機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼.ppt

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1、5.3機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼5.3.1機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼綜述5.3.2調(diào)質(zhì)鋼與非調(diào)質(zhì)鋼5.3.3表面硬化鋼5.3.4彈簧鋼5.3.5滾動(dòng)軸承鋼5.3.6易切削鋼5.3.1Briefintroductionofstructuralsteels結(jié)構(gòu)鋼綜述機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼系指用以制造各種機(jī)器零件的鋼種，例如軸類(lèi)、齒輪、緊固件、軸承和高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)等，廣泛應(yīng)用在汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床、工程機(jī)械、電站設(shè)備、飛機(jī)及火箭等裝置上。為更好地識(shí)記工業(yè)用鋼，特對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼就以下五個(gè)方面作一綜述。1.工作條件與性能要求2.淬透性3.Me在機(jī)器結(jié)構(gòu)鋼中的作用4.碳含量

2、與熱處理工藝的選擇5.機(jī)器結(jié)構(gòu)鋼的分類(lèi)1.工作條件與性能要求機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼主要承受拉、壓、彎、扭、沖擊、疲勞應(yīng)力，且往往是幾種載荷同時(shí)作用?？梢允呛爿d或變載，作用力的方向是單向或反復(fù)的。工作環(huán)境是大氣、水和潤(rùn)滑油，工作溫度有的是在高溫，有的在低溫，有的還受腐蝕介質(zhì)作用。一般機(jī)械零件的主要失效形式是變形、過(guò)度磨損和斷裂。為保證機(jī)械零件正常工作，必須要求有良好的力學(xué)性能，如足夠高的強(qiáng)度、塑性、沖擊吸收功和疲勞強(qiáng)度等。很顯然，欲滿足機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的性能要求，必須對(duì)其進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，才能充分發(fā)揮鋼材的性能潛力。馬氏體相變及隨后的回

3、火轉(zhuǎn)變綜合應(yīng)用了固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和相變強(qiáng)化的機(jī)理，是最重要、最經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化手段。而鋼的淬透性是此類(lèi)鋼非常重要的工藝性能。2.淬透性淬透性對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼具有十分重要的意義。淬透的鋼可在工件整個(gè)截面上均獲得高強(qiáng)度、高屈強(qiáng)比、高疲勞強(qiáng)度和高沖擊韌度，以及低的韌脆轉(zhuǎn)折溫度（TK）的性能指標(biāo)。鋼中合金元素可明顯提高鋼的淬透性。對(duì)淬透性要求不高的合金結(jié)構(gòu)鋼，才采用單一的合金元素合金化方案；要求較高淬透性者均采用多元少量的合金元素綜合合金化方法。3.Me（合金元素）在機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼中的作用主加元素：Mn、Cr、Si、Ni、B

4、（微量）提高淬透性，強(qiáng)化鐵素體，提高綜合力學(xué)性能附加元素：Ti、V、W、Mo細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性，抑制第二類(lèi)回火脆性（W、Mo）4.碳含量與熱處理工藝的選擇碳是機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼中最主要的元素，溶入奧氏體中的碳含量不僅直接決定了M的硬度，而且對(duì)M的形態(tài)及回火后的組織性能有很大影響。對(duì)不重要的機(jī)器零件，當(dāng)綜合力學(xué)性能要求不高（硬度≤229HBW）時(shí)，可選用中碳鋼經(jīng)正火即可。表面要求耐磨性好及高的接觸疲勞抗力，整體又承受沖擊負(fù)荷心部要求較高強(qiáng)韌性的零件，如汽車(chē)、拖拉機(jī)變速箱齒輪，應(yīng)選用滲碳鋼，即低碳鋼或低碳合金鋼，采用滲碳、

5、淬火和低溫回火的熱處理工藝。綜合力學(xué)性能要求較高的零件，如各類(lèi)軸、連桿、螺栓等，應(yīng)選用調(diào)質(zhì)鋼，即中碳鋼或中碳合金鋼，采用調(diào)質(zhì)處理，使其獲得較高強(qiáng)度的同時(shí)也有較高的韌度。較高碳含量的碳素鋼和合金鋼屬于彈簧鋼，可用來(lái)制造彈簧，為了保證彈簧鋼的高彈性極限和疲勞強(qiáng)度，應(yīng)采用淬火+中溫回火的熱處理工藝。滾動(dòng)軸承應(yīng)選用高碳的滾動(dòng)軸承鋼制作，經(jīng)淬火+低溫回火后的軸承，具有高硬度、高耐磨性和高的接觸疲勞抗力以及適當(dāng)?shù)捻g度。合金結(jié)構(gòu)鋼的成分特點(diǎn)5.機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的分類(lèi)與典型鋼號(hào)按熱處理工藝特點(diǎn)和用途不同，將其分為調(diào)質(zhì)鋼、表面硬化鋼（滲碳鋼

6、、滲氮鋼）、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼、易切削鋼以及鑄鋼等。i.調(diào)質(zhì)鋼（45，40Cr，40CrNiMoA）ii.表面硬化鋼（20Cr，20CrMnTi,38CrMoAlA）iii.彈簧鋼（65Mn,60Si2Mn,50CrVA）iv.滾動(dòng)軸承鋼（GCr15）v.易切削鋼（Y40CrSCa）vi.鑄鋼（ZG200-400）5.3.2調(diào)質(zhì)鋼與非調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼一般指經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用的中碳鋼或中碳合金鋼。1.工作條件、常見(jiàn)失效形式與性能要求如機(jī)床主軸、汽車(chē)拖拉機(jī)后橋半軸、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸等，在多種應(yīng)力負(fù)荷下工作的，受力較復(fù)雜，有時(shí)還受到?jīng)_擊

7、載荷作用，在軸頸或花鍵等部位還存在較劇烈摩擦。其主要失效形式有：主要是由于承受交變的扭轉(zhuǎn)、彎曲載荷所引起的疲勞斷裂，以及由于工件的塑韌性不足而導(dǎo)致的脆性斷裂；在摩擦副的配合處承受強(qiáng)烈摩擦磨損，工件本身由于硬度低、耐磨性差而造成的過(guò)度磨損等。因此，其力學(xué)性能為高的屈服點(diǎn)和疲勞強(qiáng)度，良好的沖擊韌度和塑性，即具有良好的綜合力學(xué)性能。同時(shí)，還要考慮斷裂韌度和疲勞裂紋擴(kuò)展速率等性能。一般調(diào)質(zhì)鋼的性能范圍大致為：σb＝800～1200MPa，σS＝700～1000MPa，δ＝8～15％，αK＝60～120J/cm2，TK＜－40℃

8、。。連桿螺栓及熱處理工藝曲軸高強(qiáng)螺栓柴油機(jī)連桿齒輪軸套類(lèi)破碎機(jī)主軸調(diào)質(zhì)件（螺桿）柴油機(jī)凸輪軸輪盤(pán)類(lèi)（輪輻，齒輪，鍵槽等）2.化學(xué)成分特點(diǎn)（1）中碳（2）合金化原則主加元素：Cr、Ni、Mn、Si及微量B等，主要作用為提高淬透性，強(qiáng)化F；輔加元素：W、Mo、V、Ti等，主要作用為細(xì)化晶粒、進(jìn)一步提高鋼的淬透性，W、Mo還起著防止第二