第三章机器零件用钢

第三章机器零件用钢1简介用途：轴类、齿轮、弹簧、紧固件等。分类：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。工作条件：主要承受拉、压、弯、扭、冲击、疲劳等应力，而且通常承受几种载荷同时作用。23.1机器零件用钢的性能要求

一、典型机械零件的服役条件、失效方法及对性能的要求机械零件的服役条件决定了零件的使用条件及对材料性能的要求。（见P89表3-1）二、成分及热处理对性能的保证成分热处理钢的含碳量；钢的合金化钢的淬火和淬火后的回火工艺3

1、机器零件用钢合金化特点

机械零件用钢一般为亚共析钢，钢中合金元素总质量分数一般小于5%，少数为5%~10%，也就是说大部分机器零件用钢为低合金钢和中合金钢，钢的质量也为优质钢或者高级优质钢。合金元素的主要作用可以归纳为：提高钢的淬透性降低钢的过热敏感性提高钢的耐回火性消除回火脆性4主加元素

Cr、Mn、Si、Ni。主要作用：↑淬透性和力学性能。辅加元素

Mo、W、V等↓过热敏感性，↓回脆，↑淬透性。最佳范围

获得最佳性能→称为极限合金化理论结构钢常用范围为：<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，或是复合加入。钢中加入的合金元素如下5辨证思维

由于不同机器零件的服役条件和失效方式不同，主要的设计依据和失效判据也不同，所以应合理选择钢的含碳量和热处理工艺。

应该明确:

一般情况下，某零件制造的材料并不是唯一的；某一种钢采用不同的热处理工艺可以制造不同类型的零件；某一零件用某一材料制造，其热处理工艺方法也可能是多种的。

2、机器零件用钢含碳量和回火温度6低碳和中碳（合金）钢淬火后，随着回火温度的升高，其一般规律是强度减低，而塑韧性提高(P91图3-1）。低碳合金钢的特点含碳量很低脆性较低而塑性韧性足够高组织位错型板条马氏体+板条相界残余奥氏体+自回火析出的碳化物。在低于250℃回火时，由于消除了内应力，弥散析出的碳化物增多以及板条相界残留奥氏体保持不变，使塑性，韧性都有明显提高，这就得到了一个高的综合力学性能。碳含量7碳含量中碳合金钢的特点含碳量较高，塑性韧性较低组织位错和孪晶马氏体混合组织在低温回火时（200℃-250℃），虽然强度很高，但是塑韧性较低（一般不建议在此温度回火），这类钢通常在550℃-600℃进行回火，得到回火索氏体组织，与低碳M组织相类似。8高碳合金钢的特点含碳量介于中碳和高碳之间，脆性较大组织一般为回火托氏体组织在300℃回火时，由于未能消除淬火内应力和高碳马氏体本身固有的脆性，所以呈现出脆性断裂；大约在350℃回火时，呈现出最大的弹性极限和屈服极限，其显微组织为回火索氏体。碳含量9结论：对于一种机械零件，根据其服役条件和性能要求，可以在不同的含碳量和不同的热处理工艺方法之间进行选择。结构钢碳含量、热处理工艺及应用的选择（补充了解）1、对于要求良好综合力学性能，零件选材的途径为：①低碳马氏体型结构钢，采用淬火+低温回火。为↑耐磨性，可进行渗碳处理；汽车拖拉机齿轮类为代表.②回火索氏体型，选择中碳钢，采用淬火+高温回火。为↑耐磨性，可进行渗氮处理或高频感应加热淬火等表面硬化工艺方法。轴类零件为典型。10

2、如要求更高的强度，则适当牺牲塑韧性。可选择中碳钢，采用低温回火工艺。如低合金中碳马氏体钢。农业机械较多.

