第三章机器零件用钢课件.ppt

《第三章机器零件用钢课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章机器零件用钢课件.ppt（79页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、1,第三章 机器零件用钢,2,简介,用途：轴类、齿轮、弹簧、紧固件等。分类：调质钢、低碳马氏体钢、超高强度结构钢、渗碳钢、氮化钢、弹簧钢、轴承钢和易削钢等。按热处理状态分（使用状态）：1一般供应或正火状态碳钢或碳素易削钢；,3,2淬火+回火状态 按回火温度分为：高温回火调质钢；中温回火弹簧钢；低温回火滚动轴承钢、超高强度钢。3化学热处理：渗碳钢 氮化用钢4高频淬火用钢高、中频淬火后低温回火使用,4,一力学性能要求,1.具有高的疲劳强度或耐久强度；2.要求高的屈服强度和抗拉强度；3.具有高的接触疲劳强度和耐磨性；4.具有高的韧性和低的缺口敏感性,5,二工艺性能,机器零件的生产流程：型材改锻毛坯热

2、处理切削加工最终热处理磨削。从工艺流程可见，这类钢的工艺性和构件用钢有所不同，要求有良好的工艺性能，如锻造、冲压、热处理、车、铣、刨、磨等，主要是切削加工性和热处理性能。,6,三合金化,主加元素：Cr、Mn、Si、Ni 作用：淬透性和力学性能。辅加元素：Mo、W、V等 作用：过热敏感性，回脆，淬透性。最佳范围：获得最佳性能称为极限合金化理论。1.2%Si,2%Mn，12%Cr,14%Ni，0.5%Mo，0.2%V,0.1%Ti，0.40.8%W。或是单独加入，或是复合加入。,7,3-1 调质钢,1.用途：用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连

3、杆、螺栓等。,汽车万向节,齿轮,连杆,曲轴,8,一、工作条件、失效方式及性能要求,1工作条件（以轴类零件为例）作用：传动力矩受力：主要承受交变扭转、弯曲力；一定的冲击力 配合处摩擦力。2失效方式（1）磨损：花键处，由于硬度低，耐磨性差造成的。（2）疲劳断裂：弯曲疲劳、扭转疲劳3性能要求（1）高强度，尤其是高的疲劳强度；（2）高硬度、高耐磨性；（3）塑性韧性好；即，良好的综合力学性能。,9,二对调质钢力学性能和工艺性能的要求,1良好的综合力学性能，即强韧性的良好配合；2足够的淬透性，依靠合金化Cr、Mn、Ni、Si等。3防止第二类回火脆，可加入Mo和W，也可以快速冷却、细化晶粒、避开温区。4良好

4、的加工性能 锻、铸、热处理及切削减加工性。一般调质钢力学性能指标：b=800-1100MPa,0.2=700-1000MPa,=9-15%,=45-55%,=60-120J/cm2,c=-40.,10,三调质钢的组织特点,调质处理后为回火索氏体：强化相为弥散均匀分布的粒状碳化物，可以保证具有较高的塑变抗力和疲劳强度；组织均匀性好，减小了裂纹形成的可能性，所以具有良好的塑性和韧性；基体铁素体是从淬火M而来的，其晶粒细小，使钢的冷脆倾向减小。,11,四调质钢的化学成分及热处理特点,1化学成分C：0.25-0.45%，以保证强韧性；主加元素：Mn Cr Si Ni B辅加元素：W Mo V TiMn

5、：淬透性，但过热倾向，回脆倾向；Cr：淬透性，回火稳定性，但回脆倾向；Ni:基体韧度，Ni-Cr复合淬透性，回火脆；Mo：淬透性,回火稳定性，细晶,回脆倾向；V：有效细晶，(淬透性)，过热敏感性。,12,总结,合金元素的作用：（1）提高淬透性：Mn Cr Si Ni B（2）提高回火稳定性：Mo Cr Si（3）细化晶粒：V Ti（4）防止第二类回火脆：W（0.8%1.2%）Mo（0.15%0.30%）,13,2热处理特点,（1）预备热处理 P型钢：正火或退火M型钢：调质处理（2）最终热处理 淬火+高温回火。合金调质钢的最终性能决定于回火温度。一般采用500 650 回火。通过选择回火温度，可

