机械结构用钢

5.3机械结构用钢

5.3.1机械结构用钢综述5.3.2调质钢与非调质钢

5.3.3表面硬化钢

5.3.4弹簧钢

5.3.5滚动轴承钢

5.3.6易切削钢5.3.1Briefintroductionofstructuralsteels结构钢综述

机械结构用钢系指用以制造各种机器零件的钢种，例如轴类、齿轮、紧固件、轴承和高强度结构等，广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、电站设备、飞机及火箭等装置上。为更好地识记工业用钢，特对机械结构用钢就以下五个方面作一综述。

1.工作条件与性能要求2.淬透性3.Me在机器结构钢中的作用4.碳含量与热处理工艺的选择5.机器结构钢的分类1.工作条件与性能要求

机械结构用钢主要承受拉、压、弯、扭、冲击、疲劳应力，且往往是几种载荷同时作用。可以是恒载或变载，作用力的方向是单向或反复的。工作环境是大气、水和润滑油，工作温度有的是在高温，有的在低温，有的还受腐蚀介质作用。

一般机械零件的主要失效形式是变形、过度磨损和断裂。为保证机械零件正常工作，必须要求有良好的力学性能，如足够高的强度、塑性、冲击吸收功和疲劳强度等。很显然，欲满足机械结构用钢的性能要求，必须对其进行热处理强化，才能充分发挥钢材的性能潜力。马氏体相变及随后的回火转变综合应用了固溶强化、沉淀强化、细晶强化和相变强化的机理，是最重要、最经济的强化手段。而钢的淬透性是此类钢非常重要的工艺性能。2.淬透性

淬透性对机械结构用钢具有十分重要的意义。淬透的钢可在工件整个截面上均获得高强度、高屈强比、高疲劳强度和高冲击韧度，以及低的韧脆转折温度（TK）的性能指标。钢中合金元素可明显提高钢的淬透性。对淬透性要求不高的合金结构钢，才采用单一的合金元素合金化方案；要求较高淬透性者均采用多元少量的合金元素综合合金化方法。3.Me（合金元素）

在机械结构钢中的作用主加元素：Mn、Cr、Si、Ni、B（微量）

提高淬透性，强化铁素体，提高综合力学性能

附加元素：

Ti、V、W、Mo

细化晶粒，提高回火稳定性，抑制第二类回火脆性（W、Mo）4.碳含量与热处理工艺的选择

碳是机械结构用钢中最主要的元素，溶入奥氏体中的碳含量不仅直接决定了M的硬度，而且对M的形态及回火后的组织性能有很大影响。对不重要的机器零件，当综合力学性能要求不高（硬度≤229HBW）时，可选用中碳钢经正火即可。

表面要求耐磨性好及高的接触疲劳抗力，整体又承受冲击负荷心部要求较高强韧性的零件，如汽车、拖拉机变速箱齿轮，应选用渗碳钢，即低碳钢或低碳合金钢，采用渗碳、淬火和低温回火的热处理工艺。

综合力学性能要求较高的零件，如各类轴、连杆、螺栓等，应选用调质钢，即中碳钢或中碳合金钢，采用调质处理，使其获得较高强度的同时也有较高的韧度。较高碳含量的碳素钢和合金钢属于弹簧钢，可用来制造弹簧，为了保证弹簧钢的高弹性极限和疲劳强度，应采用淬火+中温回火的热处理工艺。

滚动轴承应选用高碳的滚动轴承钢制作，经淬火+低温回火后的轴承，具有高硬度、高耐磨性和高的接触疲劳抗力以及适当的韧度。合金结构钢的成分特点5.机械结构用钢的分类与典型钢号按热处理工艺特点和用途不同，将其分为调质钢、表面硬化钢（渗碳钢、渗氮钢）、弹簧钢、滚动轴承钢、易切削钢以及铸钢等。i.调质钢（45，40Cr，40CrNiMoA）ii.表面硬化钢（20Cr，20CrMnTi,38CrMoAlA）iii.弹簧钢（65Mn,60Si2Mn,50CrVA）iv.滚动轴承钢（GCr15）v.易切削钢（Y40CrSCa）vi.铸钢（ZG200-400）5.3.2调质钢与非调质钢

调质钢一般指经调质处理后使用的中碳钢或中碳合金钢。1.工作条件、常见失效形式与性能要求如机床主轴、汽车拖拉机后桥半轴、发动机曲轴等，在多种应力负荷下工作的，受力较复杂，有时还受到冲击载荷作用，在轴颈或花键等部位还存在较剧烈摩擦。其主要失效形式有：主要是由于承受交变的扭转、弯曲载荷所引起的疲劳断裂，以及由于工件的塑韧性不足而导致的脆性断裂；在摩擦副的配合处承受强烈摩擦磨损，工件本身由于硬度低、耐磨性差而造成的过度磨损等。因此，其力学性能为高的屈服点和疲劳强度，良好的冲击韧度和塑性，即具有良好的综合力学性能。同时，还要考虑断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率等性能。一般调质钢的性能范围大致为：σb＝800～1200MPa，σS＝700～1000MPa，δ＝8～15％，αK＝60～120J/cm2，TK＜－40℃。。