3、如要求高的弹性极限和屈服强度，又要有较高的塑性和韧度，则选择中高碳钢，进行中温回火。如弹簧钢。

4、零件要求高强度、高硬度，高接触疲劳性和一定的塑性和韧度，可用高碳钢，淬火+低温回火。如轴承钢。

113.2常用机械零件用钢用途：用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓等。汽车万向节齿轮连杆曲轴12轴、杆、齿轮、弹簧等零件疲劳、冲击等满足条件的主要性能指标：疲劳强度S、抗拉强度Rm、吸收能量KV、断裂韧度KIc调制钢、弹簧钢、轴承钢、低碳马氏体钢、超高强度钢等13作用：传动力矩受力：主要承受交变扭转、弯曲力；一定的冲击力；配合处摩擦力。一、调制钢1．工作条件（以轴类零件为例）

(1)磨损：花键处，由于硬度低，耐磨性差造成的。

(2)疲劳断裂：弯曲疲劳、扭转疲劳2．失效方式结构钢经过淬火+高温回火后具有良好的综合力学性能，较高的强韧性。适于这种热处理的钢叫做调制钢，是机械零件中使用量最大的一类钢。14（1）高强度，尤其是高的疲劳强度；（2）高硬度、高耐磨性；（3）塑性韧性好；（4）良好的综合力学性能即强韧性的良好配合。（5）足够的淬透性，依靠合金化Cr、Mn、Ni、Si等。（6）防止第二类回火脆，可加入Mo和W，也可以快速冷却、细化晶粒、避开脆性区。（7）良好的加工性能即锻、铸、热处理及切削加工性。3．力学和工艺性能要求15调质钢的组织特点回火托氏体或者索氏体组织特点：强化相为弥散均匀分布的粒状碳化物，可以保证具有较高的塑变抗力和疲劳强度；组织均匀性好，减小了裂纹形成的可能性，所以具有良好的塑性和韧性；基体铁素体是从淬火M而来的，其晶粒细小，使钢的冷脆倾向减小。调制钢的含碳量在中碳范围内，调制处理后的组织为在铁素体机体上分布有细小碳化物的回火托氏体或者回火索氏体。16

0.25~0.45%C的合金钢经调质后室温性能变化

屈服强度相同的碳钢和合金结构钢断面收缩率变化

ZA淬透性原则调制钢所具有的综合力学性能，首先要求有足够的淬透性。碳主要作用起强化作用；合金元素不仅可以改善淬透性同时还可以改善回火索氏体的韧性。171、调质钢的化金化与性能特点

含碳量在0.25~0.45%。常用合金元素作用：Mn：↑↑淬透性，但↑过热倾向，↑回脆倾向；

Cr：↑↑淬透性，↑回稳性，但↑回脆倾向；

Ni:↑基体韧度，Ni-Cr复合↑↑淬透性，↑回脆；

Mo：↑淬透性，↑回稳性，细晶，↓↓回脆倾向；

V：有效细晶，(↑淬透性)，↓↓过热敏感性。18

在机械制造工业中，调质钢是按淬透性高低来分级的。DC为油淬临界直径

低淬透性合金钢:DC<30~40mm,有40Cr、40Mn2、42SiMn、35CrMo、42Mn2V等

中淬透性合金钢:DC:40~60mm,有40CrNi、42CrMo、40CrMn、30CrMnSi等

高淬透性合金钢:DC≥60~100mm,有37CrNi3、40CrNiMo、40CrMnMo等19

分析比较：40Cr→40CrNi→40CrNiMo淬透性回脆性回稳性塑韧性

40CrNiMo>40CrNi>40Cr

40CrNiMo>40CrNi>40Cr

40CrNiMo>40CrNi>40Cr

40CrNi>40Cr>40CrNiMo20

3、调质钢强韧化工艺的发展

正确认识性能指标

AK是一次大能量冲击性能指标，小能量多冲条件下工作的，很难正确反映。有些重要零件应以断裂韧度KIC来衡量。由于服役条件差异，钢最佳综合性能也不一定都是高温回火态好。零件在承受冲击能量大时，钢强度应低些，塑性和韧度宜高些；冲击能量较小时，强度应高些。以达最佳配合。21综合强化工艺