6、以获得所要求的性能。为防止第二类回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韧性的提高。,40Cr(直径D=12mm,油淬),14,回火,1、要求综合性能良好 淬火+高温回火，回火温度为500-600。2、表面某些部位要求耐磨性好：轴颈、花键 调质+表面处理：高频表面淬火或进行氮化处理。3、带有缺口的零件缺口引起应力集中，须调质+喷丸或滚压强化4、要求特别高的强度（抗拉强度为1600-1800MPa）淬火+低温回火（中碳回火M）实际上这就是超高强度钢,15,五常用调质钢,1低淬透性的调质钢：DC 3040mm，40、45淬火临界直径为8-17mm，45MnV、40Cr、38CrSi、40CrV、

7、40MnVB钢等，油淬DC=30-40mm；2中淬透性的调质钢：油淬DC=40-60mm；40CrMn、40CrNi、35CrMo、30CrMnSi3高淬透性的调质钢：油淬DC60-100mm，40CrNiMo、40CrMnMo、25Cr2Ni4WA；,16,分析比较40Cr40CrNi40CrNiMo,淬透性：40CrNiMo 40CrNi 40Cr回稳性：40CrNiMo 40CrNi 40Cr塑韧性：40CrNiMo 40CrNi 40Cr回脆性：40CrNi 40Cr 40CrNiMo,17,七调质零件用钢的发展动向,1低碳马氏体型钢2中碳微合金非调质钢 3B型和M型微合金非调质钢,1

8、8,3-2 弹簧钢,1.用途,拉力弹簧,弹簧,离合器弹簧,蝶形弹簧,19,一弹簧的工作条件、失效方式、性能要求,1工作条件动截荷：冲击、震动或长期均匀交变应力。板簧：反复弯曲负载螺旋弹簧：反复扭转负荷2失效方式过量变形，即永久性变形；疲劳断裂：板簧弯曲疲劳断裂；螺旋弹簧扭转疲劳断裂。,20,3性能要求,（1）必须具有高的屈服极限和弹性极限，高的屈强比，高的s、e、s/b；（2）必须具有高的疲劳极限-1；（3）有一定的冲击韧和塑性，k20%；（4）具有良好的耐热性和抗蚀性（对高温下工作的弹簧）。,21,二对弹簧钢力学性能和工艺性能的基本要求,1力学性能：高的s、e、s/b、-1，足够的韧性及塑性

9、；2工艺性能（1）淬透性要高；（2）过热敏感性要低；（3）氧化、脱碳倾向小；（4）成型性好。3冶金质量及表面状态,22,三弹簧钢的化学成分及热处理特点,1化学成分碳素弹簧钢：C：0.6-0.9%合金弹簧钢：C：0.5-0.7%主加合金元素：Si、Mn、Cr；辅加合金元素：Mo、V、Nb、B。合金元素有作用：提高淬透性：Si、Mn、Cr，（B）；提高回火稳定性：Si、Mn、Cr；细化晶粒：Mo、V、Nb；提高s、e、s/b：Si、Mn；,23,注意,Si的石墨化问题；Mn的过热敏感性问题,24,2热处理特点,冷成型弹簧（强化后成型）：小型弹簧，先最终热处理+成型+低温退火（200-400）（冷拔

10、弹簧钢丝）热成形弹簧：用热轧钢丝或钢板制成，然后淬火+中温（450 550）回火，获得回火屈氏体组织，具有很高的屈服强度和弹性极限，并有一定的塑性和韧性，一般用来制作为较大型的弹簧。,25,例,60Si2Mn钢力学性能与回火温度的关系 55Si2Mn钢疲劳强度随回火温度的变化,26,四常用弹簧钢,60Si2Mn是我国常用弹簧钢，淬透性高，脱碳倾向大，冷变形塑性低，带材只能冲剪和简单弯曲，用于板簧和螺旋弹簧。思考题：大型弹簧为什么要先成形后强化，小型弹簧先强化后成形?小型弹簧成形后为什么进行低温退火?,27,提高表面质量,防止表面脱碳氧化；使表面产生残余压应力；喷丸、氮化处理,28,3-3 渗碳

