合金鋼與鑄鐵材料介紹

1、第六章第六章 合金鋼合金鋼重要的金屬材料重要的金屬材料:n碳素鋼碳素鋼:價(jià)格低、易加工、可熱處理、可塑變。價(jià)格低、易加工、可熱處理、可塑變。n合金鋼合金鋼：為了改善鋼的性能，在碳鋼的基礎(chǔ)上：為了改善鋼的性能，在碳鋼的基礎(chǔ)上特意地加入一種或幾種合金元素所形成的鋼。特意地加入一種或幾種合金元素所形成的鋼。它具有較好機(jī)械性能（如強(qiáng)度、塑性、淬透性、它具有較好機(jī)械性能（如強(qiáng)度、塑性、淬透性、沖擊韌性等）和特殊性能（耐磨性、耐腐蝕性、沖擊韌性等）和特殊性能（耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性、電磁性等），但價(jià)格高。耐高溫性、電磁性等），但價(jià)格高。一、合金元素的存在形式一、合金元素的存在形式1. 非碳化物形成元素

2、非碳化物形成元素:不能和碳化合的元素稱為非碳化物形成元素，不能和碳化合的元素稱為非碳化物形成元素， 如如Ni、Si、Co、Al、Cu等，它們只能溶于鐵素體形成合等，它們只能溶于鐵素體形成合金鐵素體。金鐵素體。n2. 碳化物形成元素碳化物形成元素（次（次d電子層不滿）電子層不滿）n 凡能與碳化合的元素叫做碳化物形成元素凡能與碳化合的元素叫做碳化物形成元素.n按照碳化物形成元素所形成的碳化物的穩(wěn)定按照碳化物形成元素所形成的碳化物的穩(wěn)定程度由程度由強(qiáng)強(qiáng)弱弱的排列順序?yàn)椋旱呐帕许樞驗(yàn)椋篢i、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe；n強(qiáng)碳化物形成元素：強(qiáng)碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、Vn中強(qiáng)碳化

3、物形成元素：中強(qiáng)碳化物形成元素：W、Mo、Crn弱碳化物形成元素：弱碳化物形成元素：Mn、Fe； 碳化物形成元素在周期表中都是碳化物形成元素在周期表中都是位于位于鐵元素的左邊的過渡族金屬元素鐵元素的左邊的過渡族金屬元素, ,它們都有它們都有一個(gè)未填滿的一個(gè)未填滿的d d電子亞層電子亞層, ,當(dāng)當(dāng)形成碳化物時(shí)形成碳化物時(shí), ,碳原子首先將其價(jià)電子碳原子首先將其價(jià)電子填入金屬原子未填滿的填入金屬原子未填滿的d d電子亞層電子亞層, ,使使形成的碳化物具有形成的碳化物具有金屬鍵金屬鍵結(jié)合的性質(zhì)結(jié)合的性質(zhì), ,金屬原子的金屬原子的d d電子亞層愈不滿電子亞層愈不滿( (周期表周期表中中, ,在鐵左邊離

4、鐵愈遠(yuǎn)在鐵左邊離鐵愈遠(yuǎn)),),則其則其與碳的親與碳的親和力愈強(qiáng)和力愈強(qiáng), ,形成碳化物的能力愈大形成碳化物的能力愈大, ,愈愈穩(wěn)定穩(wěn)定, ,而且不易分解。而且不易分解。二、合金元素的主要作用（一）合金元素對(duì)鋼中基本相的影響溶于碳鋼中原有的相中；形成新類型的特殊碳化物1.溶于基體中形成合金溶于基體中形成合金 F 或合金或合金 滲碳體滲碳體 。2.與碳作用形成合金碳化物。與碳作用形成合金碳化物。3.單獨(dú)形成特殊碳化物單獨(dú)形成特殊碳化物 。非碳化物形成元素幾乎都溶解在鐵素體中非碳化物形成元素幾乎都溶解在鐵素體中 合金鐵素體。合金鐵素體。碳化物形成元素中：碳化物形成元素中：與碳親和力與碳親和力較弱較弱