如复合热处理，即热处理强化、表面处理及形变强化工艺结合起来。如汽车转向节圆角处进行高频淬火处理后，疲劳寿命提高了50倍冷变形锻造余热淬火

如滚压、喷丸等冷变形方法的效果也比较好,能提高零件寿命既能节约能源、简化工序，又能细化组织，提高零件的强韧性。如柴油机连杆，已普遍采用锻造余热淬火工艺222．热处理特点（1）预备热处理

根据合金元素的种类和组织特点不同，调质钢可以通过退火、正火或者正火

+高温回火进行处理。（2）最终热处理（调质处理）

淬火+高温回火。合金调质钢的最终性能决定于回火温度。一般采用500℃～650℃回火。通过选择回火温度，可以获得所要求的性能。为防止第二类回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韧性的提高。

40Cr(直径D=12mm,油淬)23常用调质钢的性能特点及应用（了解）1．M钢、M-B钢：强度高，淬透性强；2．Cr钢、Cr-Mo、Cr-Mn、Cr-V钢：3．Cr-Ni、Cr-Ni-Mo钢：例题

40Cr钢连杆螺栓的热处理工艺设计

服役条件：承受从冲击性和周期性的拉应力和装配时的预应力；

性能要求：足够的强度、冲击韧性和疲劳性能

工艺路线：下料-锻造-退火（或正火）-机加工（粗加工）-调质-机加工（精加工）-装配24二、弹簧钢用途：用于制造各种弹性元件或有类似性能要求的零件，特别是各种弹簧，如螺旋弹簧、板簧等，是一种专用结构钢。弹簧钢的分类：热成型弹簧钢

冷成型弹簧钢拉力弹簧蝶形弹簧汽车板簧

离合器弹簧

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弹簧功能储能减振弹簧类型板簧，螺簧；压簧、拉簧和扭簧等一．弹簧的条件、失效方式、性能要求26

典型的螺旋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27板簧弯曲载荷螺簧扭转应力疲劳破坏弹性减退1)．力学性能：高的σs、σe、σs/σb、σ-1，足够的韧性及塑性；2)．工艺性能（1）淬透性要高；（2）过热敏感性要低；（3）氧化、脱碳倾向小；（4）成型性好。1、性能要求二、对弹簧钢力学性能和工艺性能的基本要求282、冶金质量及表面状态弹簧钢应有较好的冶金质量和组织均匀性，要严格控制材料的内部缺陷。由于弹簧工作时，表面承受的应力最大，所以弹簧应具有良好的表面质量不允许有裂纹、夹杂、折叠、严重脱碳等，这些表面会成为应力高度集中的地方和疲劳裂纹源，显著地降低弹簧的疲劳强度。29三．弹簧钢的化学成分及热处理特点1．化学成分碳素弹簧钢：C：0.6-0.9%合金弹簧钢：C：0.5-0.7%主加合金元素：Si、Mn、Cr；辅加合金元素：Mo、V、Nb、B。合金元素有作用：提高淬透性：Si、Mn、Cr，（B）；提高回火稳定性：Si、Mn、Cr；细化晶粒：Mo、V、Nb；提高σs、σe、σs/σb：Si、Mn；30

65Mn钢：Mn含量0.90%-1.20%，优质碳素结构钢，淬透性好，强度较高，但有脱碳敏感性、过热倾向和回火脆性，淬火时易开裂。55Si2Mn、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↓,开裂倾向小;

③Si有效↑回稳性,但↑脱C倾向;

④Si、Mn复合，脱碳和过热敏感性较硅钢、锰钢为小。四．常用弹簧钢常用硅锰板簧钢有65Mn钢、60Si2Mn、55Si2Mn等31

50CrVA:①Cr、V均↑回稳性,韧性好；

②V细化晶粒,↓过热敏感性;