连杆螺栓及热处理工艺曲轴高强螺栓柴油机连杆齿轮

轴套类破碎机主轴调质件（螺杆）柴油机凸轮轴

轮盘类（轮辐，齿轮，键槽等）2.化学成分特点（1）中碳（2）合金化原则

主加元素：Cr、Ni、Mn、Si及微量B等，主要作用为提高淬透性，强化F；辅加元素：W、Mo、V、Ti等，主要作用为细化晶粒、进一步提高钢的淬透性，W、Mo还起着防止第二类回火脆性作用。另外W、Mo、V、Cr、Si等还可有效提高钢的回火稳定性。3.热处理特点（1）预先热处理

退火或正火。（2）最终热处理调质（组织为回火索氏体）或调质＋局部表面淬火、低温回火。回火索氏体4.常用调质钢（如表5-10所示）

（1）低透性调质钢（D0油＜30～40mm）如45（U20452）、40Cr（A20402）等；（2）中淬透性调质钢（D0油＜40～60mm

）如42CrMo（A30352)、38CrMoAlA(A33382)等（3）高淬透性调质钢（D0油＞60mm）如40CrNiMoA(A50403)等。某40Cr钢制作的汽车发动机连杆螺栓的生产加工工艺路线如下所示:下料→锻造→正火→粗机加工→调质→精加工→装配。

表5-10常用调质钢的牌号、热处理、性能与用途5.调质零件用钢的新进展低碳马氏体钢表5-11低碳马氏体15MnVB钢与调质40Cr钢性能对比6.微合金化非调质钢何谓“微合金化非调质钢”？从广义上说，在制造和应用过程中，通过采用微合金化（V、Ti、Nb、N等）、控制轧制（控锻）和控制冷却等强韧化方法，在F和P中弥散析出碳氮化合物为强化相，取消了调质热处理，而能达到或接近调质钢性能的优质或特殊质量钢，即为“微合金化非调质钢”（简称“非调质钢”）。在轧制或正火状态下使用的高强度钢，其显微组织主要是F＋P。提高非调质钢强度的方法，主要是通过添加合金元素和轧制、细化组织。在低合金钢的范围内，通过添加合金元素所增加的强度一般与元素的添加量呈正比。常采用对于焊接性影响较小而又廉价的Si、Mn作为非调质钢主要合金元素。通过控制轧制也可细化组织，提高非调质钢的强韧性。还因为钢中珠光体P有损于钢的韧性，故在要求高韧性的情况下希望尽量降低钢中的碳，以减少P量，P量少的低碳钢叫少P钢；碳含量很低以致于完全消除P的钢叫无P钢，这种钢显著改善了钢的韧性和焊接性。6.微合金化非调质钢我国已在多种型号的汽车曲轴、连杆上成功应用微合金非调质钢，例如我国一气CA15型汽车发动机曲轴采用非调质钢YF45V代替原45钢正火或调质，其力学性能（如表5-910所示）符合CA15曲轴产品要求。中碳微合金非调质钢的开发应用有着广阔的发展前景。表5-11

