chd第3章機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼(存儲(chǔ)版)
【正文】 臨界直徑 12~15mm 20Mn2800600104760 淬油臨界直徑 20mm 特點(diǎn)：晶粒易長(zhǎng)大，無回火脆性 13Ni2A、 21Ni3A 價(jià)昂，已不應(yīng)用 ＋ MnV 20MnV800600104070 淬油臨界直徑 15~18mm 特點(diǎn)：晶粒較細(xì)，無回火脆性 15CrMo、 20CrMo1000800125080 ＋ CrNi ＋ CrMnTi 20CrNi800600104580淬油臨界直徑 25~30mm 20CrNi2800600104580淬油臨界直徑 30~35mm 20CrNi3950750104580淬油臨界直徑 40~50mm 20Cr2Ni4A1200110094580淬油臨界直徑 70~80mm 特點(diǎn)：有回火脆性，表層殘余奧氏體多 ＋ CrMn 20CrMn950750104560 淬油臨界直徑 20~25mm Chapter 3 機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼 ＋ CrMo 20CrMnTi1000850104570 淬油臨界直徑 25~30mm 30CrMnTi1500130094580 淬油臨界直徑 30~40mm 特點(diǎn) ：晶粒不易長(zhǎng)大，可以滲碳后直接淬火 ＋ CrMnMo 20CrMnMo1100900155080 淬油臨界直徑 25~30mm 特點(diǎn) ：晶粒不易長(zhǎng)大，可以滲碳后直接淬火 ＋ CrNiMo ＋ CrNiW 18Cr2Ni4WA12008501045100 淬油臨界直徑 90~100mm 特點(diǎn) ：淬透性高，可以空冷淬火，滲碳層殘余奧氏體多，無回火脆性 零件材料選擇基本原則 一、選擇材料的基本原則 材料使用性能要求 → 最大限度發(fā)揮材料潛力 材料的工藝性能 → 加工工藝性能良好 經(jīng)濟(jì)性 涉及材料的價(jià)格、加工成本、國(guó)家資 源情況等 ,零件的總成本與零件壽命的關(guān)系 其它因素 材料毛坯的選擇、生產(chǎn)設(shè)備的可能 性、環(huán)境協(xié)調(diào)性等 二 、 零件的加工工藝路線 基本上可分為三類： （ 1） 性能要求不高的零件 一般是鑄鐵和碳鋼制造 。 機(jī) 床 齒 輪 載荷不大，工作平穩(wěn)，一般無大的沖擊力， 轉(zhuǎn)速也不高。 服役條 件主要 共同點(diǎn) ① 傳遞扭矩，交變性，有時(shí)會(huì)承受 彎曲、拉壓負(fù)荷； ② 都有軸承支承，軸頸處受磨損， 需要較高的硬度，耐磨性好； ③ 大多數(shù)承受一定的沖擊和過載。如組合機(jī)床的主軸，負(fù)荷較 大，沖擊力大，磨損嚴(yán)重，可用 20CrMnTi 鋼制造，滲碳淬火。 如，對(duì)結(jié)構(gòu)鋼是強(qiáng)度 韌度的匹配，對(duì)工 模具鋼主要是韌度 耐磨性的協(xié)調(diào)。某些元素的加入 會(huì)改變鋼中所形成的碳化物的類型與分布，或改 變其它元素的存在形式和位置，從而可提高性 能。 ④ 合金元素的作用往往不是隨量的增加而 線性地增加的。合金元素一般都有優(yōu)缺點(diǎn) ,為克 服不足，可以復(fù)合加入來相互彌補(bǔ)。 關(guān)鍵因素 ：鋼的合金化和處理工藝 材料學(xué) “ 思想 ” ： 材料學(xué)是一門很有“思想”的課程。如銑床，中等負(fù)荷，有一定沖 擊力，磨損也較重，一般用 40Cr等制造，進(jìn) 行調(diào)質(zhì)處理，軸頸處高頻感應(yīng)加熱淬火。它直接影響精度和使用壽命。工藝路線 為：毛坯 → 預(yù)先熱處理 → 機(jī)械粗加工 → 熱處理 → 半精加工 → 氮化處理 → 精加工 → 去應(yīng)力退火 → 零件。 