11、钢和氮化钢,1.用途：主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零件在工作中遭受强烈的摩擦磨损，同时又承受较大的交变载荷，特别是冲击载荷。,拔叉,变速齿轮,凸轮机构,29,一典型渗碳零件（齿轮）的工作条件、失效方式及性能要求,1工作条件（以齿轮为例）弯曲载荷（周期作用）弯曲疲劳；齿轮工作时是通过齿面接触传递动力，接触面积很小，压力很大接触疲劳；齿轮工作时，两齿面间会有相对运动（滚动和滑动），产生摩擦力急刹车时，齿根会受到冲击力。2失效方式（1）弯曲疲劳破坏：牙齿断裂（2）接触疲劳损坏：产生麻点，点状剥落。（3）齿端磨损：换档时易发生齿端磨平/尖。（4）齿面刮

12、伤3性能要求（1）疲劳强度：高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度；（2）表面硬度高耐磨性好（HRC大于58-62），心部综合力学性能好（25-40HRC，冲击韧性高于70J/cm2）。,30,二对渗碳钢的性能要求,1力学性能要求 高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，表面硬度高，耐磨性好，心部综合力学性能好，即高的强度，良好的塑性和韧性。2工艺性能要求（1）锻造、切削加工性能好；（2）渗碳性能好：渗碳速度快（碳易吸收、扩散）；表面碳浓度适当（太低，硬度不足，太高，易产生大块K，产生应力集中，易断齿），一般为0.8-0.9%碳浓度过渡平缓,31,（3）过热敏感性小：希望是本质细晶粒钢，便于渗碳后直接淬火，简

13、化工艺。（4）渗碳淬火后AR少；（5）渗碳淬火后变形小。3对冶金质量的要求（1）不允许有粗大的夹杂物，因为粗大夹杂存在于渗层中，易产生应力集中；（2）不允许有严重的带状组织，否则，会使渗层硬度和厚度不均匀。,32,三渗碳钢的化学成分特点,1提高心部的力学性能（1）适当的含碳量（0.1-0.25%C）（2）强化F基体，提高心部的强度：Cr、Ni、Mn、Si；（3）提高钢的淬透性：Si、Ni、Mn、Mo、B；（4）减小钢的过热敏感性，使心部具有细晶粒：Ti、V、W、Mo；（5）降低相变点，降低淬火温度，细化晶粒，减少AR，减小变形，加入Ni。,33,2提高渗碳层力学性能,（1）渗碳层的碳量控制在0

14、.8-0.9%；（2）为了不使渗碳层中有过多AR，应控制降低MS点的合金元素的含量；（3）渗碳层的浓度梯度缓和非K形成元素：Si、Ni、Al、Co等，降低表面含碳量，使碳浓度梯度缓和，但Si促进石墨化，降低渗层深度。K形成元素：Cr、Mo、W、Ti、V、（Mn）与C结合力强，增加渗层表面碳含量，阻止C扩散，降低渗层深度，使碳浓度梯度变陡，Mn的作用很弱。（4）提高第一类回火脆性温度范围：Cr和Si。,34,总之，主加元素：Mn、Cr、Ni、B；辅加元素：Mo、W、Ti、V渗碳层性能:表层碳量、表层浓度梯度和渗层深度根据零件需要确定。原则上，渗碳层深度应大于零件的最大切应力深度。,35,合金元素

15、对渗碳层表面含碳量和渗碳层厚度的影响,36,合金元素对渗碳工艺和渗碳层性能的影响,37,渗碳零件受力与渗层厚度的关系,图,38,总结渗碳钢的成分特点,低碳：碳质量分数一般为0.10%0.25%，使零件心部有足够的塑性和韧性。加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素：主要加入少量强碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物。,39,四渗碳钢热处理特点,1预备热处理（1）正火低合金钢及碳钢 20CrMnTi，950-970正火；20Cr，870-900正火（2）正火+高温回火中（高）合金渗碳钢 18Cr2Ni4WA，920-980正火+64