非调质钢与调质钢力学性能的对比材料σb/Mpaσs/MPaδ5/%ψ/%AK/J硬度/HBWYF45V（非调质钢）45（正火）45（调质）77965278447336051916.523.019.0334043273586220～240170～195210～2406.结微合金沫化非调熟质钢微合金选化非调订质钢的枣特点在于简衫化生产酿工艺，州取消淬弱火＋高潮温回火弄工序，丛减少淬潮火变形叼及矫正猜的工作猛量，从美而达到贡降低能伤耗和生购产成本逐的目的惰；同时颗其仍具淘有很好眨的使用宫性能，槽如强韧租性、抗请疲劳和吊耐磨损陷性能等陡。微顿合金化琴非调质织钢与合钉金调质青钢相比惜，还有合金元济素用量赔少的特点。下图所示心为调质钢旨（b图）和非义调质钢（a图）这两百类钢典型刮的生产工尝艺流程。殊由比较可肺见，非调链质钢由于之取消了淬钻火回火等炭工序，从含而简化了释生产工艺齿流程，提浆高材料利叠用率，改搁善零件质省量，降低代能耗和制惕造成本（25%～38%），减少被污染，绿蹲色环保。图5-*1非调质钢霞（a）与调质叨钢（b）典型的生滩产工艺流均程表5-*蛮2微合金侵化非调置质钢的砖分类按加工工艺分类热锻微合金非调质钢，直接切削微合金非调质钢，冷作强化微合金非调质钢等。按产品形状分类微合金非调质钢棒材，板材，管材及线材等。按性能特征分类高强度微合金非调质钢，高韧性微合金非调质钢，高强高韧微合金非调质钢及表面强化微合金非调质钢等。按切削加工性能分类易切削微合金非调质钢，对切削性能无特殊要求的微合金非调质钢等。按组织特征分类铁素体-珠光体微合金非调质钢，晶内铁素体微合金非调质钢，低碳贝氏体微合金非调质钢与低碳马氏体微合金非调质钢等。按加工方衡法的不同积，将非调镜质机械结里构钢分为经：类型钢号举例钢号表示方法说明易切削非调质钢YF35V，YF45MnV，YF35MnV，YF40V，YF45V，YF40MnVYF表示易切削微合金非调质钢热锻用非调质钢F45V，F35MnV，F40MnVF表示热锻用微合金非调质钢冷作强化非调质钢LF××LF表示冷作强化微合金非调质钢高强高韧非调质钢GF××GF表示高强度高韧性非调质钢非调质钢宋的冶金工助艺特点i冶炼冶炼非调惯质钢时，均要首茫先充分慨脱氧，然后煤再进行灿合金化放。保证钢中貌含有稳定牌和适量的N，对控制膜微合金笨非调质旺钢的性葬能是十哑分重要汤的。非调质钢嫂在冶炼时决常加入Al、灶Ti等元素产，通过析出AlN、毯TiN来钉扎A晶界，提后高A晶粒长大银激活能量蛾，在加热饮时阻止晶获粒长大，俱在形变过岩程中抑制A再结晶，甘细化A晶粒。愧微合金私元素的蜘复合加州入比单府独加入晃作用更敏大。ii轧制(楚锻制)微合金化甲与控制轧购制(锻制径)、控制坚冷却相结母合，才能码充分发挥全微合金化辣元素的作碎用，才能译达到最佳及的强韧化螺效果。对于轧睬制(锻堆制)并拔经切削墨加工后升使用的乒非调质悉钢来说筛，轧制肚(锻制锈)工艺店将决定路零件的培最终性钉能。6.裳微合金厦化非调渡质钢非调质钢尽的性能特窜点i力学性皇能可具有春与碳素驼及合金食结构钢侮调质后采一样强志度。虽园然其韧蒙性稍差顺，但在辟采取某腥些韧化薯措施后警，也已咏达相应姑韧性水摧平。与丝式调质状犬态使用抢的机械拜结构钢究相比，微合金复非调质锦钢对尺雹寸(体榨积)效姑应不敏委感，使归其力学歇性能、锅尤其硬物度值在止零件截萝面上的都分布比扛较均匀识，这一步点对于泳大型零誉、部件郊来说尤丘为可贵扩和重要挡。ii工艺性投能良好的敲切削加导工性能陆。在硬度掏相同的校情况下岂，具有F-P组织的非耍调质钢，其切削酿加工性幕能比具赚有回火S组织的脸调质机螺械结构赴钢好。为了进案一步改劲善非调居质钢的淡切削加离工性能夸，可适量曾单独添破加某种微易切削民元素，厚如S或Pb以及Ca、帜Te(碲)、S仆e(硒)等，或现者复合椅添加这抵些元素吓。良好的街表面强究化特性助。很多机械古零件，为泼提高其表废面的耐磨产性和疲劳新强度，都叛进行表面浪强化处理胞。非调质增钢具有导良好的殖高、中朴频感应策加热淬疗火特性离。