chd第章机械制造结构钢

第3章机械制造结构钢

用于制造轴、齿轮、轴承等。根据生产工艺和用途，分为：调质钢、低碳马氏体钢、超高强度结构钢、渗碳钢、氮化钢、弹簧钢、轴承钢和易削钢等。低强度钢<700MPa,

中强度钢700-1400MPa，高强度钢>1400MPa拨叉变速齿轮变速箱Chapter3机械制造结构钢连

杆

轴

Chapter3机械制造结构钢电气机车大轴

磨床主轴

Chapter3机械制造结构钢汽轮机转子

汽轮机转子（AETC公司）

叶轮、转子

某军舰汽轮机主轴

Chapter3机械制造结构钢齿轮曲轴汽车万向节连杆Chapter3机械制造结构钢弹簧拉力弹簧离合器弹簧蝶形弹簧板弹簧Chapter3机械制造结构钢滚珠滚珠轴承Chapter3机械制造结构构钢履带铁轨分道叉破碎机颚板挖掘机斗齿Chapter3机械制造结构构钢3.1概述一、性能要求求1、具有良好的的冷热加工工工艺性如锻造、冲压压、热处理、、车、铣、刨刨、磨等。2、具有良好的的力学性能不同零件，对对钢强、塑、、韧、疲劳、、耐磨性等有不同同要求。一般为亚共析析钢，低合金金或中合金，，优质钢或高级优质质钢。二、机器零件件用钢合金化化特点主加元素Cr、Mn、Si、Ni。主要作用：↑↑淬透性和力力学性能。辅加元素Mo、W、V等↓过热敏感性性，↓回脆，，↑淬透性。。最佳范围获得最佳性能能→称为极限合金化理理论结构钢常用范范围为：<1.2%Si,<2%Mn，1~2%Cr,1~4%Ni，<0.5%Mo，<0.2%V,<0.1%Ti，0.4~0.8%W。或是单独加入入，或是复合合加入。三、零件材料料和工艺选择择途径①低碳马氏体型型结构钢，采采用淬火+低温回火。为↑耐磨性，，可进行渗碳碳处理；汽车车拖拉机齿轮轮类为代表表.②回火索索氏体体型，，选择择中碳碳钢，，采用用淬火火+高温回火。。为↑↑耐磨磨性，，可进进行渗渗氮处处理或或高频频感感应加加热淬火火等表表面硬硬化工工艺方方法。。轴类类零件件为典典型。。1、对于于要求求良好好综合合力学学性能能，零零件选选材料的的途径径为：：2、如要要求更更高的的强度度，则则适当当牺牲牲塑韧韧性。可可选择择中碳碳钢，，采用用低温温回火火工艺艺。如如低合金金中碳碳马氏氏体钢钢。农农业机机械较较多.3、如要要求高高的弹弹性极极限和和屈服服强度度，又又要有较较高的的塑性性和韧韧度，，则选选择中中高碳碳钢，，进行中中温回回火。。如弹弹簧钢钢。4、零件件要求求高强强度、、高硬硬度，，高接接触疲疲劳性和和一定定的塑塑性和和韧度度，可可用高高碳钢钢，淬淬火+低温回回火。。如轴轴承钢钢。辨证思维由于不不同机机器零零件的的服役役条件件和失失效方方式不不同，，主要要的设设计依依据和和失效效判据据也不不同，，所以以应合合理选选择钢钢的含含碳量量和热热处理理工艺艺。应该明明确:一般情情况下下，某某零件件制造造的材材料并并不是是唯一一的；；某一种种钢采采用不不同的的热处处理工工艺可可以制制造不不同类类型的的零件件；某一零零件用用某一一材料料制造造，其其热处处理工工艺方方法也也可能能是多多种的的。3.2整体强强化态态钢基本情况整体强强化态态钢均均承受受拉、、压、、扭等等交变应力力，大大部分分是整整体受受力。。其主要要失效效形式式是疲疲劳破破坏，，主要性性能指指标σ-1、Rm、AK、KIC等。总体上上要求求良好好的综综合力力学性性能。。主要应用主要制制造轴轴、杆杆、轴轴承类类等机机器零零件，，如连杆杆、螺螺栓、、主轴轴、半半轴等等。这这类钢钢主要有调调质钢钢、弹弹簧钢钢、轴轴承钢钢、低低碳马马氏体钢、、超高高强度度钢等等。