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1、第八章-調(diào)制鋼基本要求：了解各類鋼的服役條件、對鋼的基本性能要求、化學成分特點和熱處理特點；掌握常用調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滲碳鋼、滾動軸承鋼等的典型牌號。重點與難點：各類鋼的化學成分特點、合金元素的作用、強韌化機制及熱處理特點。教學要求Chapter5機械制造結構鋼2一、應用背景機械制造結構鋼也稱機器零件用鋼，是在優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼的基礎上發(fā)展起來的，用于制造各種機械零件所用的鋼種，故此得名。如各種齒輪零件、軸（桿）類零件、彈簧、軸承及高強度結構件等。廣泛應用在汽車、拖拉機、機床、工程機械、電站設備、飛機及火箭等裝置上。5.0引言Chapter5機械制造結構鋼3滾
2、珠滾珠軸承5.0引言Chapter3機械制造結構鋼7履帶鐵軌分道叉破碎機顎板挖掘機斗齒5.0引言Chapter3機械制造結構鋼83.0引言Chapter3機器零件用合金結構鋼二、機械制造結構鋼的服役條件主要是承受拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、剪切、彎曲、沖擊、疲勞、摩擦等力的作用，或者是它們中的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。機器零件要求結構緊湊、運轉(zhuǎn)快速準確以及零件間有合適的公差配合等。由此便決定機器零件用鋼在性能上要求與工程構件用鋼有所不同。5.0引言Chapter5機械制造結構鋼9三、機器零件用鋼對力學性能要
3、求要求強度和韌性以保證機器零件體積小、結構緊湊及安全性好；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，所以機器零件用鋼的使用狀態(tài)通常為淬火加回火態(tài)，即強化態(tài)。5.0引言Chapter5機械制造結構鋼10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。5.0引言Chapter3機械制造結構鋼11調(diào)質(zhì)鋼1．調(diào)質(zhì)鋼的基本特點：①具有中等的碳含量；②熱處理工藝為：淬火＋500～650℃高溫回火；③具有良好的強度、塑性及韌性配合。2.調(diào)
4、質(zhì)鋼的合金化及熱處理的主要原則：①保證鋼具有必需的淬透性，使零件在淬火后具有足夠厚的馬氏體層；②鋼在高溫回火后能獲得預期的綜合機械性能。123.調(diào)質(zhì)鋼的化學成分：①碳含量一般在0.3～0.5%之間；②主加合金元素：③輔加合金元素：④重要的調(diào)質(zhì)鋼一般都含有多種合金元素。鋼合金元素SiMnCrNi含量范圍(wt%)0.6-1.40.8-1.80.8-1.71.0-4.5合金元素MoVWTiAlBMin.(wt%) Max.0.1 0.50.05 0.20.6 1.20.05 0.10.5 1.2<0.004 －134.調(diào)質(zhì)鋼的組織：調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)淬火＋高溫回火后
5、的金相組織是回火索氏體（多邊形鐵素體＋粒狀碳化物）。14二、對調(diào)質(zhì)鋼淬透性的要求：調(diào)質(zhì)零件上馬氏體層的厚度應根據(jù)零件在工作時經(jīng)受應力的類型及大小來確定，并據(jù)此來確定對淬透性的要求。例如：某些軸類零件，它們承受彎曲應力，表面受到最大的張應力，隨著離表面距離的增大，應力逐漸減小，所以只要求在淬火后軸的1/2半徑處達到80％馬氏體即可。典型的鋼種40，40Cr，42CrMo的淬透性曲線見圖7-1-2。圖7-1-2典型的鋼種40,40Cr,42CrMo的淬透性曲線(括號內(nèi)是淬火加熱溫度)15三、調(diào)質(zhì)鋼的合金元素與機械性能1.調(diào)質(zhì)鋼的硬度馬氏體經(jīng)高溫回火后的金相組
6、織是回火索氏體（多邊形的鐵素體＋粒狀碳化物）。回火索氏體的硬度取決于鐵素體的硬度和碳化物的彌散強化作用，并可用下式表示：H=HF＋αS式中：H為鋼高溫回火后的硬度；HF為鐵素體的硬度；α為碳化物的強化系數(shù)；S為碳化物顆粒的總表面積。上式說明：鐵素體的晶粒大小，合金元素在鐵素體中的固溶程度，碳化物的數(shù)量和碳化物的彌散程度與調(diào)質(zhì)鋼的硬度有著密切的關系。16例1：高溫回火后Si、Mn、Ni等元素固溶在鐵素體中，提高了調(diào)質(zhì)后的硬度。見圖7-1-3。圖7-1-3Si對調(diào)質(zhì)鋼回火后硬度的影響17例2：Cr、Mo、W、V等元素阻止?jié)B碳體在高溫回火時的長大，增加了碳化物
7、顆粒的總表面積，使鋼在高溫回火后，保持較高的硬度。見圖7-1-4。圖7-1-4Cr、Mo等對調(diào)質(zhì)鋼回火后硬度的影響182.回火溫度與調(diào)質(zhì)鋼綜合機械性能的關系：當調(diào)質(zhì)鋼淬火成馬氏體，在450～650℃溫度范圍內(nèi)回火時，隨著回火溫度的升高，硬度、抗拉強度，屈服強度等不斷降低，而延伸率、斷面收縮率及沖擊韌性等不斷上升。見圖7-1-5：圖7-1-540Cr鋼淬火并回火后的機械性能變化趨勢193.調(diào)質(zhì)鋼在高溫回火后的韌性(1)調(diào)質(zhì)工藝與鋼的韌性對同一化學成分的鋼，淬火后經(jīng)不同溫度的回火，可以得到一系列不同等級的強度值。鋼調(diào)質(zhì)后的強度越高，其常溫的沖擊韌性越低。見圖
8、7-1-6。圖7-1-6含0.45%碳的Cr-Mo-V鋼，處理到不同強度后的沖
