機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-01 00:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 質(zhì)鋼具有良好的表面強(qiáng)化特性 。 6. 微合金化非調(diào)質(zhì)鋼 非調(diào)質(zhì)鋼的組織特征 ? 非調(diào)質(zhì)鋼的組織主要是： 鐵素體 (F)＋珠光體（ P） +彌散析出的碳化物（ K） ? 強(qiáng)化的主要作用是細(xì)化組織和相間沉淀析出。 6. 微合金化非調(diào)質(zhì)鋼 晶內(nèi)析出 F型非調(diào)質(zhì)鋼 ，是近年來新開發(fā)的一種高強(qiáng)高韌性非調(diào)質(zhì)鋼。針對一般非調(diào)質(zhì)鋼的韌性偏低，采用適當(dāng)增加 S含量（ w(S)約%），可使 A晶粒細(xì)化，在 1200℃ 高溫下，晶粒度可達(dá) 5級，韌性提高。而當(dāng)細(xì)小 MnS和 TiN同時(shí)存在時(shí)，其復(fù)合效應(yīng)可使 A晶粒在 1200℃ 以上仍維持 6級。其原因在于，一方面 MnS和 TiN在高溫下溶解度小，可有效阻止晶粒長大；另一方面在鋼冷卻過程中， MnS粒子上有 VN、 TiN析出，并以此作為 F的形核核心，促進(jìn)了晶內(nèi) F（ Intergranular Ferrite， IGF）的形成，有效細(xì)化晶粒，由此發(fā)展了高強(qiáng)高韌新型 FP非調(diào)質(zhì)鋼。 IGF鋼中的先共析 F大量、細(xì)小地在 A晶粒內(nèi)部析出，起到分割原 A晶粒，細(xì)化組織的有效作用，從而顯著改善鋼的強(qiáng)韌性 。 6. 微合金化非調(diào)質(zhì)鋼 Case hardening steels 表面硬化鋼 ?1. 概述 ?此類鋼適于制造通過某種熱處理工藝使零件表面堅(jiān)硬耐磨而心部韌性適當(dāng)?shù)牧慵?，由于表層具有較高的殘余壓應(yīng)力而使其疲勞性能顯著提高。欲達(dá)表硬內(nèi)韌效果，有以下三種選擇： ?（ 1）承受劇烈沖擊、接觸應(yīng)力較大且要求耐磨的零件，宜采用低碳鋼滲碳淬火工藝； ?（ 2）圓柱形或形狀較簡單零件，采用中碳鋼的高頻（或中頻）感應(yīng)加熱表面淬火工藝； ?（ 3）機(jī)床主軸、絲杠和發(fā)動機(jī)曲軸等要求尺寸精確的零件，一般采用滲氮處理工藝，加熱溫度低，熱處理變形小。 ? 此外，激光表面熱處理等新工藝也逐步被采用。 2. 滲碳鋼 ?（ 1）工作條件、常見失效形式與性能要求 ? 此類鋼主要用于在承受較強(qiáng)烈摩擦磨損和較大沖擊載荷條件下工作的機(jī)械零件，如汽車、拖拉機(jī)上的變速齒輪，內(nèi)燃機(jī)上的凸輪、活塞銷等。此類零件常見的失效形式主要有工作表面承受較大的接觸疲勞載荷而引起的局部破壞（俗稱麻點(diǎn)剝落），承載較重而引起的工作表面過度磨損，或是由于工作時(shí)承受的沖擊載荷過大而導(dǎo)致的斷裂等。因此，這類零件工作時(shí)要求其表面硬而耐磨，而零件心部則要求有較高的韌性和強(qiáng)度以承受較大沖擊載荷作用，即 “ 表硬內(nèi)韌 ” 是其主要性能要求。 2. 滲碳鋼 ?（ 2）化學(xué)成分特點(diǎn) ?低碳 (Wc=％～ %)： 實(shí)際為滲碳件心部的含碳量，這對保證工件心部有足夠塑、韌性是十分必要的。若碳含量過低，表面的滲碳層易于剝落 。碳含量過高，則心部塑、韌性下降，并使表層的壓應(yīng)力減少，從而降低彎曲疲勞強(qiáng)度。 ?合金化原則： 其 主加元素為 Cr、 Mn、 Ni、 Si、 B等，提高心部淬透性和強(qiáng)化 F。 ?輔加元素 W、 Mo、 V、 Ti等，用以細(xì)化晶粒、進(jìn)一步提高心部淬透性。 2. 滲碳鋼 ?（ 3）熱處理特點(diǎn) 預(yù)先熱處理一般為正火 ； 最終熱處理一般為 滲碳后進(jìn)行淬火及低溫回火 ，以獲得高硬度、高耐磨性的表層及強(qiáng)而韌的心部。 圖 5＃ 滲碳后常用熱處理工藝 1－直接淬火法； 2－一次淬火法； 3－二次淬火法 （ 4）滲碳鋼經(jīng)最終熱處理后的組織特征 ?