汽车半半轴a)一端法法兰式式;b)二端花花键式式;c)变截面面台阶阶式M7150A砂轮主主轴汽\拖用连连杆下图T615K镗床镗镗杆上图S7332螺纹磨磨床丝丝杠3.2.1调质钢钢1、淬透性性原则则淬透性性相同同的同同类调调质钢钢，可可互相相代用用0.25~0.45%C的合金金钢经经调质质后室室温性性能变变化屈服强强度相相同的的碳钢钢和合合金结结构钢钢断面面收缩缩率变变化结构钢钢抗拉拉强度度与硬硬度的的关系系结构钢钢是否否淬透透对屈屈强比比的影影响2、合金金化及及常用用钢含碳量量在0.25~0.45%。常用用合金金元素素作用用：Mn：↑↑↑淬透透性，，但↑↑过热热倾向向，↑↑回脆脆倾向向；Cr：↑↑↑淬透透性，，↑回回稳性性，但但↑回回脆倾倾向；；Ni:↑基体韧韧度，，Ni-Cr复合↑↑↑淬淬透性性，↑↑回脆脆；；Mo：↑淬淬透性性,↑回稳性性，细细晶,↓↓↓回脆倾倾向；；V：有效效细晶晶，(↑淬透性性)，↓↓↓↓过过热热敏敏感感性性。。在机机械械制制造造工工业业中中，，调调质质钢钢是是按按淬淬透透性性高高低低来来分级级的的。。DC为油油淬淬临临界界直直径径低淬淬透透性性合金金钢钢:DC<30~40mm,有40Cr、40Mn2、42SiMn、35CrMo、42Mn2V等中淬淬透透性性合金金钢钢:DC:40~60mm,有40CrNi、42CrMo、40CrMn、30CrMnSi等高淬淬透透性性合金金钢钢:DC≥60~100mm,有37CrNi3、40CrNiMo、40CrMnMo等分析析比比较较：：40Cr→→40CrNi→→40CrNiMo淬透透性性回脆脆性性回稳稳性性塑韧韧性性40CrNiMo>40CrNi>40Cr40CrNiMo>40CrNi>40Cr40CrNiMo>40CrNi>40Cr40CrNi>40Cr>40CrNiMo思考考：：以以Mn代Ni，在在性性能能上上有有什什么么差差别别？？3、调调质质钢钢强强韧韧化化工工艺艺的的发发展展正确确认识识性能能指标标AK是一一次次大大能能量量冲冲击击性性能能指指标标，，小能能量量多多冲冲条件件下下工工作作的的，，很很难难正正确确反映映。。有有些些重重要要零零件件应应以以断断裂裂韧韧度度KIC来衡衡量量。。由于于服服役役条条件件差差异异，，钢钢最最佳佳综综合合性性能也也不不一一定定都都是是高高温温回回火火态态好好。。零零件件在承承受受冲冲击击能能量量大大时时，，钢钢强强度度应应低低些些，，塑性性和和韧韧度度宜宜高高些些；；冲冲击击能能量量较较小小时时，，强度度应应高高些些。。以以达达最最佳佳配配合合。。综合强化工艺如复合热热处理，，即热处处理强化化、表面面处理及形形变强化化工艺结结合起来来。如汽汽车转向节园角角处进行行高频淬淬火处理理后，疲疲劳寿命提高了了50倍冷变形锻造余热淬火如滚压、、喷丸等等冷变形方法的效效果也比比较好,能提高零零件寿命命既能节约约能源、、简化工工序，又又能细化化组织，提高高零件的的强韧性性。如柴柴油机连连杆，已普遍采采用锻造造余热淬淬火工艺艺3.2.2微合金非非调质钢钢一、微微合金元元素对强强韧化的的贡献非调钢组组织：主主要是F+P+弥散析出出K。主要强化化作用：：细化组组织和相相间沉淀淀。微合金化化元素：：Ti、Nb、V、N等元素，，V是主要的的。多元适量量，复合合加入：：Nb-V-N和Ti-V等—主要贡献献是细化化组织。。