5、的元素可部分溶于滲碳體中的元素可部分溶于滲碳體中 合金滲碳體，合金滲碳體，大部分仍溶于鐵素體中大部分仍溶于鐵素體中。與碳親和力與碳親和力較強(qiáng)較強(qiáng)的一些元素含量小時(shí)，的一些元素含量小時(shí)， 合金滲碳合金滲碳體體，如，如: (Fe、Cr)3C、(Fe、Mo)3C、 (Fe、W)3C 含量多時(shí)，含量多時(shí)， 新的特殊的合金碳化物；新的特殊的合金碳化物； Cr7C3、MoC、WC、與碳親和力與碳親和力很強(qiáng)很強(qiáng)的元素的元素 特殊的碳化物如特殊的碳化物如NbC、TiC、ZrC等，等， 合金元素合金元素溶入鐵素體溶入鐵素體以固溶體的溶質(zhì)形式存在：以固溶體的溶質(zhì)形式存在：l主要是非碳化物形成元素主要是非碳化物形成

6、元素Si、Co、Al、Cu等以等以此種形式存在；此種形式存在；l產(chǎn)生產(chǎn)生固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化作用；作用；如圖所示；如圖所示； Ni、Cr特殊，特殊，含量少時(shí)，鐵素體韌性升高；含量少時(shí)，鐵素體韌性升高；含量多時(shí)，鐵素體韌性下降含量多時(shí)，鐵素體韌性下降合金元素溶入滲碳體中合金元素溶入滲碳體中置換置換Fe3C中的中的Fe原子原子 合金滲碳體；合金滲碳體；(Cr、W、Mo、V、Nb);硬度增，提高耐磨性，加熱時(shí)難硬度增，提高耐磨性，加熱時(shí)難溶于奧氏體溶于奧氏體單獨(dú)形成特殊碳化物單獨(dú)形成特殊碳化物 合金元素與碳化合合金元素與碳化合 特殊碳化物，特殊碳化物，結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)簡單、熔點(diǎn)高、硬度高、穩(wěn)定性高熔點(diǎn)高、

7、硬度高、穩(wěn)定性高，當(dāng)以細(xì)小的質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)以細(xì)小的質(zhì)點(diǎn)分布在固溶體基體上時(shí)，可以起到彌散強(qiáng)化作分布在固溶體基體上時(shí)，可以起到彌散強(qiáng)化作用。用。 NbC、TiC、VC（二）合金元素對(duì)（二）合金元素對(duì)Fe-C相圖的影響相圖的影響擴(kuò)大或縮小擴(kuò)大或縮小A區(qū)區(qū) 改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)的參數(shù)改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)的參數(shù)1. 奧氏體相區(qū)的變化奧氏體相區(qū)的變化擴(kuò)大或縮小擴(kuò)大或縮小A區(qū)區(qū) 如，室溫下，如，室溫下，1Cr18Ni 9 為單相為單相A，1Cr17Ti 為單相為單相F使共析轉(zhuǎn)變點(diǎn)使共析轉(zhuǎn)變點(diǎn)S左移左移 鋼中鋼中P%，強(qiáng)度增加，強(qiáng)度增加 。使共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)使共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)E 左移左移 鋼中出現(xiàn)鋼中出現(xiàn)Le Mn、 Ni、 C

8、o、C、N、Cu均使均使S、E點(diǎn)向下、向左移、點(diǎn)向下、向左移、A3、A1 （點(diǎn)）線向下移，（點(diǎn)）線向下移，A4點(diǎn)上升，故可點(diǎn)上升，故可擴(kuò)大擴(kuò)大奧氏奧氏體相區(qū)；體相區(qū)；如如P125圖圖7-4所示所示； Cr、 Mo、 W、V、Ti、Si使使S、E點(diǎn)向上、向左移，點(diǎn)向上、向左移，A3、A1點(diǎn)點(diǎn) （線）上升，（線）上升，A4點(diǎn)下降，故可點(diǎn)下降，故可縮小縮小奧氏體奧氏體相區(qū)；如相區(qū)；如P125圖圖7-4所示；所示；3.2總結(jié)：總結(jié)：n當(dāng)含當(dāng)含MnMn、NiNi較高的鋼，因擴(kuò)大奧氏體相區(qū)有可能將較高的鋼，因擴(kuò)大奧氏體相區(qū)有可能將A A3 3降至室溫降至室溫以下，此時(shí)鋼在室溫下保持奧氏體組織，叫做奧氏體鋼