与同租等强度经级别的袋调质钢堆相比，贯在同样若氮化和姻软氮化印工艺条某件下，叨非调质毁钢的渗味层可以艳得到更棚高的硬稠度；更起深的渗宪层深度浙；氮化胸处理后个，心部宴硬度也季不降低医。试验表证明，非调质钢具有良好假的表面强虹化特性。6.微冷合金化非井调质钢非调质钢川的组织特得征非调质钢绘的组织主倦要是：铁素体(F)＋珠光射体（P）+弥散析皱出的碳亏化物（K）强化的桑主要作抓用是细遍化组织肤和相间傍沉淀析尤出。6.微耕合金化非钞调质钢晶内析动出F型非调质淋钢，是近猴年来新挑开发的西一种高市强高韧敞性非调埋质钢。御针对一捡般非调短质钢的葡韧性偏没低，采灿用适当候增加S含量（w(S衰)约0.0可6%），可使A晶粒细化衬，在120秋0℃高温下，姜晶粒度可重达5级，韧性矿提高。而独当细小MnS和TiN同时存在考时，其复脆合效应可肃使A晶粒在120重0℃以上仍维氧持6级。其原酒因在于，秃一方面MnS和TiN在高温下燃溶解度小贡，可有效窗阻止晶粒伸长大；另录一方面在即钢冷却过除程中，MnS粒子上桃有VN、TiN析出，愁并以此兔作为F的形核核爸心，促进兆了晶内F（Inte房诚r-gr篇anul盟arF右erri部te，IGF）的形成理，有效细补化晶粒，好由此发展屿了高强高科韧新型F-P非调质钢狗。IGF钢中的先医共析F大量、夫细小地稼在A晶粒内铸部析出晚，起到津分割原A晶粒，细梅化组织的大有效作用息，从而显秆著改善钢沸的强韧性。6.宅微合金嘴化非调依质钢5.3爹.3删Cas饰eh慕ard汇eni秩ng循ste防els表面硬夺化钢1.概述此类钢凉适于制势造通过止某种热偷处理工哀艺使零狭件表面希坚硬耐舞磨而心连部韧性旱适当的筑零件，朴由于表找层具有采较高的际残余压饲应力而蜓使其疲新劳性能勒显著提尚高。欲插达表硬龟内韧效芬果，有昏以下三流种选择甜：（1）承受剧烦烈冲击、药接触应力眨较大且要潜求耐磨的局零件，宜忍采用低碳线钢渗碳淬最火工艺；（2）圆柱形似或形状较芝简单零件窄，采用中夕碳钢的高锈频（或中去频）感应跟加热表面钻淬火工艺押；（3）机床腰主轴、咱丝杠和设发动机提曲轴等艳要求尺没寸精确报的零件夸，一般铲采用渗俊氮处理慌工艺，会加热温皂度低，纽奉热处理霉变形小仰。此外，激豆光表面热汽处理等新校工艺也逐隐步被采用旬。2.渗碳钢（1）工作卡条件、违常见失钞效形式消与性能治要求此类钢夸主要用鸣于在承扬受较强止烈摩擦战磨损和纱较大冲忍击载荷画条件下巧工作的华机械零冬件，如辅汽车、脆拖拉机册上的变柿速齿轮野，内燃本机上的敢凸轮、苦活塞销妇等。此料类零件育常见的晓失效形对式主要盐有工作钩表面承浪受较大惹的接触荐疲劳载守荷而引涝起的局射部破坏债（俗称追麻点剥房诚落），韵承载较由重而引板起的工吊作表面进过度磨煮损，或饼是由于镇工作时离承受的压冲击载桌荷过大锐而导致鼻的断裂陆等。因翠此，这触类零件氏工作时岔要求其胀表面硬凳而耐磨践，而零址件心部模则要求伶有较高醋的韧性到和强度袖以承受远较大冲战击载荷肾作用，爷即“表放硬内韧授”是其红主要性泥能要求挂。2.渗碳钢（2）化学森成分特茧点低碳(Wc=险0.1％～0.2指5%)：实际为渗勉碳件心部烘的含碳量抗，这对保伸证工件心英部有足够馅塑、韧性依是十分必捎要的。若哄碳含量过吨低，表面计的渗碳层舒易于剥落;碳含量声过高，胃则心部撒塑、韧后性下降求，并使榴表层的末压应力泽减少，凳从而降词低弯曲矿疲劳强蔽度。合金化勇原则：其主加元素用为Cr、Mn、Ni、Si、B等，提高饼心部淬透攻性和强化F;辅加元素W、Mo、V、Ti等，用餐以细化追晶粒、长进一步挎提高心事部淬透直性。2.渗碳钢（3）热处拥理特点预先热船处理一傲般为正涝火；最终热微处理一凝般为渗碳后进蜂行淬火及趋低温回火，以获蜜得高硬散度、高纳耐磨性慌的表层喇及强而三韧的心暗部。图5-＃渗专碳后常潮用热处养理工艺1－直接淬陵火法；2－一次淬状火法；3－二次帐淬火法（4）渗碳鬼钢经最傻终热处车理后的炼组织特急征经最终盟热处理居后的组肾织应为:表层由回火M加粒状辱合金K及少量秋残余A组成；心部由低碳每回火M及少量F(淬透时)或F加M(未淬透验时)组成。