二、获获得最佳佳强韧化化的工艺艺因素相间析出沉淀强化化细化组织织工艺参数数是关键细化组织织和沉淀析出要要协调控制轧制制控制冷却却决定各种种强化机机制的效效果三、组组织因素素对强韧韧性贡献献的大小小间隙型碳碳氮化合合物沉淀淀析出的的强化量量一般认为为可提高高150~400MPa，甚至可达到600MPa。细化组织强化化量大约在50~300MPa，脆化矢量为-0.66℃/MPa。其它强化机制制都不同程度度地降低韧度度C、N原子的固溶强强化，其脆化化矢量分别为0.72℃/MPa、1.97℃/MPa；Mn和Cr元素的脆化矢矢量为零；Si为0.53℃/MPa。铁素体中固溶溶C、N量极小，Mn和Si固溶量有限。所以以固溶强化相相对是较小的的。在强化机制上上，不同的成成分和工艺是是不同的，所以使钢钢的组织、性性能也有很大大的差异。Mn对非调质钢韧韧性的影响V、Ti、Nb对强度的影影响四非调质钢钢的优化设计计通过合适的成成分配比和工工艺控制可达达到同时提高高强度和韧度的的目的。+CU为冲击韧性,Rm为抗拉强度,D是珠光体片间间距,fp是珠光体体积分数,dr为奥氏体晶粒粒大小,△Rmp为析出强化增增量牌号CSiMnCrVNbTi其他27MnSiVS6(德)0.260.701.500.100.02S1000(法)0.470.361.550.140.120.0650.03Mo30ΧΓΦΤ(俄)0.300.551.00.60≤0.2≤0.171524MoV(美)0.220.351.540.110.11MoNC33HFB(日)0.330.241.460.060.010.01NAHF50B(日)0.35~0.400.15~0.351.30~1.600.05~0.1545VNbN(中)0.440.140.790.100.110.02N复合微合金化化非调质钢典典型成分3.2.3弹簧钢一、弹簧的服服役条件及性性能要求弹簧功能储能减振弹簧类型板簧，螺簧；；压簧、拉簧和和扭簧等典型的螺旋弹弹簧及板簧压缩螺簧拉伸螺簧扭转螺簧单板弹簧椭圆板簧叠形板簧卡簧（圈）基基本形状碟形弹簧截面面扭杆弹簧a)实芯扭杆b)串联式扭杆板簧弯曲载荷螺簧扭转应力疲劳破坏弹性减退高的弹性极限限σe、屈强比σs/σb→弹性↓高的疲劳强度σ-1→避免早期疲劳劳破坏有足够的塑性性和韧性→不产生脆性性断裂足够的淬透透性→保证σe和整体强强度其他要求求:冶金质量量、表面面质量思考题：：为什么弹弹簧要求求有好的的表面质质量，如表面不不允许有有裂纹、折迭、严重脱碳碳等缺陷陷?二、常用弹簧簧钢及强强化工艺艺合金化：：含碳量在在0.60~1.05％,低合金弹弹簧钢在在0.40~0.74％C。+Si、Mn、Cr、V等合金元元素.Cr和Mn主要是提高高淬透性性，Si提高弹性性极限，，V提高淬透性和和细化晶晶粒.60Si2Mn:①Si、Mn复合,强化F,→↑σe，σs/σb可达到0.8~0.9；②Si/Mn↑淬透性，，Ms不过分↓,开裂倾向向小;③Si有效↑回稳性,但↑脱C倾向;④Si、Mn复合，脱碳碳和过热敏敏感性较硅硅钢、锰钢为小.常用硅锰板板簧钢有60Si2Mn、55Si2Mn等常用螺旋弹弹簧钢有50CrVA等。50CrVA:①Cr、V均↑回稳性,韧性好；②V细化晶粒,↓过热敏感性性;③含Si少,脱C敏感性↓,热处理不易易脱C;常用于受应应力高的螺螺旋弹簧及及<300℃工作的阀门弹簧.基本工艺方式热成形弹簧冷成形弹簧大型弹簧热成形后+淬、回火小型弹簧冷变形或热热处理强化+冷成形+低温退火火车缓冲压压缩螺旋弹弹簧热成形形的三种热热处理工艺艺a)常规规热热处处理理b)热卷卷簧簧余余热热淬淬火火c)高温温形形变变热热处处理理思考考题题：：大型型弹弹簧簧为为什什么么要要先先成成形形后后强强化化，，小小型型弹弹簧簧先先强强化化后后成成形形?