16、0-670回火。（3）调质中合金渗碳钢 12CrNi3A，860油淬+500-650回火,40,2最终热处理,（1）直接淬火+低温回火：合金元素含量较低，但又不易过热的钢（20CrMnTi）。（2）重新加热淬火+低温回火：渗碳时易过热的碳钢及低合金钢（3）两次淬火+低温回火：合金元素含量较高的中合金钢及对性能要求较高的渗碳件，一般渗碳后缓冷到室温，重新加热二次淬火，再低温回火。淬火温度？,41,五常用的渗碳钢,20Cr低淬透性合金渗碳钢。淬透性较低，心部强度较低。20CrMnTi中淬透性合金渗碳钢。淬透性较高、过热敏感性较小，渗碳过渡层比较均匀，具有良好的机械性能和工艺性能。18Cr2Ni4W

17、A和20Cr2Ni4A高淬透性合金渗碳钢。含有较多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韧性和低温冲击韧性。,42,氮化钢,多为碳含量偏低的中碳铬钼铝钢。国内外广泛使用的氮化钢是38CrMoAl钢，获得最高氮化层硬度，达到9001000HV。仅要求高疲劳强度的零件，可采用不含铝的CrMo型氮化钢，如35CrMo、40CrV、40Cr等，其氮化层的硬度控制在500800HV。工艺：氮化前，要经过调质热处理以得到稳定的回火索氏体组织，以保证零件最终的使用性能和使用过程中的尺寸稳定性，同时也为获得好的氮化层作组织准备。,43,3-4 滚动承轴钢,1.用途 主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚

18、柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢。从化学成分上看它属于工具钢，所以也用于制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件。,滚珠,滚珠轴承,44,一滚动轴承的工作条件、失效方式和性能要求,1工作条件（1）接触疲劳（2）表面出现剥落后，噪音和振动增大，工作温度升高（3）滚动和滑动摩擦（4）化学浸蚀,45,2失效方式,（1）疲劳剥落接触疲劳破坏（2）磨损（3）诱蚀3性能要求 高的接触疲劳强度、高的耐磨性、高的抗压强度等,46,二对滚动轴承钢的力学性能和工艺性能的要求,1力学性能（1）较高的抗压强度的接触疲劳强度；（2）高而均匀的硬度和耐磨性，HRC62-66；（3）高的弹性极限，防止在高载荷作用下发生过

19、大的塑性变形；（4）有一定的韧性，以防止受冲击载荷而破坏；（5）一定的耐蚀性。,47,2工艺性能（1）高的淬硬性和必要的淬透性，以保证热处理后获得高而均匀的硬度；（2）良好的加工艺性，冷、热成型性、切削、磨削性；（3）良好的尺寸稳定性，在长期保存和使用过程中能保持尺寸精度。3冶金质量 要求高纯度、非金属夹杂少、偏析、疏松、夹杂物分布不均匀尽可能避免。,48,三滚动轴承钢的化学成分特点,1碳：0.95-1.15%，属于过共析钢2铬：0.4-1.65%，目的是提高淬透性，提高回火稳定性，提高耐蚀性，细化K，形成合金渗碳体，提高耐磨性。对于大型轴承，为提高淬性加入Mn、Si等，另外加入Mo、V、RE

20、细化晶粒，减少疲劳裂纹源。3纯度要求高，P小于0.027%，S小于0.02%，属于高级优质钢。,49,四热处理特点,轴承钢的热处理 预备：球化退火 最终：淬火+低温回火 淬火温度要求十分严格，温度过高会过热，晶粒长大，使韧性和疲劳强度下降，且易淬裂和变形；温度过低，则奥氏体中溶解的铬量和碳量不够，钢淬火后硬度不足。GCr15钢的淬火温度：820840 回火温度：150160。,50,例,GCr15钢淬火温度对机械性能的影响,轴承钢淬火后的组织为极细的回火马氏体、均匀分布的粒状碳化物以及少量残余奥氏体。,GCr15钢淬火、回火后的显微组织,51,精密轴承,精密轴承必须保证在长期存放和使用中不变形