（5）常用渗陶碳钢①低淬透缎性(低强度)渗碳钢(D0水20～35mm，WMe＜2%,σb＜800迁MPa）常用钢种肠有20(泡U20便202贯)、20Cr贫(A20姐202)等，其班淬透性织低，只损适用于穴受力不签大、对恐心部强资度要求赤不高的目小型、朗耐磨渗桌碳件，巾如套筒氏、活塞筑销等。②中淬透扩性(中强度)渗碳钢(D0油25～60mm，WMe=2～5%，σb=800～120秆0MP满a)常用钢菌种有20C化rMn揭Ti(赵A26筋202环)等，这兰类钢的浊淬透性腿与心部境强度均秋较高，炒可用于饰制造一谷般机器围中较为历重要的潜渗碳件轨，如汽错车、拖裤拉机变睛速齿轮延及活塞处销等。盖因含有Ti或V等阻碍A晶粒长大轿的元素，科所以渗碳膝时过热倾锈向较小，疤可在渗碳决后预冷至860驶℃左右直遍接淬火允、然后愈低温回塘火。③高淬透悄性(高强度)渗碳钢(D0油＞100衬mm，WMe＞５％栋，σb＞1200蔑MPa)常用钢种拾有18C挡r2N袭i4W惩A(A雨521却83)等。由于暮具有很高星的淬透性赴、心部强盾度很高，火因此这类各钢可用于族制造截面虏较大的重返负荷渗碳捎件，如航嘴空发动机作变速齿轮言、轴等。某20C往rMn页Ti钢制CA-1倘0B载重汽车葵变速箱中蝇间轴的三宴档齿轮的弄加工工艺钉路线如下:下料→锻羽造→正火闪→加工齿鸭形→渗碳(93爷0℃)、预冷质淬火(830原℃)+低温回火(200侍℃)→磨齿。20Cr音MnTi钢制汽位车变速雄齿轮的热处理进工艺曲往线（5）常用渗刚碳钢表5-12常用渗碳肤钢的牌号陷、成分、早性能与用径途（6）新的寨进展近年来，女生产中采痰用渗碳钢状直接淬火得并低温回笋火，以获掠得低碳M组织，肌用以制冒造某些遥要求综报合力学签性能较药高的零嚼件，如碧传递动招力的轴介、重要肯的螺栓棋等。在识某些场贷合下，颈它还可俩代替中并碳钢的垒调质处拳理。3.渗氮钢简姓介渗氮钢踩多为碳争含量偏盘低的中味碳铬钼消铝钢（坊如35Cr改Mo、42Cr帽Mo、38Cr捧MoAl芳A钢等）汪。渗氮钢悉零件一鸣般经过颠调质处翻理、切忆削加工直和在500～570桐℃之间的素氮化处蜂理过程域。零件够经渗氮派处理后唯具有以束下特点卧：（1）不需再感进行任何滴热处理即饼可得到非筋常高的表愈面硬度，善因而耐磨么性能优越瓦，咬死和束擦伤的倾挺向小；（2）有一定飘的耐热性，在低刻于渗氮望温度下页加热时累可保持牲高硬度绩，改善喝抗腐蚀沈性能；（3）可提猪高钢件债的疲劳奇强度，改善对白缺口的熟敏感性侍。（4）由于氮新化处理暮温度较鼻低，热王处理变诸形小，纹因此特别适合让于尺寸精温度要求较盛高或最终宝热处理要扎求变形小真的机械零妈件（如机喇床丝杆、位镗杆，大堤马力内燃膨机曲轴等权）。应当说残明的是肉，随着察渗氮新分工艺的食发展，佩如氮碳蜡共渗、傅离子氮货化等工诞艺的采鞭用，可排通过氮蛮化处理胖工艺改赢善性能震的钢种时逐渐增祸多，如腥中碳合债金结构胶钢、铬厅钢、铬攀钼钢、跟铬钒钢午、镍铬他钼钢、猫铬锰钛定钢、铬略含量（凑质量分孙数）5%的模具按钢H11和H13，F和M系列不份锈钢，A不锈钢撤和沉淀汽硬化不虫锈钢等话。5.3.车4弹簧钢寸（Spri熟ngs脂teel碰s）1.工作条件夹、主要失畜效形式与新性能要求弹簧钢驻系指用隶于制造黎各种弹湖簧的钢柔种。弹匠簧的主崖要作用愉是吸收陶冲击能光量，缓触和机械则的振动静和冲击房诚作用。1.工作条件呜、主要失巨效形式与仁性能要求其主要的柱失效形式恢就是因弯大曲或扭转霉疲劳载荷嫁所导致的鸣弹簧类零闻件疲劳断跟裂，以及族由材料旱的弹性秀极限较芽低而引强起弹簧紫的过量变形以致失去校弹性等。因此弹簧辆钢应具备忆以下性能:（1）高强畅度和高银屈强比以保证弹外簧有足够下高的弹性激变形能力从，并能承敲受大的载百荷。（2）高的披疲劳强仰度以保证弹为簧在长期效振动和交京变应力作轨用下不产糖生疲劳破滔坏。（3）一定的立塑、韧性为满足成方形需要和守可能承受扭的冲击载疏荷，应有伐一定塑、撒韧性。（4）此外朽，一些禽在高温钞或腐蚀垫条件下毁工作的老弹簧，意还应具墙有良好的浪耐热性敢或耐蚀减性等。2.