小型型弹弹簧簧成成形形后后为为什什么么进进行行低低温温退退火火?热处处理理工艺艺淬火火和和中温温回回火火回火火屈氏氏体体具有有一一定定的的冲冲击击韧韧度度，，较较高高的的弹弹性性极极限、、屈屈强强比比和和最最高高的的疲疲劳劳强强度度关键键问问题题:弹性参数和韧韧性参数之间间的平衡或最佳配配合。60Si2Mn钢力学性能与与回火温度的关关系55Si2Mn钢疲劳强度随随回火温度的变变化形变强化效果果好板簧最适合形形变强化:滚压、喷丸等冷变形形强化强化都都能有效地提提高板簧使用寿命命,如结合高温形形变热处理则则更好板簧喷丸作用用举例:疲劳强度(MPa)板厚/mm未喷丸喷喷丸应应力喷喷丸13390470800113507008503.2.4滚动轴承钢一、滚动轴承承钢的工作特特点及性能要要求滚动轴承由内内、外圈和滚滚动体（珠、、柱、锥、针）及保持器器组成。工作条件高负荷→最大接触应应力可高达3000~5000MPa高转速→循环周次次高达每分钟钟数万次；高灵敏度→精度要求求高→磨损、、麻点→噪音音失效形式接触疲劳破坏坏，麻点、剥剥落滚动轴承及其其受到载分布布情况滚动轴承及其其载荷分布情情况滚针保持架组组件滚子轴承圆柱滚子推力力轴承圆锥滚子推力力轴承特大型轴承大型圆锥滚子子轴承离合器分离轴轴承各类标准轴承承四列圆锥滚子子轴承轮毂轴承性能要求高而均匀的硬度和耐磨磨性→足够淬透性和淬硬硬性，>60HRC；高接触疲劳强度度→以免过早失失效→保证材质、、组织；一定韧度→承受冲击，，以免碎裂；；尺寸稳定性好→保证精精度；一定耐蚀性→→大气、润滑滑油腐蚀。关键因素化学成分、冶冶金质量和加加工工艺二、轴承钢的的冶金质量和和合金化冶金质量要求纯净→夹杂物要少少：主要有各各种氧化物（如如A12O3）和和硅硅酸酸盐盐等等；；危害害程程度度依依次次递递减减：：A12O3、球球状不不变变形形夹夹杂杂、、铝铝硅硅酸酸盐盐。。接触触面面小小应力力集集中中大大易产产生生裂裂纹纹材质纯净、、组织均匀匀氧化物夹杂杂数量对轴轴承钢疲劳劳寿命的影影响组织均匀碳化物细小小均布。主主要有三类类K：K液析→结晶时时枝晶偏析析而存在→→高温扩散退退火，不允允许液析严严重；带状K→轧制时二次次碳化物偏偏析→高温扩散退退火；网状K→冷却时在晶晶界析出→→正火图GCr15钢淬火回回火态500×（回火隐晶晶马氏体＋＋碳化物））图网网状状碳碳化化物物500××图带带状状碳碳化化物物500××图碳碳化化物物液液析析500××合金金化高碳碳，，加加入入Cr、Si、Mn等。。如如GCrl5、GCrl5SiMn。Cr含量量?组织织特点点经合合适适的的热热处处理理，，应应得得到到组组织织：：细小小均均匀匀的的奥奥氏氏体体晶晶粒粒度度5~8级；；M中含0.5~0.6%C；隐隐晶晶M基体体上上分分布布细细小小均均匀的的粒粒状状K，体体积积分分数数约约7~8%，一一般般可可有少少量量AR。负荷荷较较小小时时,为提提高高σ-1，可可设设计计M中约含0.45%C，K体积积分分数数约约5%。→钢中中总总含碳碳量量应应↓图高高碳碳铬铬轴轴承承钢钢中中马马氏氏体体含含碳碳量量与与疲疲劳劳寿寿命命的的关关系系图GCr15轴承承钢钢中中未未溶溶K量与与疲疲劳劳寿寿命命间间的的关关系系三、、高高碳碳铬铬轴轴承承钢钢的的热热处处理理工艺艺特特点点是是简简单单而而要要求求高高。。