机械工程材料复习

第四节轴承合金制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承合金

1.对轴承合金的组织性能要求足够的强韧性，以承受轴颈施加的压力、冲击及交变载荷。

较小的热膨胀系数，良好的导热性和耐蚀性，以防止轴与轴瓦之间的咬合。

较小的摩擦系数，良好的耐磨性和磨合性，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦间良好的跑和。2.常用的轴承合金

工业上应用的轴承合金很多，常用的有锡基、铅基、铜基和铝基轴承合金等，其中锡基和铅基轴承合金又称巴氏合金，是应用最广的轴承合金

锡基轴承合金

是以锡为主并加入少量锑、铜等元素的合金，熔点较低，是软基体硬质点组织类型的轴承合金。

锡基轴承合金

广泛用于重型动力机械，如汽轮机，涡轮机和内燃机等大型机器的高速轴瓦。

铅基轴承合金

是以铅为主加入少量锑、锡、铜等元素的合金，也是软基体硬质点型轴承合金。

常用于低速、低载条件下工作的设备，如汽车、拖拉机曲轴的轴承等。

铜基轴承合金常用的牌号有ZCuSn10P1ZCuSn5Pb5Zn5等锡青铜和ZCuPb30等铅青铜。

适于制造高速、重载条件下工作的轴承，如航空发动机、高速柴油机、汽轮机上的轴承。

铝基轴承合金

这类合金常含有锡、铜、锑、镁等元素，典型牌号为ZAlSn6Cu1Ni1。

广泛用于高速、高负荷条件下工作的轴承，如重型汽车、拖拉机、内燃机的轴承。复习使用性能工艺性能纯金属合金工业用钢有色金属及其合金铸铁结晶塑性变形热处理一、性能㈠使用性能1、力学性能⑴刚度：材料抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量：E=/⑵强度：材料抵抗变形和破坏的能力。指标：抗拉强度b—材料断裂前承受的最大应力。屈服强度s—材料产生微量塑性变形时的应力。条件屈服强度0.2—残余塑变为0.2%时的应力。疲劳强度-1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。⑶塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。指标为、。⑷硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。指标为HB、HRC。⑸冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。指标为αk.材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。⑹断裂韧性：材料抵抗内部裂纹扩展的能力。指标为K1C。2、化学性能⑴耐蚀性：材料在介质中抵抗腐蚀的能力。⑵抗氧化性：材料在高温下抵抗氧化作用的能力。3、耐磨性：材料抵抗磨损的能力。㈡工艺性能1、铸造性能：液态金属的流动性、填充性、收缩率、偏析倾向。2、锻造性能：成型性与变形抗力。3、切削性能：对刀具的磨损、断屑能力及导热性。4、焊接性能：产生焊接缺陷的倾向。5、热处理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。二、晶体结构㈠纯金属的晶体结构1、理想金属⑴

晶体：原子呈规则排列的固体。

晶格：表示原子排列规律的空间格架。

晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元.⑵三种常见纯金属的晶体结构Mg、Zn-Fe、Ni、Al-Fe、Cr、W常见金属31212滑移系底面对角×3<110>×3<111>×2滑移方向六方底面×1{111}×4{110}×6滑移面0.740.740.68致密度12128配位数642原子个数原子半径a、caa晶格常数密排六方面心立方体心立方⑶立方晶系的晶面指数和晶向指数①晶面指数：晶面三坐标截距值倒数取整加（）②晶向指数：晶向上任一点坐标值取整加[]立方晶系常见的晶面和晶向

⑷晶面族与晶向族指数不同但原子排列完全相同的晶面或晶向。⑸密排面和密排方向

——同滑移面与滑移方向在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相互垂直。2、实际金属

⑴多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。

晶粒：组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.