21、。为了稳定尺寸，淬火后可立即进行“冷处理”（-60-50），并在回火和磨削加工后，进行低温时效处理（120 130,保温5 h10 h）,52,五常用轴承钢,(1)铬轴承钢 最常用的是GCr15(2)添加Mn、Si、Mo、V的轴承钢，Si、Mn可提高淬透性，如GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV等。为了节铬,加入Mo、V可得到无铬轴承钢,如GSiMnMoV、GSiMnMoVRE等，其性能与GCr15相近。,53,（3）对于工作温度高于250（航空发动机工作温度可达380）的轴承，温度升高使材料的硬度、耐磨性显著下降，因此必须采用高温轴承钢，如Cr4Mo4V、W6Mo5Cr4V2、Cr1

22、4Mo4V、9Cr18Mo等，因有W、Mo、Cr、V强K形成元素，淬火后M具有良好的回火稳定性，并具有二次硬化现象，高温下可保持高硬度、高耐磨性和良好的接触疲劳强度。（4）对于要求耐蚀的轴承，可采用不锈钢制造，9Cr18、9Cr18Mo等。,54,3-5低碳马氏体型结构钢,一对低碳马氏体型钢的基本性能要求 1淬透性好（低碳，只能从合金化上考虑）；2过热敏感性低（低碳，相变点高，必须防止晶粒长大）；3回火稳定性高（MS点高，有自回火现象，稳定性差）。,55,二化学成分及热处理特点,1成分低碳：0.15-0.25%合金元素：Si、Mn、B、Ti、V、Nb、Mo等作用：提高淬透性Si、Mn、B 降低

23、过热敏感性：Ti、V、Nb、Mo；提高回火稳定性：Si、Ti、V、Nb、Mo 降低MS点，防止自回火：Si、Mn2热处理淬火+低温回火，组织：回火低碳M+AR+K弥散分布,56,三性能,1优点静载荷下具有良好的强韧配合；与中碳调质钢相比，冷脆倾向小，Tc-60至-70，所以可代替中碳调质钢，可用于寒冷地区。低温韧性好；缺口敏感性低。2.缺点工作温度低，200以下；淬透性不高，大件使用受到限制；热处理后不能焊接；不能作模具；热处理后不能加工。3.典型材料：15MnVB,57,3-6超高强度钢,屈服强度高于1400MPa钢称为超高强度钢（习惯）分类：低合金中碳马氏体型 中合金中碳二次硬化型 中合金

24、低碳马氏体型 高合金低碳马氏体时效型 沉淀硬化超高强度不锈钢（不锈钢中讲）,58,一低合金中碳M型超高强度钢,1.性能要求具有所要求的强度；合适的塑性；一定的冲击抗力和断裂韧性；高的疲劳强度；焊接性好，缺口敏感性低。2成分特点C：0.30-0.45%Si、Mn、Cr、Ni、Mo等提高淬透性。Si还可以使第一类回火温度上移，适当提高回火温度，提高塑性和韧性。V、Nb细化晶粒，有效提高塑性和韧性。S、P应严格控制，总是小于0.02%，以保证高塑性，尽可能减少气体含量，可采用真空熔炼或电渣重熔。,59,3热处理特点淬火+低温回火，回火温度为150-200，故工作温度低于200。4典型钢号30CrMn

25、SiNi2A，淬透性高，临界淬透直径为80mm，抗拉强度为1670100MPa，应用于重要受力件，如机翼主梁、起落架支柱。,60,二中合金中碳二次硬化型超高强度钢,1成分特点C：0.3-0.4%左右，保证屈服强度大于1550MPa；合金元素：Cr、Mo、Si、V等，提高淬透性，空冷得到M。Mo、V高温回火析出特殊K，具有二次硬化作用。Cr量高，提高抗蚀性，提高淬透性。2热处理特点：淬火+500-600回火，消除应力，二次硬化。3应用这类钢室温下使用，与低合金超高强度钢相似。500以上使用，比强度最高，制作超音速飞机机体中承力构件和轴类、螺栓等。缺点：易脱碳，有H脆现象，焊接性稍差。4典型钢号4