热处理特点球化化退退火火→→为为最最终终淬淬火火作作组组织织准准备备淬回回火火工工艺艺参参数数对对疲疲劳劳寿寿命命有有很很大大影影响响一般般采采用用保保护护气气氛氛加加热热或或真真空空加加热热160℃℃保温温3h或更更长长回回火火，，硬硬度度62~66HRC如要求消除AR→淬火后立即冷冷处理,而后立即低温温回火。图回火温度度对GCr15钢力学性能的的影响图轴承钢深深冷处理温度度对残留奥氏氏体量的影响响1-GCr15，850℃淬火；2-Cr15SiMn，830℃淬火1-GCr15，850℃淬火2-Cr15SiMn，830℃淬火思考题:轴承钢在淬火火热处理后,硬度检验时不不允许有明显显的软点,为什么?如出现软点,可能有哪些因因素造成的?3.2.5低碳马氏体钢钢基本性能抗拉强度σb，1150~1500MPa；屈服强度σs,950~1250MPa；ψ≥40%；伸长率δ，≥10%；冲击韧度AK≥6J。这些性能指标标和中碳合金金调质钢性能能相当，常规的力学性性能甚至优于于调质钢。没有独立钢类类，有专门开开发的低碳M钢。低碳结构钢采采用淬火+低回工艺，可可得到位错板条M→强度、韧度和和塑性的最佳佳配合1成分工艺特点点0.15~0.25%C，→以保证淬淬火后获得板板M+Cr、Mo、Si、Mn、V等→↑淬透性等性能能15MnVB、20SiMn2MoV等是我国研制制开发的零件断面尺寸寸↑，心部可能淬不透，→综合性能↓应根据零件的的尺寸大小来来选择相应淬透透性的钢成分特点工艺特点高温温加加热热较长长t保温温高速速冷冷却却2、低低碳碳马马氏氏体体结结构构钢钢及及应应用用应用在矿矿山山、、汽汽车车、、石石油油、、机机车车车车辆辆、、农农业业机机械械等等制造造工工业业中中得得到到了了广广泛泛的的应应用用实例石油油钻钻机机吊吊环环(卡)20SiMn2MoV代35钢材料料工工艺艺重重量量kgσb/MPaAK/J35正火火137.45505020SiMn2MoV淬火火291600110~120局限性工作作温温度度<200℃℃;强化化后后难难以以进进行行冷冷加加工工\焊接接等工工序序;只能能用用于于中中小小件件;淬火火时时变变形形大大,要求求严严格的的零零件件慎慎用用.吊卡卡实实物物外外形形3.3表面面强强化化态态钢钢零件件在在滑滑动动、、滚滚动动、、接接触触应力力、、摩摩擦擦等等工工况况下下工工作作磨损损和和接接触触疲疲劳劳是主主要要失失效效形形式式表面面应应具具有有高高硬硬度度、、高高接接触疲疲劳劳抗抗力力和和良良好好耐耐磨磨性性，，而心心部部有有一一定定塑塑韧韧性性渗碳碳钢钢、、渗渗氮氮钢、、感感应应加加热热淬淬火钢钢等等这类类钢适适宜宜制制造造表表面面和和心心部部性性能能要要求求不不同同的的零零件件，，通通过某某种种工工艺艺使使零零件件表表面面硬硬度度高高耐耐磨磨而而心心部部具具有有较较好好强强韧韧性配配合合以以满满足足要要求求。。典典型型零零件件有有齿齿轮轮、、凸凸轮轮等等各种种类类型型的的齿齿轮轮3.3.1合金金渗渗碳碳钢钢1、渗渗碳碳钢钢的的合合金金化化一般般含含碳碳量量在在0.12~0.25％保证证得得到到强强韧韧性好好的的板板条条M常用用合合金金化元元素素Mn、Cr、Ni主要要↑↑淬淬透透性性Ti、V、W、Mo细化化晶晶粒粒渗碳碳层层性性能能:表层层碳碳量量、、表表层层浓浓度度梯梯度度和和渗渗层层深深度度渗碳碳层层深深度度根根据据零零件件需需要要确确定定。原原则则上上，，渗碳碳层层深深度度应大大于于零零件件的的最最大大切切应应力力深深度度。。DaiQX心部部强强度度渗层层厚厚度度表层层强强度度外应应力力强度度距离离表面面碳碳浓浓度度太太高高渗层层太太浅浅渗碳碳零零件件受受力力与与渗渗层层厚厚度度的的关关系系合金金元元素素对对渗渗碳碳层层表表面面含含碳碳量量和和渗渗碳碳层层厚厚度度的的影影响响合金元素碳扩散系数表层碳量渗层深度浓度梯度淬透性晶粒长大倾向含量范围质量分数