③含Si，脱C敏感性↓,热处理不易脱C;

常用于受应力高的螺旋弹簧及<300℃工作的阀门弹簧。常用螺旋弹簧钢有50CrVA322．热处理特点

冷成型弹簧（强化后成型）：小型弹簧，先最终热处理+成型+低温退火（200-400℃）（冷拔弹簧钢丝）热成形弹簧：用热轧钢丝或钢板制成，然后淬火+中温（450℃～550℃）回火，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，一般用来制作为较大型的弹簧。扁钢剪短→加热压弯成型后淬火+中温回火→喷丸→装配淬火温度一般为830-880℃（不允许脱碳）→中温回火33

火车缓冲压缩螺旋弹簧热成形的三种热处理工艺

a)常规热处理b)热卷簧余热淬火c)高温形变热处理343.3.2滚动承轴钢1、滚动轴承钢的服役条件和性能要求

主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢。从化学成分上看它属于工具钢，所以也用于制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件。滚珠滚珠轴承高温耐腐蚀轴承角接触球轴承推力滚子轴承组合轴承滚动轴承滚珠丝杠35滚针保持架组件滚子轴承圆柱滚子推力轴承圆锥滚子推力轴承36服役条件高负荷→最大接触应力可高达3000~5000MPa高转速→循环周次高达每分钟数万次；高灵敏度→精度要求高→磨损、麻点→噪音失效形式接触疲劳破坏，麻点、剥落化学浸湿→诱蚀37滚动轴承及其受到载分布情况

38性能要求

1)高而均匀的硬度和耐磨性→足够淬透性和淬硬性，>60HRC；

2)高接触疲劳强度→以免过早失效

3)高的弹性极限和→保证材质、组织；

4)一定的韧性→承受冲击，以免碎裂；

5)尺寸稳定性好→保证精度；

6)一定耐蚀性→大气、润滑油腐蚀。

7)具有良好的冷热加工性能关键因素化学成分、冶金质量和加工工艺39

3、冶金质量冶金质量要求纯净→非金属夹杂物要少，按化学成分分：①简单氧化物（如A12O3）；②复杂氧化物（MnO.Al2O3）③硅酸盐和硅酸盐玻璃；④硫化物（MnS）接触面小应力集中大易产生裂纹材质纯净、组织均匀轴承钢由于冶金质量缺陷造成的失效占总失效的65%，主要指非金属夹杂和碳化物不均匀性所造成的冶金缺陷。40非金属夹杂按金相形态（热变形能力）可分为：脆性夹杂：Al2O3，尖晶石，沿轧制方向排列，呈点链状分布；塑性夹杂：MnS和Fe-Mn硅酸盐：，在热变形中有良好的塑性；球状不变形夹杂物：主要是钙的铝酸盐；半塑性夹杂物：复相铝酸盐，含有Al2O3或者尖晶石氧化物，轧后成纺锤状。轴承的接触疲劳寿命随着钢中氧化物级别的增加而降低，对轴承钢的危害程度按照刚玉、尖晶石、球状不变形夹杂、半塑性铝硅酸盐、塑性铝硅酸盐、硫化物依次递减。失效形式：应力集中41组织均匀碳化物细小均布。主要有三类K：