9、；以下，此時(shí)鋼在室溫下保持奧氏體組織，叫做奧氏體鋼；例如：例如：Mn13(Mn13(耐磨鋼耐磨鋼) )、1Cr18Ni91Cr18Ni9（不銹鋼）；如（不銹鋼）；如P122P122圖圖7-17-1；n當(dāng)含當(dāng)含CrCr較高的鋼，因縮小奧氏體相區(qū)有可能在室溫下只有鐵素較高的鋼，因縮小奧氏體相區(qū)有可能在室溫下只有鐵素體存在而成為鐵素體鋼；體存在而成為鐵素體鋼；例如：例如：Cr17Cr17（鐵素體型不銹鋼）；如（鐵素體型不銹鋼）；如P122P122圖圖7-27-2；n由于所有的合金元素均使由于所有的合金元素均使S S點(diǎn)左移，這就意味著鋼中的含碳量點(diǎn)左移，這就意味著鋼中的含碳量不足不足0.77%0.77

10、%時(shí)，鋼就變?yōu)檫^共析鋼而析出時(shí)，鋼就變?yōu)檫^共析鋼而析出FeFe3 3C C；例如：例如：4Cr134Cr13（馬氏體型不銹鋼）就是過共析鋼；（馬氏體型不銹鋼）就是過共析鋼；n合金元素的存在將改變鋼的共析溫度，擴(kuò)大奧合金元素的存在將改變鋼的共析溫度，擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的合金元素將使氏體相區(qū)的合金元素將使A1下降，縮小奧氏體下降，縮小奧氏體相區(qū)的合金元素將使相區(qū)的合金元素將使A1上升；如圖上升；如圖7-5所示；所示；n大多數(shù)合金元素均使大多數(shù)合金元素均使E點(diǎn)左移，這就意味著當(dāng)點(diǎn)左移，這就意味著當(dāng)鋼中的含碳量小于鋼中的含碳量小于2.11%時(shí)就會(huì)出現(xiàn)共晶萊氏時(shí)就會(huì)出現(xiàn)共晶萊氏體；體；例如：例如：W18Cr

11、4V的鑄態(tài)組織中已出現(xiàn)了萊氏體的鑄態(tài)組織中已出現(xiàn)了萊氏體；合金元素對(duì)合金元素對(duì) S 點(diǎn)成分的影響點(diǎn)成分的影響（三）合金元素對(duì)熱處理過程的影響（三）合金元素對(duì)熱處理過程的影響1.1.合金元素對(duì)加熱時(shí)合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體形成奧氏體形成過程的影響過程的影響2.2. 大多數(shù)合金元素（除少數(shù)大多數(shù)合金元素（除少數(shù)NiNi、CoCo，主要是碳化，主要是碳化物形成元素）會(huì)物形成元素）會(huì)減慢奧氏體的形成過程減慢奧氏體的形成過程。3.3. 所有合金元素（除所有合金元素（除MnMn、P P、C C、N N外）均阻礙奧氏外）均阻礙奧氏體晶粒的長大，獲得晶粒細(xì)小的奧氏體組織，但作用體晶粒的長大，獲得晶粒細(xì)小的奧氏體

12、組織，但作用的強(qiáng)弱不同，強(qiáng)碳化物形成元素的作用大。的強(qiáng)弱不同，強(qiáng)碳化物形成元素的作用大。 強(qiáng)碳化物形成元素強(qiáng)碳化物形成元素能強(qiáng)烈的阻止奧氏體晶粒長大能強(qiáng)烈的阻止奧氏體晶粒長大( Ti( Ti、V V、ZrZr、Nb Nb 等等) )。 非碳化物形成元素非碳化物形成元素能輕微的阻止奧氏體晶粒長大能輕微的阻止奧氏體晶粒長大( Si( Si、NiNi、CuCu、Co Co 等等) )。 因此，一般合金鋼的熱處理加熱溫度較碳因此，一般合金鋼的熱處理加熱溫度較碳鋼的高，但晶粒細(xì)小，尤其是存在強(qiáng)碳化物形成元素鋼的高，但晶粒細(xì)小，尤其是存在強(qiáng)碳化物形成元素的合金鋼。的合金鋼。 2. 合金元素對(duì)合金元素對(duì)過冷