%TiV↓↓↑↑↓变陡不定①↓↓<0.12<0.30WMoCr↓↑↓

↑↑变陡↑↓0.4~1.20.2~0.6<2Mn影响小↓↑平缓↑↑~2Ni↑↓↓平缓↑影响小~4Si↑↓↓平缓↑影响小<0.8表合合金元素素对渗碳碳工艺和和渗碳层层性能的的影响2、常用渗渗碳钢及及热处理理按淬透性性可分为为低、中中和高淬淬透性钢钢三类。。20Cr钢：不宜宜渗碳后后直接淬淬火，20CrV钢可20CrMnTi钢特点:①Cr、Mn复合，淬淬透性好好，D油约40mm；②较高耐磨磨性和强强韧度，，特别是是低温韧韧度较好好；③渗碳工艺艺性较好好，晶粒粒长大倾倾向小，，可直接接淬火，变变形也比比较小。。广泛制造造汽车、、拖拉机机变速箱箱齿轮，，离合器轴和和车辆上上的伞齿齿轮及主主动轴等等。渗碳后的的热处理理工艺有有直接淬淬火\一次淬火火\二次淬火.细晶粒钢钢可用直直接淬火火.18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A：高淬透透性渗碳碳钢。由于合金金元素多多，所以以工艺可可变程度度大，获获得的组织性性能也较较复杂。。18Cr2Ni4WA可作为调调质钢，，低碳马马氏体钢钢，也可作为为渗碳钢钢。渗碳碳和淬火火工艺较较复杂。。主要用于要要求高综综合力学学性能和和高耐磨磨性的重重要件，如航航空发动动机齿轮轮等。齿面磨损损3.3.2氮化钢服役条件件：有些零件件工作时时载荷不不大，基基本上无无冲击力；有有摩擦，，但比齿齿轮等零零件的磨磨损要轻轻，同时也受受到交变变的疲劳劳应力。。这一类类零件重重要的要求求是能保保持高的的精度。。常采用用氮化钢钢进行渗氮氮处理。。氮化钢：多为碳碳含量偏偏低的中中碳铬钼钼铝钢。。国内外广广泛使用用的氮化化钢是38CrMoAl钢，获得得最高氮化化层硬度度，达到到900~1000HV。仅要求求高疲劳强度度的零件件，可采采用不含含铝的CrMo型氮化钢，如35CrMo、40CrV、40Cr等，其氮氮化层的的硬度控制制在500~800HV。工艺：氮化前前，要经经过调质质热处理理以得到到稳定的回回火索索氏体体组织织，以以保证证零件件最终终的使使用性性能和使使用过过程中中的尺尺寸稳稳定性性，同同时也也为获获得好好的氮化化层作作组织织准备备。合金元元素对对氮化化层深深度和和表面面硬度度的影影响（550℃℃氮化化24h）思考考题题:某精密密镗床床主轴轴用38CrMoAlA钢制,某重型型齿轮轮铣床床主轴轴用20CrMnTi制造,某普通通车床床主轴轴用40Cr钢制造.试分析比较较说明它们们各自应采采用什么样样的热处理理工艺及最最终的组织织和性能特特点3.3.3低淬透性钢钢感应加热淬淬火与渗碳碳和氮化相相比，特点点有：不改变表面面化学成分分，表面硬硬化而心部部仍然保持较高高的塑性和和韧度；表面局部加加热，零件件的淬火变变形小；加热速度快快，可消除除表面脱碳碳和氧化现现象；在表面形成成残余压应应力，提高高疲劳强度度。与渗碳相比比，感应加加热淬火工工艺常用于于轻负荷工件或需需要局部淬淬硬的轴类类零件，其其耐磨性和疲劳抗力力不如渗碳碳工艺。概念是指淬透性性比一般碳碳素钢的淬淬透性还要要低专门用于中中、小模数数（m=3~8）的齿轮应用特点得到沿着轮轮廓分布硬硬化层→→“仿形硬化”感应加热淬淬火钢主要要有中碳低低淬透性调调质钢和低淬透透性钢。