晶界：晶粒之间的交界面。⑵晶体缺陷—晶格不完整的部位①点缺陷

空位：晶格中的空结点。

间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。

置换原子：取代原来原子位置的外来原子。

②线缺陷——位错晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑移,滑移面上滑移区与未滑移区的交接线.③面缺陷——晶界和亚晶界

亚晶粒：组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶块。亚晶界：亚晶粒之间的交界面。④晶界的特点：原子排列不规则；阻碍位错运动；熔点低；耐蚀性低；产生内吸附；是相变的优先形核部位。金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性变形的抗力越高。晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均匀，在断裂前将发生较大塑性变形。强度和塑性同时增加，在断裂前消耗的功大，因而韧性也好.细晶强化：通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧性的方法。㈡合金的晶体结构合金：由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。相：金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。1、固溶体：与组成元素之一的晶体结构相同的固相.⑴置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格结点位置形成的固溶体。多为金属元素之间形成的固溶体。

⑵间隙垄固溶怕体：溶质戚原子盯处于牺溶剂转晶格执间隙橡所形他成的苏固溶捉体。为过毫渡族痕金属崭元素广与小莫原子信半径执非金颜属元弟素组汉成。铁素驱体：碳在-F插e中的围固溶闯体。奥氏疯体：碳在-F叠e中的制固溶医体。马氏丧体：碳在-F郑e中的村过饱叶和固荷溶体夸。固溶誓强化敲：随溶错质含朝量增拔加，让固溶脑体的鞠强度脂、硬系度提妨高，窝塑性界、韧尸性下丽降的亦现象蔬。马氏茂体的柱硬度惑主要击取决玩于其腾含碳掀量，桑并随祸含碳仗量增鲜加而疑提高灾。⑵羡金属送化合爪物：与组掉成元貌素晶暖体结堂构均创不相斑同的激固相.①正常帽价化考合物如Mg2Si②电子勉化合闭物如Cu3Sn③间隙乌化合间物：由过驳度族涉元素环与C、N、H、B等小费原子剪半径欺的非嗽金属罪元素稠组成供。分为页结构枯简单乞的间隙叠相和复杂群结构环的间赛隙化像合物。强碳餐化物存形成佩元素室：Ti、Nb、V如Ti讨C、VC中碳爷化物痛形成肾元素障：W、Mo、Cr如Cr23C6弱碳枝化物梁形成泉元素及：Mn、Fe如Fe3C⑶性能卵比较今：强度俱：固聚溶体纯滥金属硬度阀：化克合物固溶绘体纯扩金属塑性输：化合熊物固溶蚕体纯垦金属⑷金属浴化合构物形枣态对洽性能培的影舟响①锄基体护、晶党界网错状：强韧颂性低②守晶内青片状塔：强硬对度提兽高，消塑韧扬性降裂低③恰颗粒较状：弥散判强化朝：第经二相规颗粒彩越细峡，数原量越仁多，铁分布刊越均撒匀,合金斗的强槽度、钞硬度决越高叹，塑蚊韧性龙略有负下降孤的现阀象。⑸泥固溶但体与愁化合络物的绍区别最：①结构郑；②性能尸；③表达变方式合金狡元素奸在钢蹄中的接作用1、强影化铁窗素体猛；2、形区成化扭合物——第二助相强有化3、扩趁大（C,庄Mn抓,N优i,抬Co）或金缩小帆（Cr渣,S腊i,村W,美Mo）A相区4、使S、E点左凯移5、影它响A化6、溶限于A(除Co外),使C曲线闪右移,Vk减小,淬透情性提牧高.7、除Co、Al外，知使Ms、Mf点下霉降。8、提孩高耐虏回火蜡性（淬火蚂钢在耗回火园过程芽中抵免抗硬年度下摧降的赞能力）9、产无生二尚次硬迷化(含高W、Mo、Cr、V钢淬题火后姨回火膛时，脸由于低析出责细小庄弥散瞧的特演殊碳所化物述及回浴火冷盐却时A’转变过为M回，使疼硬度衡不仅龄不下特降，监反而迅升高桐的现集象)10、防姐止第启二类别回火洪脆性亭：W、Mo(回火诱脆性裹：恶淬火雹钢在抛某些绞温度晚范围梁内回机火时压，出察现的捉冲击高韧性肥下降线的现贺象。)三、狂组织㈠纯金妥属的陷组织1、结环晶：金属穴由液后态转庙变为惧晶体荒的过轿程⑴系结晶仰的条伸件——过冷颂：在理对论结趴晶温所度以产下发艳生结宗晶的染现象字。过冷饰度：理论凶结晶紧温度早与实待际结烟晶温惧度的逮差。⑵横结晶置的基屿本过触程——晶核谈形成我与晶侮核长敲大形核——自发穷形核播与非逢自发哥形核长大——均匀益长大鸟与树考枝状剂长大⑶结晶衫晶粒聚度控森制方川法：①增互加过飞冷度炒；②兔变质臂处理柿；③维机械反振动潜、搅挽拌2、纯钟金属修中的务固态森转变同素厕异构子转变悔：物质喷在固笔态下暗晶体栽结构续随温柱度而跟发生幼变化很的现裤象。固态纵转变门的特历点：①形葬核部练位特廊殊；呢②过景冷倾逗向大;③伴随驻着体迅积变羡化。1394℃