應(yīng) 用 廣泛應(yīng)用于承受大沖擊載荷、 強(qiáng)烈磨損的工況下工作的零件，如 各式碎石機(jī)的襯板、顎板、磨球， 挖掘機(jī)斗齒、坦克的履帶板等。經(jīng)過水韌 處理（即固溶處理）后的顯微組織是單相奧氏 體，軟而韌。 合金元素對(duì)氮化層深度和表面硬度的影響 （ 550℃ 氮化 24h） 思考題 : 某精密鏜床主軸用 38CrMoAlA鋼制 ,某重型齒輪銑床主軸用20CrMnTi制造 ,某普通車床主軸用 40Cr鋼制造 .試分析比較說明它們各自應(yīng)采用什么樣的熱處理工藝及最終的組織和性能特點(diǎn) 低淬透性鋼 感應(yīng)加熱淬火與滲碳和氮化相比，特點(diǎn)有： 不改變表面化學(xué)成分，表面硬化而心部仍 然保持較高的塑性和韌度； 表面局部加熱，零件的淬火變形小； 加熱速度快，可消除表面脫碳和氧化現(xiàn)象； 在表面形成殘余壓應(yīng)力，提高疲勞強(qiáng)度 。 主 要用于要求高綜合力學(xué)性能和高耐磨性的重要 件 ， 如航空發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪等 。原則上， 滲碳層深度 應(yīng)大于零件的最大切應(yīng)力深度。 圖 回火溫度對(duì)GCr15鋼力學(xué)性能的影響 圖 軸承鋼深冷處理溫度對(duì)殘留奧氏體量的影響 1 GCr15， 850℃ 淬火； 2Cr15SiMn， 830℃ 淬火 1 GCr15， 850℃ 淬火 2Cr15SiMn， 830℃ 淬火 思考題 : 軸承鋼在淬火熱處理后 ,硬度檢驗(yàn)時(shí)不允許有明顯的軟點(diǎn) ,為什么 ? 如出現(xiàn)軟點(diǎn) ,可能有哪些因素造成的 ? 低碳馬氏體鋼 基 本 性 能 抗拉強(qiáng)度 ζb ， 1150~1500MPa ； 屈服強(qiáng)度 ζs , 950~1250 MPa ； ψ≥40% ；伸長(zhǎng)率 δ， ≥10% ； 沖擊韌度 AK≥6J 。 關(guān)鍵因素 化學(xué)成分、冶金質(zhì)量和加工工藝 二、軸承鋼的冶金質(zhì)量和合金化 冶金 質(zhì)量 要求 純凈 →夾雜物要少：主要有各種 氧化物（如 A12O3）和硅酸鹽等； 危害程度依次遞減： A12O球 狀不變形夾雜、鋁硅酸鹽。 + Si、 Mn、 Cr、 V等合金元素 . Cr和 Mn主 要是提高淬透性， Si提高彈性極限， V提高 淬透性和細(xì)化晶粒 . 60Si2Mn: ① Si、 Mn復(fù)合 ,強(qiáng)化 F,→↑ σ e， σs/σb可達(dá)到 ~； ② Si / Mn ↑ 淬透性， Ms不過分 ↓ ,開裂傾向小 。 二 、 獲得最佳強(qiáng)韌化的工藝因素 相間 析出 沉淀強(qiáng)化 細(xì)化組織 工藝參數(shù) 是關(guān)鍵 細(xì)化組織和沉 淀析出要協(xié)調(diào) 控制軋制 控制冷卻 決定各種強(qiáng)化機(jī)制的效果 三、 組織因素對(duì)強(qiáng)韌性貢獻(xiàn)的大小 間隙型碳氮化合物沉淀析出的強(qiáng)化量 一般認(rèn)為可提高 150~400 MPa，甚至可達(dá) 到 600 MPa。零件 在承受沖擊能量大時(shí)，鋼強(qiáng)度應(yīng)低些， 塑性和韌度宜高些；沖擊能量較小時(shí)， 強(qiáng)度應(yīng)高些。 汽車半軸 a)一端法蘭式 。如軸承鋼。為 ↑耐磨性，可進(jìn)行滲氮處理或高 頻感應(yīng)加 熱淬火等表面硬化工藝方法。 一般為亞共析鋼，低合金或中合金，優(yōu)質(zhì) 鋼或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。 具有良好的力學(xué)性能 不
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