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1、概述結構鋼的強度與脆性整體強化態(tài)鋼表面強化態(tài)鋼其他機械制造結構鋼第3章機械制造結構鋼用途制造各種機械零件，如汽車、拖拉機、機床、礦山機械、冶金機械、電站設備等機器上的軸、齒輪、連桿、彈簧、緊固件等。成分C：0.08~0.65%Me：Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Nb、Ti、Al、B等。通常合金元素含量不超過5%，少數(shù)鋼在5~10%。質量一般為優(yōu)質鋼，少數(shù)為高級優(yōu)質鋼。按用途分類滲碳鋼、低碳馬氏體鋼、調質鋼、氮化鋼、彈簧鋼、易切削鋼等。3.1概述按熱處理狀態(tài)來分（2）在整體淬火回火狀態(tài)下使用的鋼種：②彈簧鋼：在淬火中溫回火狀態(tài)下使
2、用③滾動軸承鋼：在淬火低溫狀態(tài)下使用④超高強度鋼：包括在淬火低溫回火下使用的中碳或低碳馬氏體型鋼、二次硬化型超高強度鋼和馬氏體時效鋼。①調質鋼在淬火高溫回火狀態(tài)下使用（1）一般供應或正火狀態(tài)下使用的鋼種3.1概述（4）高頻淬火用鋼高、中頻淬火后低溫回火使用（3）在化學熱處理后使用的鋼種3.1概述3.1概述機器零件用鋼的服役條件：1、承受拉伸、壓縮、扭轉、剪切、彎曲、沖擊、疲勞、摩擦等力的作用，或者是多種載荷的交互作用。服役環(huán)境是大氣、水和潤滑油，溫度在-50℃~+100℃范圍之間。2、機器零件要求結構緊湊、運轉快速準確以及零件間有合適的
3、公差配合等。因此機器零件用鋼在性能上的要求與工程構件用鋼有所不同。3.1概述機器零件用鋼對力學性能要求：1、要求一定的強度和韌性，以保證機器零件體積小、結構緊湊及安全性好;2、要求有良好的疲勞性能與耐磨性等。因此對機器零件用鋼必須進行熱處理強化以充分發(fā)揮鋼材的性能潛力。3.1概述機器零件對工藝性能的要求：主要是便于制造加工。通常機器零件的制造工藝流程為：型材→改鍛→預先熱處理→粗加工→最終熱處理→精加工其中以切削加工性能和熱處理工藝性能為機器零件用鋼的主要工藝性能；對鋼材的其它工藝性能（如冶煉性能、澆注性能、可鍛性能等）也有要求，但一般
4、問題不大。機器零件用鋼通常以力學性能為主，工藝性能為輔。3.1概述機器零件用鋼合金化特點：主加元素Cr、Mn、Si、Ni。主要作用：↑淬透性和力學性能。輔加元素Mo、W、V等?！^熱敏感性，↓回火脆性，↑淬透性。最佳范圍結構鋼常用范圍：<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。單獨加入或復合加入。①有的元素增多后，會降低材料塑韌性。如低碳構件鋼中的Si、Mn含量。②有些元素增多，會惡化K的分布。如軸承鋼中的Cr。③有的元素含量過多，會改變K類型，增加熱處理過
5、程的難度。如V、Mo含量。④合金元素的作用往往不是隨量的增加而線性地增加的。3.1概述3.1概述零件材料和工藝選擇途徑：①低碳馬氏體型結構鋼，采用淬火+低溫回火。為提高耐磨性，可進行滲碳處理；汽車、拖拉機齒輪類為代表。②回火索氏體型，選用中碳鋼，采用淬火+高溫回火。為了提高耐磨性，可進行滲氮處理或高頻感應加熱淬火等表面硬化工藝方法。軸類零件為典型。1、對于要求良好綜合力學性能，零件選材的途徑為：3.1概述2、如要求更高的強度，則適當犧牲塑韌性?？蛇x擇中碳鋼，采用低溫回火工藝。如低合金中碳馬氏體鋼。農用機械應用較多。3、如要求高的彈性極限
6、和屈服強度，又要有較高的塑性和韌度，則選擇中高碳鋼，進行中溫回火。如彈簧鋼。4、零件要求高強度、高硬度、高接觸疲勞性和一定的塑性和韌度，可用高碳鋼，淬火+低溫回火。如軸承鋼。3.2結構鋼的強度與脆性一、結構鋼的強化1.位錯強化在再結晶溫度以下，隨著形變量增大，在晶體內產生均勻分布的高密度位錯或不均勻分布的胞狀結構（即位錯密度低的區(qū)域被高密度位錯墻所分割），位錯密度升高，硬度上升、塑性和韌性下降。τ＝τ0＋αGbρ1/2τ—金屬的流變應力；τ0—退火金屬的流變應力；α—系數(shù)，0.5；G—切變模量；b—柏氏矢量；ρ—位錯密度途徑：冷形變，相
7、變過程中的切變。3.2結構鋼的強度與脆性2.細晶強化σs=σ0+kyd-1/2d：淬火前奧氏體晶粒尺寸。（淬火回火鋼）措施：未溶碳化物阻止奧氏體晶粒長大。多次循環(huán)加熱淬火細化奧氏體晶粒。3.固溶強化（1）利用碳的固溶強化。具有多型性轉變是進行淬火的必要條件。1%C：可使σs增高550MPa，但C在α-Fe中溶解度0.025%。（2）利用合金元素的固溶強化。利用Mn，Si，Cr，Ni等在α相中的固溶強化。1%Mo：在α-Fe中溶解度30%，但其提高σs的強化系數(shù)只有11MPa/%。3.2結構鋼的強度與脆性4.沉淀強化將多量的合金元素溶入α
8、鐵中，形成過飽和固溶體，然后通過時效或回火處理，使過飽和原子析出新相，產生強化作用。合金鋼：析出碳化物。馬氏體時效鋼：析出金屬間化合物（Ni3Ti，Ni3Mo，F(xiàn)e2Mo等）。5.馬氏體強化來源于：固溶強化