这这里介绍低淬透性钢钢硬化层分布布(右为仿形硬硬化)降低钢淬透透性措施:↓Mn、Si;加入Ti国家标准有有55Ti、60Ti、70Ti等.3.4高锰耐磨钢钢一、高锰铸铸钢的化学学成分及性性能特点：高碳碳、高锰。。铸件使用用。常用高锰铸铸钢为ZGMn13型。铸态组组织一般是是奥氏体、珠珠光体、马马氏体加碳碳化物复合合组织，力力学性能差，，耐磨性低低，不宜直直接使用。。经过水韧韧处理（即固固溶处理））后的显微微组织是单单相奥氏体，，软软而而韧韧。。二、、高高锰锰钢钢的的热热处处理理1、水水韧韧处处理理加加热热T应＞＞Acm，一一般般为为1050~1100℃℃，在在一一定定保保温温时时间间下下，，K全部部溶溶入入A中2、高高锰锰钢钢导导热热性性较较差差，，仅仅为为碳碳素素钢钢的的1/4~1/5，热热膨膨胀胀系系数数比比普普通通钢钢大大50%，而而且且铸铸件件尺尺寸往往又较大大，所以要缓慢加热，以避免免产生裂纹；3、铸件出炉至至入水时间应应尽量缩短，，以避免碳化物析析出。冷速要要快，常采用用水冷。水冷前水温不不宜超过30℃，水冷后水温温应小于60℃；？？4、水韧处理后后不宜再进行行250~350℃的回火处理，也不不宜在250~350℃以上温度环境境中使用。？？三、高锰钢的的耐磨性及应应用耐磨机理大形变在A基体中产生大大量层错、形变孪晶、ε和α马氏体而硬化化。表面硬度从原来200HB左右可↑到500HB以上，硬化深度度可达10~20mm，而心部仍保持A，所以能承受受较大冲击载载荷而不破裂。在表层层逐渐被磨掉掉的同时，硬硬化层不断地向内内发展━━“前赴后继”。在低应力和低低冲击载荷下下，耐磨性往往往不一定好。。应用广泛应用于承承受大冲击载载荷、强烈磨损的工工况下工作的的零件，如各式碎石机的的衬板、颚板板、磨球，挖掘机斗齿、、坦克的履带带板等。保险箱?思考题高锰钢经水韧韧处理能得到到全部A，而缓冷却得到到大量M。为什么?15-500-300-15-48-80淬水临界直径径5~6mm20-550-350-18-45-80淬水临界直径径7~8mm特点：淬透性性低，热处理理变形大，无无回火脆性，，焊接性、切切削性和压力力加工性能好好渗碳后800℃淬水200℃回火后力学学性能σb-σs–δ-ψ-αk3.4渗碳钢碳素钢＋Mn＋Cr20Cr-850-550-10-40-60淬油临界直直径15~20mm＋Ni20Mn-500-300-15-15-60淬水及淬油油临界直径径12~15mm20Mn2-800-600-10-47-60淬油临界直直径20mm特点：晶粒粒易长大，，无回火脆脆性13Ni2A、21Ni3A价昂，已不不应用＋MnV20MnV-800-600-10-40-70淬油临界直直径15~18mm特点：晶粒粒较细，无无回火脆性性15CrMo、20CrMo-1000-800-12-50-80＋CrNi＋CrMnTi20CrNi-800-600-10-45-80淬油临临界直直径25~30mm20CrNi2-800-600-10-45-80淬油临界界直径30~35mm20CrNi3-950-750-10-45-80淬油临界界直径40~50mm20Cr2Ni4A-1200-1100-9-45-80淬油临界界直径70~80mm特点：有有回火脆脆性，表表层残余余奥氏体体多＋CrMn20CrMn-950-750-10-45-60淬油临界界直径20~25mmChapter3机械制造造结构钢钢＋CrMo20CrMnTi-1000-850-10-45-70淬油临界界直径25~30mm30CrMnTi-1500-1300-9-45-80