912℃

铁的同素异构转变：-Fe⇄-Fe⇄-Fe3、再飞结晶⑴再击结晶驶条件午：冷塑窃性变折形⑵加菠热时皆的变笼化：回复序→再郑结晶棒→晶凑粒长何大再结卸晶：冷变依形组难织在陪加热咳时重基新彻叹底改撇组的阶过程.再结是晶不筝是相巨变过转程。⑶阻再结骗晶温瓦度：发生参再结轮晶的秘最低印温度合。纯金叛属的盆最低洁再结左晶温杀度T再0.诞4T熔⑷针影响亏再结跟晶晶帝粒度怠的因腹素：①加而热温告度和落时间博；②预肠先变映形程县度4、塑踢性变赶形：金属运塑性侨变形子方式饿：滑移峡和孪围生⑴熔滑移捷的特终点：①只鼻能在掩切应恩力的脆作用奥下发窄生；②沿城密排羽面和饭密排羡方向拌发生禾；③位黄移量颗是原革子间酬距整识数倍后；④伴胳随着室转动滑移惜的机疗理：通过适位错弓运动多实现帝。孪生箱特点五：①孪涉生使庙晶格售位向积发生风改变孕；②勉所需铃切应恩力比坟滑移短大得乘多，适变形饭速度置极快宰，接基近于数声速盆；③葵孪生想时相靠邻原昨子面简的相殊对位剖移量氏小于纤一个陕原子蓄间距困。⑵吴冷热珠加工忌：以再皮结晶鞭温度剩划分①值冷加港工组艇织：晶粒嫩被拉诊长压白扁、别亚结武构细还化、织构盖：变形减量大奋时，竞大部寸分晶欢粒的捡某一杜位向怕与外屈力趋股于一细致的许现象蜓。加工隔硬化既：随冷泰塑性深变形词量增止加，肉金属列的强底度、朗硬度但提高饿，塑乞性、汁韧性从下降历的现仓象。冷加婆工使倦内应纽奉力增配加，蔽耐蚀酷性下鸽降，提巴高。②仰热加划工：形成托纤维耍组织巾、带丑状组纪织纤维绝组织莲使热纷加工廊金属粒产生逮各向解异性吊，加保工零夜件时救应考锈虑使永流线敌方向处与拉钱应力与方向前一致恐。㈡合金距的组呀织1、相量图匀晶L共晶L毫+些共析牲寒+包晶L+航钱杠杆级定律窜：只适寇用于递两相昨区。枝晶目偏析讽：在一嗓个枝台晶范叔围内目或一方个晶深粒范映围内吨成分轰不均瓦匀的搏现象泡。2、合灭金中版的固肾态相蛙变⑴暖固溶级体转池变：A临F⑵共析佳转变丢：A小P(掩F+狠Fe3C)⑶二次炊析出结：A论Fe3CⅡ⑷奥氏厌体化⑸皮过冷都奥氏漫体转爱变⑹段固溶娘处理+时效论：固溶识处理是指乖将合蚀金加食热到朝固溶疑线以垒上，束保温默并淬猪火后哭获得抽过饱粮和的是单相拾固溶踩体组苍织的买处理您。时效是指派将过载饱和佣的固序溶体柔加热值到固漂溶线城以下定某温渣度保龙温，涝以析锈出弥估散强碰化相富的热强处理熔。3、铁皇碳合断金相弄图点：符号秒、成绍分、孙温度FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+Fe3CA+症FL+崖AA+L+FALL+Fe3CF+Fe3CA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+L戴eLeLe+Fe3CⅠLe值’+Fe3CⅠLe茅’P+Fe3CⅡ+L咳e’P+Fe3CⅡP+仍FPF+Fe3CⅢ莱氏登体Le喉(A+Fe3C)Le瞒’(不P+Fe3C)珠光迷体P(及F+Fe3C)复相隶组织哈组成妇物：组织谣组成址物标稍注相区全标注线：液固够相线浊、水姥平线竟、固失溶线甩、固撕溶体消转变洋线A1538℃D1227℃N1394℃G912℃PSK727℃ECF1148℃HJB1495℃C%温度典型节合金狮的结圣晶过伤程（以旧共析迷钢为旗例）时间温度杠杆见定律碰的应废用合金相的相对重量百分比组织组成物的相对重量百分比45钢T10钢含碳3.0%亚共晶白口铁四、销钢的挎热处调理㈠热处净理原滨理1、加盯热时划的转常变奥氏康体化蛮步骤滩：A形核亩；A晶核亿长大足；残士余渗令碳体蜂溶解旬；A成分辩均匀抚化。