13、奧氏體轉(zhuǎn)變過程過冷奧氏體轉(zhuǎn)變過程的影響：的影響：n除除Co以外，大多數(shù)合金元素的加入（溶入奧以外，大多數(shù)合金元素的加入（溶入奧氏體中）均氏體中）均使使C曲線右移曲線右移，提高過冷奧氏體的，提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，穩(wěn)定性， Vk從而提高了鋼的淬透性；從而提高了鋼的淬透性；n一些碳化物形成元素還使一些碳化物形成元素還使C曲線的形狀發(fā)生改曲線的形狀發(fā)生改變，變，如圖如圖7-6所示所示；n除除Co，Al外，所有的合金元素都使外，所有的合金元素都使 Ms、Mf 點(diǎn)下降，淬火后殘余點(diǎn)下降，淬火后殘余A量量, 硬度硬度n提高鋼的淬透性。最常采用的是：提高鋼的淬透性。最常采用的是：Cr，Mn，Si，Ni，B合

14、金元素對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變的影響 除了除了Co、Al外均外均推遲推遲奧氏體向奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變。珠光體的轉(zhuǎn)變。合金元素溶入奧氏體中，就或多或少合金元素溶入奧氏體中，就或多或少地推遲珠光體轉(zhuǎn)變，提高淬透性。多地推遲珠光體轉(zhuǎn)變，提高淬透性。多種元素的共同作用比單一元素的作用種元素的共同作用比單一元素的作用大的多。大的多。合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變的影響 除除Co、Al以外，溶入奧氏體中以外，溶入奧氏體中的合金元素均使的合金元素均使Ms點(diǎn)點(diǎn)下降，碳的作用下降，碳的作用最大，其次是最大，其次是Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。多種元素共存時(shí)，作用更大。多種元素共

15、存時(shí)，作用更大。3、合金元素對(duì)、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變回火轉(zhuǎn)變的影響：的影響：1. 提高鋼的回火穩(wěn)定性：提高鋼的回火穩(wěn)定性：回火穩(wěn)定性：表示鋼對(duì)于回火時(shí)發(fā)生軟化過程的抵抗能回火穩(wěn)定性：表示鋼對(duì)于回火時(shí)發(fā)生軟化過程的抵抗能力；力；nM 分解、碳化物長大、殘余分解、碳化物長大、殘余A轉(zhuǎn)變、轉(zhuǎn)變、F再結(jié)晶被推遲到再結(jié)晶被推遲到較高的溫度才發(fā)生。較高的溫度才發(fā)生。 回火溫度相同時(shí)，合金鋼中析出的碳化物更細(xì)小，其回火溫度相同時(shí)，合金鋼中析出的碳化物更細(xì)小，其強(qiáng)度更高。強(qiáng)度更高。 合金鋼在相同的回火溫度下比含碳量相同的碳鋼具有更合金鋼在相同的回火溫度下比含碳量相同的碳鋼具有更高硬度，高硬度，n回火穩(wěn)定性越高的

16、鋼，在較高溫度下的強(qiáng)度或硬度也回火穩(wěn)定性越高的鋼，在較高溫度下的強(qiáng)度或硬度也越高越高如圖如圖7-7所示所示；n在達(dá)到相同強(qiáng)度條件下，回火穩(wěn)定性高的鋼，可在更在達(dá)到相同強(qiáng)度條件下，回火穩(wěn)定性高的鋼，可在更高溫度下回火。高溫度下回火。-合金鋼綜合力學(xué)性能比碳鋼好。合金鋼綜合力學(xué)性能比碳鋼好。n提高鋼的回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素有：提高鋼的回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素有：V，Si，Mo，W，Cr，Ni，Mn,Co（2）二次硬化和二次淬火二次硬化和二次淬火n當(dāng)鋼中含當(dāng)鋼中含Cr、W、Mo、V、Ti等超過一定量時(shí)，回火等超過一定量時(shí)，回火后的硬度隨回火溫度的升高不是單調(diào)的降低，而是在后的硬度隨回火溫度