淬油临界界直径30~40mm特点：晶粒不不易长大大，可以以渗碳后后直接淬淬火＋CrMnMo20CrMnMo-1100-900-15-50-80淬油临界界直径25~30mm特点：晶粒不不易长大大，可以以渗碳后后直接淬淬火＋CrNiMo＋CrNiW18Cr2Ni4WA-1200-850-10-45-100淬油临界界直径90~100mm特点：淬透性性高，可可以空冷冷淬火，，渗碳层层残余奥奥氏体多多，无回回火脆性性3.5零件材料料选择基基本原则则一、选择择材料的的基本原原则1、材料使使用性能能要求→最大大限度发发挥材料料潜力2、材料的的工艺性性能→加工工工艺性性能良好好3、经济性性涉及材料料的价格格、加工工成本、、国家资资源情况等等,零件的总总成本与与零件寿寿命的关关系4、其它因因素材料毛坯坯的选择择、生产产设备的的可能性、环境境协调性性等二、零件件的加工工工艺路路线基本上可可分为三三类：（1）性能要要求不高高的零件件一般是铸铸铁和碳碳钢制造造。其工工艺路线线比较简简单：毛坯坯→正火火（退火火→机械械加工→→零件。。如直接用型材材加工，，则不需需要进行行热处理理。（2）性能要要求较高高的零件件合金钢制制造的轴轴、齿轮轮等零件件。工艺艺路线：：毛坯→预预先热热处理→→机械粗粗加工→→最终热热处理（淬火回回火或渗渗碳淬火火等)→精加工。。（3）要求高高的精密密零件一般用于于精密丝丝杆、主主轴等。。工艺路路线为：毛坯坯→预预先热热处理→→机械械粗加工工→热处理→→半精精加工→→氮化化处理→→精加加工→去应力退退火→零零件。。三、选择择材料的的基本思思路及方方法分析零件件工作条件件确定主要要失效抗抗力指标标作为选材材的基本本依据考虑工艺措施考察经济济性和生产成成本选择材料料注意要合理引引用手册册上材料料的力学学性能数数据；；尽量选用用简化加加工工艺艺的材料料；零件材料料选择要要考虑零零件的综综合成本本四、典型型零件材材料选择择与工艺艺分析1、齿轮类类零件不同机械械的齿轮轮，其工工作条件件差别很很大，所所以在选择择材料和和热处理理工艺上上也有很很大不同同。机床齿轮载荷不大大，工作作平稳，，一般无无大的冲冲击力，，转速也不不高。常常选用调调质钢制制造，如如45、40Cr、42SiMn等钢，热处理工工艺为正正火或调调质，高高频感应应加热淬淬火一般工艺艺路线为为：备料→→锻造→→正火火→粗粗加工→→调质质处理→半精加加工→→高频淬淬火+回火→→磨削汽拖齿轮汽车、拖拖拉机上上的变速速箱齿轮轮属于重重载荷齿齿轮。一般都采采用渗碳钢，，如20Cr、20CrMnTi等，进行渗碳热处处理。一般工艺路线线为：备料→锻造→→正火→→粗加工→→渗碳+淬火+回火→喷丸丸→磨削重载齿轮航空发动机齿齿轮和一些重重型机械上的的齿轮承受高速和重载载，一般多采采用高淬透性性渗碳钢，如12CrNi3A、18Cr2Ni4WA等钢。工艺路线较复复杂：备料→模锻锻→正火+高温回火→→机械加加工→渗碳→→高温回回火→机机械加工→→淬火+回火→精加工工→检验验。2、轴类零件件轴是各类机机械中最基基本零件，，也是关键键零部件。它它直接影响响精度和使使用寿命。。各种轴的尺尺寸差别很很大，一般般钟表的轴轴直径在0.5mm以下，而汽汽轮机转子子轴直径可达1m以上。服役条件主要共同点①传递扭矩，，交变性，，有时会承承受弯曲、拉压压负荷；②都有轴轴承支承，，轴颈处受受磨损，需要较高的的硬度，耐耐磨性好；；③大多数数承受一定定的冲击和和过载。主要失效方式断裂、疲劳劳断裂和过过量磨损。。→轴类零件主要要是按强度度来选材的的，并考虑一一定定