K液析→结晶时枝晶偏析而存在→高温扩散退火，不允许液析严重；

带状K→轧制时二次碳化物偏析→高温扩散退火；

网状K→冷却时在晶界析出→正火42

氧化物夹杂数量对轴承钢疲劳寿命的影响43常用轴承钢(1)铬轴承钢最常用的是GCr15(2)添加Mn、Si、Mo、V的轴承钢，如GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV等。为了节铬,加入Mo、V可得到无铬轴承钢,如GSiMnMoV、GSiMnMoVRE等，其性能与GCr15相近。(3)对于工作温度高于250℃（航空发动机工作温度可达380℃）的轴承，温度升高使材料的硬度、耐磨性显著下降，因此必须采用高温轴承钢，如Cr4Mo4V、W6Mo5Cr4V2、Cr14Mo4V、9Cr18Mo等，因有W、Mo、Cr、V强K形成元素，淬火后M具有良好的回火稳定性，并具有二次硬化现象，高温下可保持高硬度、高耐磨性和良好的接触疲劳强度。(4)对于要求耐蚀的轴承，可采用不锈钢制造，9Cr18、9Cr18Mo等。44

4、热处理特点球化退火→为最终淬火作组织准备，同时为机加工做准备。退火加热温度一般为780-810℃，冷却方式分为连续冷却及等温冷却两种。淬回→淬火温度要求十分严格，温度过高会过热，晶粒长大，使韧性和疲劳强度下降，且易淬裂和变形；温度过低，则奥氏体中溶解的铬量和碳量不够，钢淬火后硬度不足。例：GCr15钢的淬火温度：820℃～840℃正火→消除锻造毛坯的网状碳化物45回火：低温（150-160℃）保温两小时，去应力，提高韧性，稳定尺寸。组织：极细马氏体+均匀分布碳化物+少量残余奥氏体时效：磨削后再进行120-130℃保温5-10h的低温实效处理，以消除内应力，稳定尺寸。

冷处理：对于精密滚动轴承及构件必须保证在长期存放和使用中不变形。为了稳定尺寸，在淬火后要在1-2h内进行冷处理，要求温度在-70℃～-80℃保温1-2h，使残余奥氏体两达到4-6%。463.2.4低碳马氏体型结构钢基本性能

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。这些性能指标和中碳合金调质钢性能相当，常规的力学性能甚至优于调质钢。

低碳M结构钢采用淬火+低回工艺，可得到位错板条M→强度、韧度和塑性的最佳配合。47对低碳马氏体型钢的基本性能要求

1．淬透性好（低碳，只能从合金化上考虑）；2．过热敏感性低（低碳，相变点高，必须防止晶粒长大）；3．回火稳定性高（MS点高，有自回火现象，稳定性差）。合金化特点低碳：0.15-0.25%→以保证淬火后获得板M合金元素：Si、Mn、B、Ti、V、Nb、Mo等作用：提高淬透性Si、Mn、B

降低过热敏感性：Ti、V、Nb、Mo；提高回火稳定性：Si、Ti、V、Nb、Mo

降低MS点，防止自回火：Si、Mn48零件断面尺寸↑，心部可能淬不透，→综合性能↓应根据零件的尺寸大小来选择相应淬透性的钢高温加热较长T保温快速冷却低碳马氏体的热处理工艺特点2、低碳马氏体结构钢及应用

应用

在矿山、汽车、石油、机车车辆、农业机械等制造工业中得到了广泛的应用493.2.5超高强度钢低合金中碳马氏体型二次硬化型高强度钢马氏体时效型超高强度不锈钢（不锈钢中讲）

低合金超高强度钢分类对于航天工业来说，降低飞行器或构件自身的重量至关重要，要求屈服强度高于1400MPa才能获得广泛应用，这种钢称为超高强度钢。50一、低合金超高强度钢1、低合金超高强度结构钢是为了满足飞机、火箭等航空航天器结构上的高比强度的材料而发展的一类结构钢。应用场合可应用于机翼主梁、起落架支柱、火箭外壳、高压容器等。回火马氏体或者下贝氏体C：0.30-0.45%Me：约为5%成分特点使用组织511)Si、Mn、Cr、Ni、Mo等提高淬透性。Si还可以使M的脆化温度移向高温，强化机体，增加钢的耐回火性能。2)V、Nb细化晶粒，有效提高塑性和韧性。3)S、P应严格控制，总是小于0.02%，以保证高塑性，尽可能减少气体含量，可采用真空熔炼或电渣重熔。2、低合金超高强度钢合金化特点3、性能要求1)具有所要求的强度；2)合适的塑性；3)一定的冲击抗力和断裂韧性；4)高的疲劳强度；5)焊接性好，缺口敏感性低。52