17、的升高不是單調(diào)的降低，而是在某一溫度范圍回火后某一溫度范圍回火后硬度硬度反而增加，并反而增加，并在在一定溫度一定溫度（500600）達(dá)到峰值）達(dá)到峰值。如圖如圖7-7C)所示；所示；n二次硬化二次硬化：在一定回火溫度下硬度出現(xiàn)峰值的現(xiàn)象。：在一定回火溫度下硬度出現(xiàn)峰值的現(xiàn)象。n回火溫度較高時(shí)析出細(xì)小、高硬度的合金碳化物，如回火溫度較高時(shí)析出細(xì)小、高硬度的合金碳化物，如MoMo2C C，使硬度反而提高。（韌性也大大，使硬度反而提高。（韌性也大大 ）n二次淬火二次淬火n500600回火時(shí)析出合金碳化物回火時(shí)析出合金碳化物殘余殘余A中中Me% Ms、Mf ，隨后冷卻時(shí)殘余，隨后冷卻時(shí)殘余A M硬度升

18、高硬度升高n二次淬火：二次淬火：在高合金鋼中回火冷卻時(shí)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?cè)诟吆辖痄撝谢鼗鹄鋮s時(shí)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，而導(dǎo)致硬度升高的現(xiàn)象為馬氏體，而導(dǎo)致硬度升高的現(xiàn)象。n（3）對(duì)回火脆性的影響對(duì)回火脆性的影響：n回火脆性：淬火鋼在回火時(shí)的沖擊韌性并不是隨回火溫回火脆性：淬火鋼在回火時(shí)的沖擊韌性并不是隨回火溫度的升高單調(diào)的增大，有些鋼在一定溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，度的升高單調(diào)的增大，有些鋼在一定溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，其沖擊韌性顯著下降，這種現(xiàn)象叫做鋼的回火脆性；其沖擊韌性顯著下降，這種現(xiàn)象叫做鋼的回火脆性；如如圖圖7-8所示；所示；n第一類回火脆性：鋼在第一類回火脆性：鋼在250400 溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的溫度

19、范圍內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性叫做第一類回火脆性，也叫低溫回火脆性；回火脆性叫做第一類回火脆性，也叫低溫回火脆性；n第一類回火脆性產(chǎn)生的原因與防止方法第一類回火脆性產(chǎn)生的原因與防止方法:避免在此溫度避免在此溫度范圍內(nèi)回火，或加入一些合金元素，如：；范圍內(nèi)回火，或加入一些合金元素，如：；n第二類回火脆性：鋼在第二類回火脆性：鋼在500650 范圍內(nèi)回范圍內(nèi)回火時(shí)出現(xiàn)的回火脆性叫做第二類回火脆性，火時(shí)出現(xiàn)的回火脆性叫做第二類回火脆性，也叫高溫回火脆性；也叫高溫回火脆性；n第二類回火脆性產(chǎn)生的原因與防止方法：第二類回火脆性產(chǎn)生的原因與防止方法：防止方法：防止方法：1.回火后快冷回火后快冷可避免，重新加熱后快冷

20、可消除可避免，重新加熱后快冷可消除之，故此類回脆又叫做可逆回火脆性；之，故此類回脆又叫做可逆回火脆性；2.加入適量的加入適量的W、Mo；（當(dāng)鋼中含有；（當(dāng)鋼中含有Cr、Ni、Mn、Si、P等元素時(shí)，高溫回火的脆性增大，等元素時(shí)，高溫回火的脆性增大，在含有在含有Cr時(shí)，還有時(shí)，還有Ni和和Mn則回火脆性更則回火脆性更大）。大）。三、合金鋼的分類與編號(hào)三、合金鋼的分類與編號(hào)1、鋼的分類、鋼的分類按用途分類按用途分類（1）合金結(jié)構(gòu)鋼：低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈）合金結(jié)構(gòu)鋼：低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、易切削鋼等；簧鋼、軸承鋼、易切削鋼等；（2）合金工具鋼：）合金工具鋼： 刃具

21、鋼、模具鋼、量具鋼。刃具鋼、模具鋼、量具鋼。（3）特殊鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等。）特殊鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等。2.合金鋼的編號(hào)：合金鋼的編號(hào)：合金鋼編號(hào)的一般形式：合金鋼編號(hào)的一般形式：字母字母+數(shù)字?jǐn)?shù)字+化學(xué)元素符號(hào)化學(xué)元素符號(hào)+數(shù)字?jǐn)?shù)字+字母字母G-滾滾 Y-易易含碳量含碳量合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 兩位數(shù)字（含碳量兩位數(shù)字（含碳量萬分之幾萬分之幾）例如：例如：20MnVBA、36Mn2Si、40CrNiMo等。等。n滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼滾或滾或G+Cr+數(shù)字（數(shù)字（Cr含量的含量的千分之幾千分之幾）,例如：例如：GCr15合金工具鋼合金工具鋼一位數(shù)字一位數(shù)字 含碳量含碳

