进一步提高淬透性v增加渗碳速度，增加表面碳浓度1.阻止奥氏体晶粒长大第三章第三章 机器零件用钢机器零件用钢第四节 渗碳钢三、渗碳钢的热处理v 预先热处理v一般为正火，现也采用等温正火，或锻造余热正火v主要目的：改善加工性能、为渗碳淬火做组织准备v 渗碳v现在一般是气体连续渗碳炉或自动渗碳炉v 淬火v预冷直接淬火，适合于过热敏感性不高的低合金渗碳钢，如20CrMnTi, 20CrV等v一次淬火，即渗碳后缓冷至室温，重新加热至心部的淬火温度，适合于15、20、20Mn2、20Mn2B等钢种v二次淬火，先心部淬火再表层淬火，现已很少应用高淬透性钢在淬

7、火前要高温回火或淬火后冷处理，为什么？高淬透性钢由于含有较多的合金元素，渗层表面含碳量又高，若渗后直接淬火，渗层中将保留大量的残余奥氏体，使表面硬度下降。第三章第三章 机器零件用钢机器零件用钢第四节 渗碳钢三、渗碳钢的热处理4. 回火v 一般为200 C左右的低温回火u 因此渗碳钢的热处理可归纳为渗碳 + 淬火 + 低温回火u 最终组织是什么？v 心部：低碳回火马氏体v 表面：碳化物、高碳回火马氏体、少量残余奥氏体第三章第三章 机器零件用钢机器零件用钢第四节 渗碳钢四、常用的渗碳钢v 低淬透性渗碳钢v主要有15, 20, 15Cr, 20Cr, 20Mn2, 20MnV等v用于负荷小的小型渗碳

8、零件：活塞销、小型机床齿轮等v 中淬透性渗碳钢v20CrMnTi, 20MnVB, 20Mn2B, 20CrMn等v用于中等负荷，截面较大的零件：汽车变速箱齿轮、涡杆等v 高淬透性渗碳钢v12Cr2Ni4, 20Cr2Ni4, 18Cr2Ni4WA等1.用于重载荷、大尺寸、高耐磨及良好强韧性的零件：坦克、飞机发动机齿轮等球磨机颚式破碎机挖掘机第三章第三章 机器零件用钢机器零件用钢第十三节 特殊用途钢v 特殊用途钢包括：低温用钢、耐磨钢、无磁钢、大锻件用钢等。在此仅介绍低温用钢。问题：设计低温用钢的思路是什么？v 冷脆温度要低 钢的含碳量要低，应含Mn, Ni, Rev 如果使用温度很低 应选择面心立方结构v 主要是做容器 焊接性能好第三章第三章 机器零件用钢机器零件用钢第六节 特殊用途钢v 低温用钢的分类铁素体型低温用钢（使用温度高于-70 C）主要有16MnRe (-40 C