化学成都分特点（1）中高垂碳目的是保甜证其较高劝的弹性极爱限与屈服死强度。一指般碳素弹栋簧钢的碳难含量为0．6%～0．9%，合金倒弹簧钢牌的碳含纲量为0.4放5%～0.7%。（2）合金化理原则加入Si、Mn、Cr等主加元衣素，主要将目的是提要高淬透性柏、强化F，亦可提壁高回火稳逢定性(其中以Si的作用由最大)。辅加元素W、V及Cr等较强K形成元素破，起到细缩慧化晶粒作涉用,进一步提隆高淬透性迫，不易脱震碳和过热顿，保证钢偷在较高使游用温度下扰仍具较高撞的高温强滨度和韧性倘，同时还秀提高回火走稳定性。应注意龟，Si含量高零时有石灯墨化倾瞒向、并占在加热罪时使钢轧易于脱扑碳，Mn可增大安钢的过椒热倾向招。3.加工成谅型与热肢处理特棋点（1）热成型揭弹簧弹簧截面凳尺寸≥8mm的大型弹周簧多用热吓轧钢丝或复钢板、热墓态下成型榜，然后淬火及趟中温回栋火(35灰0～500主℃)，经回火虫后的组织樱是回火托倦氏体（T回），硬度为40～48HR挤C，具有拔较高的抚弹性极笨限和疲河劳强度券，同时叶又具一抽定塑、恳韧性。纤如60Si邀2Mn钢制汽赵车板簧钳的加工庆工艺路仓线为：纳扁钢剪品断→机半械加工礼（倒角匙钻孔等岔）→加冲热压弯艰→淬火+中温回爆火→喷道丸。近膊年来，热成型弹师簧也可采舰用等温淬继火获得下宿贝氏体或悬形变热处罗理，对提高旗弹簧的绞性能和旅寿命也贷有较明娘显作用岂。（2）冷成型草弹簧对直径倘或截面肉单边尺快寸＜8mm的弹簧别，常采角用冷拔(轧)钢丝(板)冷卷成型犹或先热处甲理强化、浊然后冷卷晚成型，这伞类弹簧钢蜜丝按强化我工艺可分蓬为三种：铅浴等折温冷拔裂钢丝、少冷拔钢厦丝和油时淬回火称钢丝，浇最后进木行去应瞒力退火陵和稳定符化处理(加热温彩度为250～300价℃，保温时迅间1h)以消除应鼠力，稳定骆尺寸。其常见屠的加工旷工艺路篮线如下闲：缠绕民弹簧→余去应力府退火→众磨端面而→喷丸星→第二血次去应漏力退火意→发蓝佣。喷丸处理赏的功用弹簧的受表面质侍量对使恐用寿命间影响很遣大，若每弹簧表无面有缺源陷，易咽造成应赖力集中列，从而计降低疲绍劳强度揭，故常行采用喷聋丸强化粱表面，中使表面棕产生压绳应力，塑消除或罩减轻弹书簧的表疼面缺陷还，以便万提高其僵强度及饭疲劳强备度。4.常用弹簧他钢（如表5-13所示）（1）Si-道Mn类型弹拖簧钢65Mn钢，其价格姥低廉，淬赔透性优于附碳素弹簧纯钢，可用睛以制造φ8～15mm的小型拦弹簧，崭如各种伏小尺寸健的扁簧居和座垫浓弹簧、策弹簧发帝条等。60S秧i2M晚n钢，由于同销时加入Si与Mn，可用塘以制造肃厚度为10～12mm的板簧液和直径缝φ２５～３区０mm的螺旋弹覆簧，油淬炊即可淬透渴，常用于踪蝶制造汽车傍、拖拉机渗和机车上饲的减震板潮簧和螺旋额弹簧，还获可用于制权造温度＜230孩℃使用的弹贯簧。（2）Cr-游V类型弹簧赌钢其典型钢悠种为50C退rVA，它具有残良好的综始合力学性滑能，弹簧薄表面不易乔脱碳，但例价格相对须较高，一吴般用于工娘件截面尺叶寸较大的依重要弹簧宰，它于300令℃以下工分作时弹锋性不减随，内燃签机的气恒阀弹簧我就是用宇此钢制智造。表5-13常用弹渐簧钢的粪牌号、翠热处理删、性能嫌与用途5.3.5滚动轴韵承钢1.工作条件器、主要失越效形式与骑性能要求主要用以塌制造滚动框轴承内、雨外套圈和蠢滚动体(滚珠、昌滚柱)的专用说钢称为旬滚动轴荒承钢。腐滚动轴搁承是高迅速转动板机械中种不可缺心少的重巡寿要零件董之一。透工作时筐套圈与剧滚动体刊之间呈本点或线谦接触，殃接触面堵上承受艰极高的伤交变载盼荷，交模变次数竞达数万遣次/min、甚至恒更高，雨所以主辟要承受挽接触疲顺劳破坏目；其表升面受到轨极高的塌局部压友应力，返且不仅庄受滚动轿摩擦，雹还有滑轿动摩擦申。滚动轴承扛常见的失效形秃式主要猴有因摩住擦造成处的过度慈磨损而始丧失精袍度，或挨产生接筑触疲劳恩破坏而姥形成的话麻点剥蜓落。根据工作灯条件和失坝效形式，要求滚姐动轴承唤钢应具步有高的芒屈服强糠度和接维触疲劳狱强度，输高而均乳匀的硬国度和耐届磨性，有足够的佛韧性和据淬透性晋，在大槐气和润晕滑介质涌中还应谊有一定补的抗蚀宇能力。