22、量1.0%時(shí)不標(biāo)，時(shí)不標(biāo)，1.0%時(shí)用時(shí)用千分之幾千分之幾表示表示,例如例如CrMn、9Mn2V等。高速鋼中不標(biāo)含碳量，等。高速鋼中不標(biāo)含碳量，如如W18Cr4v，W6Mo5Cr4V2等。主要合金元素種類等。主要合金元素種類和名義百分含量和名義百分含量1.5%略略 1.52.5%標(biāo)標(biāo)2 2.53.5%標(biāo)標(biāo)3鋼的冶金質(zhì)量A-高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 E-特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼合金鋼的合金鋼的分類（分類（按用途分類）按用途分類） 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲C鋼鋼 、調(diào)質(zhì)鋼、調(diào)質(zhì)鋼 、彈簧鋼、彈簧鋼 、軸承鋼等。、軸承鋼等。合金工具鋼合金工具鋼 刃具刃具 、模具、量具鋼。、模具、量具鋼。 特殊性能

23、鋼特殊性能鋼 不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。合金鋼的編號(hào)合金鋼的編號(hào) 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 如如 60Si2Mn ，w(C)=0.6% ， w(Si)=2% ，w(Mn)1.5% 工具鋼、特殊性能鋼工具鋼、特殊性能鋼 如如 9SiCr ，w(C)=0.9% ，w(Si)、w(Cr) 均均1.5%而而 CrWMn 中，中，w(C)1.0% 專用鋼專用鋼 如，如，滾滾動(dòng)軸承鋼動(dòng)軸承鋼 GCr15， w(C)=1.0% ， w(Cr)=1.5% 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 如，如，20Cr2Ni4A合金鋼的編號(hào)：合金鋼的編號(hào)：合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼數(shù)字（含碳量數(shù)字（含碳量萬分之幾萬分之幾）+元素（

24、化學(xué)元素符號(hào)）元素（化學(xué)元素符號(hào)）+數(shù)字（合金元素的數(shù)字（合金元素的百分之幾百分之幾）。）。例如：例如：20MnVBA、36Mn2Si、40CrNiMo等。等。n滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼滾或滾或G+Cr+數(shù)字（數(shù)字（Cr含量的含量的千分之幾千分之幾）,例如：例如：GCr15合金工具鋼合金工具鋼含碳量含碳量+元素元素+數(shù)字，含碳量數(shù)字，含碳量1.0%時(shí)不標(biāo)，時(shí)不標(biāo)，1.0%時(shí)時(shí)用用千分之幾千分之幾表示表示,例如例如CrMn、9Mn2V等。高速鋼中不等。高速鋼中不標(biāo)含碳量，如標(biāo)含碳量，如W18Cr4v，W6Mo5Cr4V2等。等。特殊性能鋼：特殊性能鋼：不銹鋼與耐熱鋼不銹鋼與耐熱鋼數(shù)字?jǐn)?shù)字+元素元素+

25、數(shù)字?jǐn)?shù)字 第一個(gè)數(shù)字表示含碳量的第一個(gè)數(shù)字表示含碳量的千分之幾千分之幾, 第二個(gè)第二個(gè)數(shù)字表示合金元素的數(shù)字表示合金元素的百分之幾百分之幾。起重要作用的。起重要作用的微量元素也要標(biāo)出。微量元素也要標(biāo)出。例如：例如：9Cr18，00Cr18Ni10（ 平均含碳量平均含碳量 0.03%)，0Cr18(平均含碳量平均含碳量 0.08%) 等。等。特殊性能鋼：特殊性能鋼：不銹鋼與耐熱鋼不銹鋼與耐熱鋼數(shù)字?jǐn)?shù)字+元素元素+數(shù)字?jǐn)?shù)字 第一個(gè)數(shù)字表示含碳量的第一個(gè)數(shù)字表示含碳量的千分之幾千分之幾, 第二個(gè)第二個(gè)數(shù)字表示合金元素的數(shù)字表示合金元素的百分之幾百分之幾。起重要作用的。起重要作用的微量元素也要標(biāo)出。微