奥氏株体化偶后的森晶粒画度：初始吴晶粒损度：奥氏哥体化榴刚结概束时型的晶裳粒度映。实际韵晶粒柏度：给定管温度昂下奥愿氏体越的晶贸粒度角。本质安晶粒割度：加热越时奥强氏体孩晶粒薄的长亡大倾慎向。2、冷程却时丢的转埋变⑴等温繁转变衬曲线珠及产坛物65咬0℃60赌0℃55亚0℃35页0℃A1MSMf时间PSTB上B下MM+朝A’A→PA→SA→TA→B上A→B下A→M过冷A过冷A过冷A过冷A过冷A⑵用C曲线唤定性聚说明其连续挤冷却嫌转变水产物根据坛与C曲线珠交点母位置周判断拜转变案产物P均匀A细AA1MSMf时间等温豪退火PP退火(炉冷)正火(空冷)S淬火(油冷)T+沿M+恢A’等温逗淬火B下M+贤A’分级两淬火M+啦A’淬火(水冷)M回15手0-锣25都0℃T回35我0-祸50输0℃S回50砍0-樱65傍0℃????PT+雾S回ST+枪B下+M利+A大’3、回福火时石的转肃变碳钢至：马氏晨体的烤分解炮；谋残余妻奥氏妈体分奇解吐；-碳化唇物转芦变为Fe3C；Fe3C聚集底长大懂和铁旨素体丧多边盗形化择。W1涝8C扭r4免V钢：56犬0℃三次窜回火雹。析技出W、Mo、V的碳象化物咸，产趟生二动次硬殿化。奋回火由冷却弓时，A’转变猪为M。每耻次回遵火加悼热都项使前丽一次钱的淬泼火马随氏体刘回火瓜。强化恢钢铁统材料粒最经蒸济有苍效的雄热处捉理工伸艺是雕淬火+回火,它包哥含了疼四种秀基本价强化建方法迁。㈡热处稠理工议艺工艺目的加热温度组织退火1.调整硬度,便于切削加工。2.细化晶粒,为最终热处理作组织准备。亚共析钢Ac3+30~50℃共析钢Ac1+30~50℃过共析钢Ac1+30~50℃F+PPP球正火1.低中碳钢同退火。2.过工析钢：消除网状二次渗碳体。3.普通件最终热处理亚共析钢Ac3+30~50℃共析钢Ac1+30~50℃过共析钢Accm+30~50℃<0.6%C,F+S;≧0.6%C，SSS淬火获得马氏体组织。亚共析钢Ac3+30~50℃共析钢Ac1+30~50℃过共析钢Ac1+30~50℃≦0.5%C,M>0.5%C,M+A’M+A’M+A’+粒状Fe3C热处菠理工征艺（素续）工艺目的加热温度组织回火1.消除内应力，减少变形。2.获得所需要的性能。低温回火150~250℃中温回火350~500℃高温回火500~650℃(调质)亚共析,共析钢：M回过共析钢:M回+A’(少)+粒状Fe3CT回S回表面淬火表面获得马氏体组织，并获得表硬里韧的性能。预备热处理：调质或正火适用于中碳钢0.4~0.5%C表面：M回心部：S回(调质)或F+S(正火)渗碳提高表面含碳量，获得表硬里韧的性能。渗碳温度:900~950℃淬火温度：表面Ac1+30~50℃心部Ac3+30~50℃适用于低碳钢0.1~0.25%C表面：M回+A’(少)+颗粒状Fe3C心部：M回+F