同时应租注意对从而且钢传中非金束属夹杂津物，组艘织均匀台性，K的形状贴、大小眉和分布芹，以及谅脱碳程秤度等都窗有严格等的要求副，否则就会武显著缩短制滚动轴承街工件的使笔用寿命。2.化学成分再特点（1）高碳滚动轴缝承钢中Wc为0.9交5％～1.15顷%，高的碳抚含量以忆保证钢雹有高的宽硬度及份耐磨性盗。因决定命钢硬度喉的主要棕因素是阻马氏体里中的碳转含量，势只有含絮碳量足赵够高时取，才能眼保证马岸氏体的寻高硬度羊；此外亩，碳还丑要形成男一部分记高硬度辈的K，进一步谜提高钢的育硬度和耐洽磨性。（2）合金化枝原则主加元素脏为Cr(裳0.4判%～1.6扑5%)，所起作姓用:一方面宵可提高辣淬透性驱，另一水方面还娘可形成吉合金渗键碳体，徐使钢中K非常细小疗、均匀，的从而大大蝇提高钢的奔耐磨性和轻接触疲劳播强度，另放外Cr还可提辩高钢的企耐蚀性忆。Si、Mn、Mo等元素，厚常用于制逼造大型轴挪承时进一衰步提高钢己的淬透性斑和强度，Si还可显著宇提高钢的常回火稳定翠性。对无Cr轴承钢还遥应加入V元素，形滋成VC以保证牙耐磨性盏并细化捞钢基体菊晶粒。3.冶金质买量（1）钢的纯渗净度研究表明则，滚动轴适承的接触俘疲劳寿命玩与钢中非姓金属夹杂乳物类型有色很大关系龙。点状夹共杂物（主自要为含钙宿镁的铝酸赶盐）和脆寺性夹杂物激（主要是恒氧化铝、哪尖晶石类箩氧化物及浆氮化物）旬在钢中存耀在时，由悟于它们和获基体交界穿处的弹塑凝性变形不答协调，引扭起应力集赛中，故在头夹杂物边粒缘处最易策产生微裂壶纹，从而坊降低接触寻疲劳寿命者。（2）钢的奶组织均定匀性为了提题高滚动枝轴承钢撇的力学冷性能，访要求其房诚淬火前剪的组织站状态为励均匀细匠小的球跃化体（锁即均匀程细小的选粒状P）。为蝴此，必皂须认真扣改善钢宋中K的不均匀依性。不仅烤要严格控伐制轴承钢滚的球化退容火工艺，你还要严格碑控制退火湿前的原始翠组织。4.热处理特淘点（1）预先母热处理采用正惭火+球化退火。正火侵的主要永作用是途消除网舟状K，以利患于球化评退火进棒行。若浙无连续居网状K，可不糊进行正经火。球化退火令的目的有孔二:一是为唉获得球亦化体组掘织，降阔低钢的照硬度，更以利于溪切削加滚工;二是为最泊终热处理鹊作好组织渐准备。（2）最终铃热处理采用淬火+低温回昏火，显歪微组织蒜为M回+K+A伟r，其硬度袭为61～65HR烂C。由于两低温回盖火不能斗彻底消穿除内应恨力及Ar，在长滋期使用楼中会发欣生应力匙松弛和雅组织转污变，引事起尺寸的变化，拖所以在柴生产精娘密轴承鼠时，在料淬火后镜应立即影进行一技次冷处耍理（-60℃～-80℃），并留分别在希低温回裂火和磨户削加工款后再进适行120℃～130污℃保温5～10h的低温时责效处理，浑以进一步胁减少残余过奥氏体和污消除内应滤力，保证糖尺寸稳定怕。一般滚动耕轴承的加芬工工艺路费线为：他轧制或侨锻造→球具化退火→床机加工→冒淬火→低恳温回火→出磨削→成劣品。5.常用滚两动轴承干钢（如下谨页表所骄示）（1）含铬抗轴承钢即高碳低拘铬钢，如GCr9、GCr砌15(月B00谅150脂)等。其中困以GCr横15钢应用汪最广。链对于尺除寸较大妄的轴承(如铁路线轴承)可采用铬导锰硅钢，细如GCr矮15S详iMn译(B0悉115趴0)钢等。（2）无铬轴安承钢如GMnM召oVRE、GSi级MoM浮nV，其性睬能和用委途与GCr梳15相同，可隔以节约我把国短缺元扛素Cr。常用滚动答轴承钢的盛牌号、成扶分、热处说理及用途6.其它类型爷的滚动轴贺承钢（1）渗碳朴轴承钢它主要用末于制作大年型轧机、若发电机及量矿山机械理上的大型阻（外径大帜于450m泥m）轴承望。这些支轴承的复尺寸很虾大，在节极高的浇接触应哀力下工手作，频坡繁地经俭受冲击旗和磨损肢，因此妨对大型修轴承除茧应有对航一般轴软承的要园求外，湾还要求淋心部有鲁足够的娃韧性和巴高的抗夺压强度叮及硬度弦，所以此选用低价碳的合庭金渗碳绢钢（如G20C析rMo、G20卧CrN邪iMo、G20C吉r2Mn浅2Mo等）来夫制造。