26、Cr5MoSiV(H11,H13美国),61,三马氏体时效钢,马氏体时效钢是超低碳钢，它利用金属间化合物在含碳量极低的高镍马氏体中弥散析出强化，抗拉强度可达2000 MPa。正式用于生产的基本成分为0.03%C，18-25%Ni，同时加入能产生时效强化的合金元素：Ti、Nb、Mo、Al等。按Ni的含量分为：18%Ni、20%Ni、25%Ni最常用的是18%Ni，因20%Ni、25%Ni工艺性差，工艺复杂。,62,1成分特点,C：超低碳，0.03%C合金元素：Ti、Nb、Mo、AlF形成（稳定）元素，要想获得单一A（加热），必须加入A稳定元素，Ni和Co。Ni作用：（1）A稳定元素，高温形成单相

27、A；（2）使塑性极高；（3）与Ti、Mo、Al、Co等形成金属间化合物：Ni3Al、Ni3Ti、Ni3Mo、(FeNiCo)2Mo等；（4）使Ms下降，所以须加Co，提高Ms，同时Co对塑性有益。,63,这种钢C含量为什么特别低？（1）大量的K形成元素Ti、Nb、Mo等，若钢中C量高，将形成K，沿晶界析出，使钢的韧性降低，缺口敏感性升高；（2）另一方面，损失了时效强化合金元素的有效含量，使钢的强度降低；（3）含C量高，M的塑性也会下降。为什么不加入Si和Mn？,64,2热处理特点固溶+时效3性能特点（1）不仅具有高强度，而且具有良好的塑性、韧性（2）无脱碳倾向；（3）热处理变形小，工艺简单，无

28、淬火开裂倾向；（4）合金度高，冶金要求严，价格昂贵；（5）工艺性能优良,65,4典型材料,Ni18Co9Mo5TiAl，Ms=150，Mf=50，815固溶后空冷，M转变相当充分，因是置换式固溶体，HRC26-36，4804h时效，析出Ni3Al、Ni3Ti、Ni3Mo、(FeNiCo)2Mo等金属间化合物，组织：M+金属间化合物。5应用,66,发展使用超高强度应注意的问题,1缺口敏感性 2疲劳强度3氢脆4应力腐蚀5可焊性6断裂韧性,67,3-7 特殊用途结构钢,特殊用途结构钢有多种，如低温用钢、耐磨钢、无磁钢、易削钢、钢轨钢、大锻件用钢等。一低温用钢1低温用钢的性能要求（1）足够的低温强度，

29、特别是屈服强度，可减轻结构重量；（2）足够的刚度和韧性，尤其是低温韧性，一般要求ak60J/cm2。（3）良好的焊接性和冷加工性。低温用钢大部分是板材，需焊接或冷成型。要求良好的延伸率，一般碳钢不低于16%，合金钢不低于14%。（4）较好的耐蚀性。,68,2低温用钢分类,（1）奥氏体型低温用钢 奥氏体型低温用钢合金元素含量高，使用时应注意成本。最早使用的是18-8不锈钢，因为这种钢低温韧性较好（0Cr18Ni9和1Cr18Ni9）。但是，-200以下奥氏体不稳定，研制了25Cr-20Ni是最稳定的奥氏体可用于-268.9(液氮)，价格高。目前，为降低成本，15Mn26Al4钢已开始使用。（2）