40CrNiMo、30CrMnSiNi2、32Si2Mn2MoV钢。如30CrMnSiNi2钢的淬透性高，临界淬透直径为80mm，抗拉强度为1670±100MPa4、常用钢号二．二次硬化型超高强度钢1)C：0.3-0.4%左右，保证屈服强度大于1550MPa；2)合金元素：Cr、Mo、Si、V等，提高淬透性，空冷得到M。3)Mo、V高温回火析出特殊K，具有二次硬化作用。4)Cr量高，提高抗蚀性，提高淬透性。1．成分特点532．热处理特点淬透性很强，一般采用淬火+500-600℃高温回火洗出弥散的M7C3、M2C、和MC型特殊碳化物，产生二次硬化，同时高温回火消除应力。3、特点较好的抗氧化性和耐蚀性，主要缺点是塑韧性、焊接性和冷变形性较差。54三、马氏体时效钢

马氏体时效钢是超低碳高合金钢，实际上是以Fe-Ni为基的合金。它利用金属间化合物在含碳量极低的高镍马氏体中弥散析出强化，抗拉强度可达2000MPa。1、成分特点1)C：超低碳，≤0.03%C2)Ni：18%-25%3)合金元素：Ti、Nb、Mo、Al；4)杂质元素：C、S、N。55（1）保证马氏体的形成（2）减低位错阻力和位错与原子间交互作用的能量；（3）有利于M中沉淀相的析出；（4）使Ms下降。2、Ni的作用3、典型材料

M时效钢的典型热处理工艺为815℃固溶后空冷，M转变相当充分，因是置换式固溶体，HRC30-35，480℃×（3-6h）时效，析出Ni3Al、Ni3Ti、Ni3Mo、(FeNiCo)2Mo等金属间化合物，组织：回火M+金属间化合物。563.2.6渗碳钢与氮化钢用途：主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。服役条件滑动、滚动、接触应力、冲击、磨损失效方式接触疲劳性能要求高硬度高的接触疲劳抗力良好的耐磨性，心部具有一定的塑形57渗碳零件的工作条件、失效方式及性能要求弯曲疲劳冲击接触疲劳摩擦失效方式弯曲疲劳破坏接触疲劳破坏齿端磨损齿面刮伤性能要求（1）疲劳强度：高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度；（2）表面硬度高耐磨性好（HRC大于58-62）（3）心部综合力学性能好（25-40HRC，冲击韧性高于70J/cm2）。

一、渗碳钢工作条件制造齿轮、凸轮、活塞销等581、渗碳钢的合金化一般含碳量在0.12~0.25％保证得到强韧性好的板条M常用合金化元素

Mn、Cr、Ni主要↑淬透性改善渗碳层性能；

Ti、V、W、Mo细化晶粒

渗碳层性能:表层碳量、表层浓度梯度和渗层深度

渗碳层深度根据零件需要确定。原则上，渗碳层深度应大于零件的最大切应力深度。592．常用渗碳钢渗碳钢都是低碳钢或者是低合金钢。根据淬透性大小分为低脆性钢、中脆性钢、高脆性钢。根据零件淬透性和力学性能的要求，合理考虑合金元素对神探工艺的影响，合理地选择渗碳钢。1)低淬透性渗碳钢：15Cr、20Cr、15Mn2、20Mn2等；2)中淬透性合金渗碳钢：20CrMnTi、12CrNiA、