M回五、赞工业申用金尿属材毙料钢种C%典型牌号合金元素作用热处理使用状态下组织性能用途碳素结构钢<0.4Q195Q235热轧空冷F+P塑性,焊接性好建筑结构低合金高强度钢<0.2Q345(16Mn)Mn:强化F,增加P,降低脆转温度热轧空冷F+P塑性,焊接性好桥梁,船舶,容器渗碳钢0.1~0.252020Cr20CrMnTiCr,Mn:提高淬透性,强化F,Ti:细化晶粒渗碳+淬火+低温回火表面：M回+A’(少量)+颗粒状Fe3C心部：M回+F表硬里韧轴、齿轮调质钢0.3~0.54540Cr40CrNiMoCr,Ni:提高淬透性,强化F,Mo:防止第二类回火脆性调质S回良好综合力学性能轴、齿轮弹簧钢0.6~0.90.45~0.765Mn60Si2MnCr,Mn:提高淬透性,强化F；Si:提高屈强比淬火+中温回火T回高s/b高-1弹簧㈠工业易用钢工业私用钢暮（续歉）钢种C%典型牌号合金元素作用热处理使用状态下组织性能用途滚动轴承钢0.95~1.10GCr15Cr:提高淬透性,耐磨耐蚀性球退+淬火+低温回火M回+A’(少量)+颗粒状Fe3C高耐磨高-1足够ak滚动轴承耐磨钢1.0~1.3ZGMn13Mn:形成A组织水韧处理表：M+碳化物心：A高耐磨耐冲击铲齿，履带板碳素工具钢0.65~1.35T7~T13球退+淬火+低温回火M回+A’(少量)+颗粒状Fe3C高硬度高耐磨冲子、丝锥、锉刀低合金工具钢0.75~1.59SiCrSi、Cr：提高淬透性球退+淬火+低温回火M回+A’(少量)+颗粒状Fe3C高硬度高耐磨低速刃具高速钢0.7~1.5W18Cr4VCr:提高淬透性；W、V：提高热硬、耐磨性锻、退火、淬火+三次回火M回+A’(少量)+颗粒状碳化物高热硬高硬度高耐磨高速刃具工业相用钢贴（续胃）钢种C%典型牌号合金元素作用热处理使用状态下组织性能用途冷作模具钢1.4~2.3Cr12Cr12MoVCr:提高淬透性。MoV:提高耐磨性锻，退，淬火+低温回火M回+A’(少量)+颗粒状碳化物高硬度高耐磨冷冲模挤压模热锻模钢0.5~0.65CrNiMo5CrMnMo合金元素作用同调质钢调质S回抗热疲劳热锻模压铸模钢0.3~0.63Cr2W8V合金元素作用同高速钢淬火+回火M回+A’(少量)+颗粒状碳化物抗热疲劳,耐磨压铸模不锈钢0.03-0.951Cr13,2Cr13Cr:提高耐蚀性；Ni:形成A；Ti:防止晶间腐蚀调质