26、量元素也要標(biāo)出。例如：例如：9Cr18，00Cr18Ni10（ 平均含碳量平均含碳量 0.03%)，0Cr18(平均含碳量平均含碳量 0.08%) 等。等。第二節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼第二節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼n合金結(jié)構(gòu)鋼：在工業(yè)上凡是用于制造各種機(jī)器零件和合金結(jié)構(gòu)鋼：在工業(yè)上凡是用于制造各種機(jī)器零件和用于建筑工程結(jié)構(gòu)的鋼叫做合金結(jié)構(gòu)鋼；用于建筑工程結(jié)構(gòu)的鋼叫做合金結(jié)構(gòu)鋼；1、低合金結(jié)構(gòu)鋼：、低合金結(jié)構(gòu)鋼：(一）性能一）性能：高強(qiáng)度，高強(qiáng)度，顯著高于相同含碳量的普通碳鋼，顯著高于相同含碳量的普通碳鋼，故又稱為低合金高強(qiáng)鋼（可以顯著的降低構(gòu)件的重量，故又稱為低合金高強(qiáng)鋼（可以顯著的降低構(gòu)件的重量，節(jié)約鋼材），節(jié)約鋼材

27、）， 高的塑性、韌性高的塑性、韌性 良好的焊接性與冷成型性能、良好的焊接性與冷成型性能、 良好的耐蝕性，良好的耐蝕性，故具有良好的綜合機(jī)械性能，特別是具有較高的屈服極故具有良好的綜合機(jī)械性能，特別是具有較高的屈服極限；限； 學(xué)習(xí)思路：學(xué)習(xí)思路：用途 工作條件 性能要求 成分特點(diǎn) 熱處理特點(diǎn) 典型鋼種應(yīng)用2. 合金元素合金元素n含合金量小于含合金量小于3%，主加主加Mn，1.8%以內(nèi)以內(nèi)(Cr、Ni)固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化 n輔加輔加Ti、V、Nb、Mo、B 細(xì)化晶粒，彌細(xì)化晶粒，彌散強(qiáng)化散強(qiáng)化，n強(qiáng)化鐵素體，細(xì)化鐵素體晶粒，使強(qiáng)度、韌性強(qiáng)化鐵素體，細(xì)化鐵素體晶粒，使強(qiáng)度、韌性改善改善;細(xì)化珠光體晶粒

28、，同時(shí)在鋼中形成微細(xì)細(xì)化珠光體晶粒，同時(shí)在鋼中形成微細(xì)的碳化物，起到彌散強(qiáng)化的作用，從而提高鋼的碳化物，起到彌散強(qiáng)化的作用，從而提高鋼的強(qiáng)度及韌性；的強(qiáng)度及韌性；n 少量少量Cu、P等等； Cu、P：提高鋼對(duì)大氣的抗蝕能力；：提高鋼對(duì)大氣的抗蝕能力；（二）成分及作用（二）成分及作用1.碳含量：含碳量一般小于碳含量：含碳量一般小于0.2%，保證好的韌性、焊接性，保證好的韌性、焊接性和冷成形性，和冷成形性，1低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)鋼號(hào)舊鋼號(hào)舊鋼號(hào)主主 要要 化化 學(xué)學(xué) 成成 分分，% %機(jī)械性能機(jī)械性能CMnSi，s ，MPab ，MPa5 ，%Q29509MnNb12Mn0.160.801

29、.500.5529557023Q34516Mn16MnRe0.180.201.001.600.553456302122Q39016MnNb15MnTi0.201.001.600.553906501920Q42014MnVTiRe15MnVN0.201.001.700.554206801819Q46014MnMoV18MnMoNb0.201.001.700.5546072017常用低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、成分、性能常用低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、成分、性能（厚度（厚度(直徑直徑)16mm，AKV 34J）2.牌號(hào)牌號(hào): Q 345345 MPa屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度（三）常用低合金結(jié)構(gòu)鋼及其組織形態(tài)（三）常用低合