經(jīng)最終熱處理后的組織應(yīng)為 : ?表層 由回火 M加粒狀合金 K及少量殘余 A組成 ； ?心部 由低碳回火 M及少量 F(淬透時(shí) )或 F加M(未淬透時(shí) )組成。 （ 5）常用滲碳鋼 ?①低淬透性 (低強(qiáng)度 )滲碳鋼 (D0水 20～ 35mm， WMe＜ 2%,σb＜ 800MPa） 常用鋼種有 20(U20202)、 20Cr(A20202)等，其淬透性低，只適用于受力不大、對心部強(qiáng)度要求不高的小型、耐磨滲碳件，如套筒、活塞銷等。 ?②中淬透性 (中強(qiáng)度 )滲碳鋼 (D0油 25～ 60mm， WMe=2～ 5%， σb=800～1200MPa) 常用鋼種有 20CrMnTi(A26202)等，這類鋼的淬透性與心部強(qiáng)度均較高，可用于制造一般機(jī)器中較為重要的滲碳件，如汽車、拖拉機(jī)變速齒輪及活塞銷等。因含有 Ti或 V等阻礙 A晶粒長大的元素，所以滲碳時(shí)過熱傾向較小，可在滲碳后預(yù)冷至 860℃ 左右直接淬火、然后低溫回火。 ?③高淬透性 (高強(qiáng)度 )滲碳鋼 (D0油 ＞ 100mm， WMe＞５％， σb＞ 1200MPa) 常用鋼種有 18Cr2Ni4WA(A52183)等。由于具有很高的淬透性、心部強(qiáng)度很高，因此這類鋼可用于制造截面較大的重負(fù)荷滲碳件，如航空發(fā)動機(jī)變速齒輪、軸等。 ?某 20CrMnTi鋼制 CA10B載重汽車變速箱中間軸的三檔齒輪的加工工藝路線如下 : 下料 → 鍛造 → 正火 → 加工齒形 → 滲碳 (930℃) 、預(yù)冷淬火(830℃)+ 低溫回火 (200℃)→ 磨齒。 20CrMnTi鋼制汽車變速齒輪 的 熱處理工藝曲線 （ 5）常用滲碳鋼 表 512 常用滲碳鋼的牌號、成分、性能與用途 （ 6）新的進(jìn)展 ? 近年來，生產(chǎn)中采用滲碳鋼直接淬火并低溫回火，以獲得低碳 M組織，用以制造某些要求綜合力學(xué)性能較高的零件，如傳遞動力的軸、重要的螺栓等。在某些場合下，它還 3. 滲氮鋼簡介 ? 滲氮鋼多為碳含量偏低的中碳鉻鉬鋁鋼（如 35CrMo、 42CrMo、38CrMoAlA鋼等）。 滲氮鋼零件一般經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理、切削加工和在500～ 570℃ 之間的氮化處理過程。零件經(jīng)滲氮處理后具有以下特點(diǎn)： ?（ 1）不需再進(jìn)行任何熱處理即可得到非常高的表面硬度，因而耐磨性能優(yōu)越，咬死和擦傷的傾向小； ?（ 2）有一定的耐熱性 ，在低于滲氮溫度下加熱時(shí)可保持高硬度，改善抗腐蝕性能； ?（ 3）可提高鋼件的疲勞強(qiáng)度， 改善對缺口的敏感性。 ?（ 4） 由于氮化處理溫度較低，熱處理變形小，因此 特別適合于尺寸精度要求較高或最終熱處理要求變形小的機(jī)械零件（如機(jī)床絲桿、鏜桿，大馬力內(nèi)燃機(jī)曲軸等）。 ?應(yīng)當(dāng)說明的是，隨著滲氮新工藝的發(fā)展，如氮碳共滲、離子氮化等工藝的采用，可通過氮化處理工藝改善性能的鋼種逐漸增多，如中碳合金結(jié)構(gòu)鋼、鉻鋼、鉻鉬鋼、鉻釩鋼、鎳鉻鉬鋼、鉻錳鈦鋼、鉻含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）5%的模具鋼 H11和 H13， F和 M系列不銹鋼， A不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼等。 彈簧鋼 （ Spring steels） ?1. 工作條件、主要失效形式與性能要求 ?彈簧鋼系指用于制造各種彈簧的鋼種。彈簧的主要作用是吸收沖擊能量，緩和機(jī)械的振動和沖擊作用。 1. 工作條件、主要失效形式與性能要求 ?其主要的失效形式就是因彎曲或扭轉(zhuǎn)疲勞載荷所導(dǎo)致的彈簧類零件 疲勞斷裂 ，以及由材料的彈性極限較低而引起彈簧的過量變形 以致失去彈性等。 ?因此彈簧鋼應(yīng)具備以下性能 : ?（
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