30、低碳马氏体型低温用钢 这类钢是低碳，同时用大量的Ni提高低温韧性，含9%Ni。热处理淬火+高温回火。可用于-196(制取液氮设备)。（3）铁素体型低温用钢 这类钢是降低碳及S、P含量，提高低温韧性。热处理是正火或热轧，组织F+少量P。16MnRE、09MnV2RE等。,69,三高锰耐磨钢,1.用途及性能要求 承受严重磨损和强烈冲击的零件，如车辆履带、挖掘机铲斗、破碎机鄂板和铁轨分道叉等。对耐磨钢的主要要求是有很高的耐磨性和韧性。高锰钢是目前最主要的耐磨钢。,70,应用实例,履带,铁轨分道叉,破碎机颚板,挖掘机斗齿,71,2.成分特点,(1)高碳（0.9-1.4%C）：保证钢的耐磨性和强度。但碳

31、过高时，淬火后韧性下降，且易在高温时析出碳化物。因此，其碳质量分数不能超过1.4%。(2)高锰：锰是扩大奥氏体区的元素，它和碳配合，保证完全获得奥氏体组织。锰和碳的质量分数比值约为1012。(3)一定量的硅，硅可改善钢水的流动性，并起固溶强化的作用。但其含量太高时，易导致晶界出现碳化物。故其质量分数为0.3%0.8%。,72,2热处理,水韧处理：加热TAccm，一般为1050-1100加热水冷，得到均匀的奥氏体组织，具有很高的韧性，故一般称为水韧处理。水韧处理后不宜再进行250350的回火处理，也不宜在250350以上温度环境中使用。,73,3性能,经水韧处理后：b=800-1000MPa,0

32、.2=250-400MPa,=35-45%,=40-50%,HB170-230。（1）耐磨性（2）综合性能好：心部仍为A，兼有高硬度，高耐磨性及高塑性；（3）加工硬化能力强，切削加工困难，限于铸件使用，铸造时由于导热性差，容易产生裂纹，一般低温浇注；（4）屈服强度低，易变形（拉应力下）产生裂纹。,74,四易削钢,1概述易削钢是钢中加入一种或几种元素，使其形成某种夹杂物，从而改善钢的切削加工性能。常用的有：S、P、Ca、Se等。2.牌号Y12：仅提高S、P的含量；Y35S：表示加入Se；YP40：表示加入Pb。Y12、Y30：自动车床加工的形状复杂、强度要求不高的零件，螺栓、螺帽、销子等；加Pb

33、、Ca：因对力学性能影响小，多用于制造经过渗碳或调质处理的受力零件，如传动齿轮、轴类零件等。,75,3-8 零件材料选择基本原则,一 选择材料的基本原则 1材料使用性能要求 最大限度发挥材料潜力2、材料的工艺性能 加工工艺性能良好3、经济性 涉及材料的价格、加工成本、国家资源情况等,零件的总成本与零件寿命的关系4、其它因素 材料毛坯的选择、生产设备的可能性、环境协调性等二零件的加工工艺路线,76,三选择材料的基本思路及方法,.,77,.,78,四零件材料和工艺选择途径,1对于要求良好综合力学性能，零件选材料的途径为：低碳马氏体型结构钢，采用淬火+低温回火。为耐磨性，可进行渗碳处理（实际上就是复

34、合材料）；汽车拖拉机齿轮类为代表。回火索氏体型，选择中碳钢，采用淬火+高温回火。为耐磨性，可进行渗氮处理或高 频感应加热淬火等表面硬化工艺方法。轴类零件为典型。2如要求更高的强度，则适当牺牲塑韧性。3如要求高的弹性极限和屈服强度，又要有较高的塑性和韧度，则选择中高碳钢，进行中温回火。如弹簧钢。4零件要求高强度、高硬度，高接触疲劳性和一定的塑性和韧度，可用高碳钢，淬火+低温回火。如轴承钢。,79,作业,1.如何选择渗碳零件的最终热处理工艺？2.提高弹簧的表面质量具体方法有哪些？3.写出下列钢的种类及其用途，并指出下划合金元素的主要作用，说明最终热处理工艺及其组织。40CrNiMoA 30CrMnSiNi2A 60Si2Mn Ni18Co9Mo5TiAl Mn13 20CrMnTi GCr15 38CrMoAl,