20CrMnMo、20MnVB等；3)高淬透性合金渗碳钢：12CrNi4A、18Cr2Ni4WA、

20Cr2Ni4A等。603、渗碳钢热处理特点碳素渗碳钢和地合金渗碳钢——直接淬火或者一次淬火高合金钢——二次淬火以20Cr2Ni4A、20CrMnTi钢的热处理为例高淬透性的合金钢由于含有较多的合金元素，渗碳层表面的含碳量又很高，大致M的转变温度很低。若采用渗碳后直接淬火，渗碳层中将保留大量的残留奥氏体，是表面硬度降低，因此必须设法降低残余奥氏体的含量。一般渗碳钢的热处理温度为930℃左右，渗碳后的热处理通常有直接淬火、一次淬火、二次淬火等方法，而后进行低温回火。611)淬火后进行冷处理(-60-100℃)，使残留奥体转变为马氏体。2)渗碳及正火后进行一次高温回火（600-620℃），从马氏体和残留奥氏体中析出碳化物，随后再加热到较低温度（Ac1+30-50℃）淬火时，这些碳化物不再溶入奥氏体中，从而减小了奥氏体中的碳及合金元素的含量，使马氏体转变温度有所升高，淬火后残留奥氏体的含量自然就减少了。最后再进行低温回火，以消除内应力，并提高渗碳层的强度和韧性。3)渗碳后进行喷丸处理，也可以有效地使渗层中的残余奥氏体转变为马氏体。生产中降低残余奥氏体的方法主要有三种：6220CrMnT钢的热处理工艺步骤:(1)渗碳后预冷后直接淬火-减小淬火变形(2)低温回火：200℃例题：20CrMnTi合金渗碳钢制造的汽车变速齿轮，其技术要求是渗碳层厚度为1.2-1.6mm，表面含碳量为1.0%，齿顶硬度为58-60HRC，心部硬度为30-45HRC，试确定其热处理工艺，并分析其工艺路线。工艺路线为：锻造→正火→加工齿轮→局部镀铜→渗碳→预冷淬火、低温回火→喷丸→磨齿（精磨）63二、氮化钢

服役条件有些零件，如精密机床的主轴等，工作时载荷不大，基本上无冲击力；有摩擦，但比齿轮等零件的磨损要轻，同时也受到交变的疲劳应力。这一类零件重要的要求是能保持高的精度。常采用氮化钢进行渗氮处理。基本概念氮化：用氮饱和钢的表面的工艺过程，氮化工艺一般在600℃以下进行。氮化钢多为碳含量偏低的中碳铬钼铝钢。氮化的目的：提高钢表面的硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性。工艺：氮化前，要经过调质热处理以得到稳定的回火索氏体组织，以保证零件最终的使用性能和使用过程中的尺寸稳定性，同时也为获得好的氮化层作组织准备。64氮化钢的扩散层的结构取决于Fe-N相图氮化钢的扩散层取决于钢的成分、加热温度和时间，以及氮化后的冷速。氮化钢的成分特点合金化元素：Al、Nb、V-合金氮化物最稳定；其次，Cr、Mo、W的合金氮化物，同时提高氮化钢的淬透性。Mo、V不仅使调制后的氮化钢组织在长时间内保持稳定，也防止了第二累回火脆性。合金元素对氮化层深度和表面的硬度的影响如图氮化钢的含碳量比渗碳钢的要高，一方面是因为服役条件不同，另一方面是能获得较高的硬度，以支撑硬度表面，保证在过渡区有良好的硬度匹配。65合金元素对氮化层深度和表面硬度的影响（550℃氮化24h）

66国内外广泛使用的氮化钢是38CrMoAl钢，获得最高氮化层硬度，达到900~1000HV。仅要求高疲劳强度的零件，可采用不含铝的CrMo型氮化钢，如35CrMo、40CrV、40Cr等，其氮化层的硬度控制在500~800HV。氮化钢的应用673.2.7易削钢1．概述易削钢是钢中加入一种或几种元素，使其