装经渗碳渠淬火和绑低温回汤火后，沸表层坚巡寿硬耐磨伯，心部隙保持高证的强韧因性，同讽时表面状处于压除应力状叙态，对阵提高疲扭劳寿命芽有利。（2）不锈免轴承钢它是适违应现代忆化学、骨石油、达造船等蛾工业发犯展而研纲制的。英在各种垮腐蚀环刘境中工令作的轴更承必须殿有高的酷耐蚀性慰能，一鸭般含铬限量的轴持承钢已斗不能胜晓任，因悟此发展是了高碳咳高铬不返锈轴承芳钢。铬赔是此类回钢的主惰要合金书元素，晓如9Cr1两8、9Cr1悠8Mo等。（3）高温化轴承钢航空发动滑机、航天池飞行器、惊燃气轮机谈等装置中领的轴承是减在高温高侵速和高负捷荷条件下刺工作的，因其工作温仙度在300语℃以上。GCr名15钢的最视高工作叛温度不悉超过180℃，含Si、Mo、V、Al的低合叠金轴承肝钢的工呜作温度吩也只能鸭在250俱℃以下，如页果温度再颤升高，则驻会导致硬寺度急剧下面降而失效测。因此在火较高温度挖下工作的畏轴承，应只采用具有播足够高的姑高温硬度亮、高温耐办磨性、高厨温接触疲螺劳强度及强高的抗氧罪化性等性凝能轴承钢烧。目前高温友轴承钢有茂两类：一类是月高速钢羊类轴承贝钢。用高速喝钢W18C道r4V和W6M霉o5C遮r4V饶2制作的漏轴承可韵以在4夫30℃懂长期工恼作，此副时的高谷温硬度农大于5脆7HRC梁。Cr贴4Mo氧4V是性能截较好的忘高温轴丙承钢，刻其热处棚理工艺五与性能习具有高策速钢的谣特点。荡因含合袋金元素萄少，其柿高温硬展度不如惜高速钢墙，但加这工性能闻优于高承速钢。Cr4申Mo4新V主要用于响航空发动纪机，可以烂在315佛℃长期工武作（此时贴高温硬度量大于57HRC）东，短时可用纷到430么℃（高温黑硬度大于验54HRC低）。另一类是饮高铬M不锈钢具。Cr1雀4Mo土4V是在9Cr18风Mo的基础上雾升Mo降Cr并加入少框量V而形成华，提高外了钢的习高温性常能，钢泄的高温卵硬度较蒙高，耐输蚀性良热好，因V量较少刷（wV=0.询15%服），其耐磨但性比Cr4M型o4V稍差，航但加工惭性能更荡好。Cr1摩4Mo扯4V适于制作霉承受中、内低负荷，疯在300缸℃下长期鲁工作的轴命承。【例题5-1节】对比分析GCr菠15和20Cr趟MnTi中各合金饿元素的作输用，并说红明20Cr反MnTi钢的热彻处理特穿点。（1）分析GCr1陕5与20圾CrMn宴Ti钢二者均为音合金结构策钢，所以降合金元素再Cr的作去用为提高泰淬透性、显强化铁素陕体，Mn阔的作用与贿Cr相同凳，而Ti怨的作用为旷细化晶粒怖、提高回格火稳定性广；而从另部一方面振看，GCr能15钢系专用饲结构钢孤，虽然孤按其主瓣要用途润划归为膏结构钢茂，但就毕其主要犬性能要未求而言景应视为盗低合金呼刃具钢糕，故其互合金元棍素Cr邀的作用办又表现闯为提高愚耐磨性万、细化湾晶粒。孟20Cr喘MnTi今钢系渗碳钢誉，其预先境热处理工窝艺为正火聪，主要作迁用为提高撞硬度、改屿善切削加肥工性，又霜可起到细健化晶粒、榨均匀组织怀的作用；竞其最终热伴处理工艺拿为渗碳+议淬火+低头温回火，雹主要作用卫为使表面化层具有高衡硬度、高苍耐磨性，书而又使工聚件心部具勺有良好的纺塑、韧性街。【例题5-1】对比分妥析GCr华15和20C忧rMn显Ti中各合金孙元素的作油用，并说躬明20C模rMn制Ti钢的热贡处理特菊点。（2）解答GCr1无5钢是滚浊动轴承钢吉，合金元饰素Cr的食作用有二金：一是提擦高淬透性心、强化铁发素体，以斧保证钢具稿有一定的灰强度；二鱼是有效地肆提高耐磨申性、细化内晶粒。20C购rMn负Ti钢破系渗碳卷钢，合观金元素糟Cr、夫Mn晒的作用语是提高昨淬透性摇、产生宗固溶强妹化以保嫂证钢具域有一定库的强度呼，而合泳金元素烫Ti的忠作用则炼是阻止燥渗碳时阻奥氏体忽晶粒的篇长大、柳所形成赶的碳化群物有一穴定的强偷化作用僵。其热才处理工刻艺为：屠先正火款，然后壳进行渗辫碳处理真，随后夜直接经郑预冷后胀淬火、姥低温回桐火。（3）归纳与恩引申合金钢鹿中合金脉元素的桂作用是受学习中复的难点凤，这就射要求我斥们在理幕解、记捆忆合金萌元素在挽不同种抽类钢中抛的作用券时，既钞要掌握芝其一般滴规律，沫又要认哪识其特泥殊性。车例如本桌