30、金結(jié)構(gòu)鋼及其組織形態(tài)通常在熱軋狀態(tài)或退火、正火狀態(tài)下使用通常在熱軋狀態(tài)或退火、正火狀態(tài)下使用組織：鐵素體組織：鐵素體+珠光體珠光體不需最終熱處理 Q460鋼含鋼含Mo、B，強(qiáng)度高，強(qiáng)度高，用于石化中用于石化中溫溫 高壓容器。高壓容器。壓力容壓力容器器南京長江大南京長江大橋橋 Q345鋼鋼(16Mn)綜合性能好，綜合性能好， 用于船舶、橋梁、車輛等大用于船舶、橋梁、車輛等大 型鋼結(jié)構(gòu)。型鋼結(jié)構(gòu)。 Q390鋼含鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度強(qiáng)度 高，高，用于中等壓力的容器。用于中等壓力的容器。萬噸遠(yuǎn)洋輪萬噸遠(yuǎn)洋輪應(yīng)用：工程結(jié)構(gòu) 橋梁，船舶，車輛外殼、支架、壓力容器高壓容器高壓容器二、滲碳鋼二、滲碳鋼用途

31、用途：受沖擊和強(qiáng)烈磨損、摩擦的零件（各類齒輪、凸輪） （一）（一） 性能要求性能要求表硬心韌性能 心部韌性高、強(qiáng)度大。心部韌性高、強(qiáng)度大。 滲層硬度高，耐磨，抗接觸疲勞；滲層硬度高，耐磨，抗接觸疲勞； 合金滲碳鋼應(yīng)具有良好的工藝性能，特別是熱處理合金滲碳鋼應(yīng)具有良好的工藝性能，特別是熱處理工藝性能工藝性能，在滲碳溫度（900950）下，奧氏體晶粒不易明顯長大，并且有良好的淬透性。成分成分 低碳鋼低碳鋼 0.10.25%C, 韌性好。韌性好。合金元素合金元素-提高淬透性、耐磨性提高淬透性、耐磨性, 細(xì)化晶粒。細(xì)化晶粒。 主加元素：主加元素：Cr,Ni,Mn,B 淬透性（心部得淬透性（心部得M板條

32、）板條） 輔加元素：輔加元素：W,Mo,V,Ti 細(xì)化晶粒（細(xì)化晶粒（VC,TiC,耐磨性耐磨性） 滲滲C鋼鋼的牌號(hào)（摘自的牌號(hào)（摘自GB/T3077-1999）（滲滲C C: 930，回火：，回火：200 ）p172主主 要要 化化 學(xué)學(xué) 成成 分分, %預(yù)備處理預(yù)備處理淬火淬火, CMnCr，Ni0.170.240.170.240.500.801.301.600.701.00 880 800水水, 油油880水水, 油油0.170.230.170.230.901.200.801.100.901.201.001.30 850 油油880 870 油油鋼號(hào)鋼號(hào)20Cr20MnV20CrMn20

33、CrMnTi淬淬透透性性低低中中高高18Cr2Ni4WA20Cr2Ni4A0.130.190.170.23W0.81.20.300.601.351.654.04.51.251.653.253.75950 850空空 880 780油油機(jī)械性能機(jī)械性能bMPasMPa8357855405909301080735835118011808351080aKU2J475547557863二、滲碳鋼二、滲碳鋼熱處理熱處理滲碳后緩冷組織：滲碳后緩冷組織：表面：過共析組織表面：過共析組織 P+Fe3C心部：亞共析組織心部：亞共析組織 F+P滲碳滲碳 淬火淬火 低溫回火的組織：低溫回火的組織：表層表層回火回火M

34、 +碳化物碳化物+ A心部心部低低C的回火的回火M（+S + F） 滲碳滲碳 淬火淬火 低溫回火低溫回火滲碳（加熱至滲碳（加熱至900-950900-950 ，滲碳，滲碳6-8h6-8h）淬火淬火預(yù)冷直接淬火，一次淬火，二次淬火預(yù)冷直接淬火，一次淬火，二次淬火低溫回火低溫回火180-200180-200，保溫，保溫1-2h 1-2h 4.合金滲碳鋼的牌號(hào)合金滲碳鋼的牌號(hào)20 Mn2 Ti A等級(jí)等級(jí):高級(jí)優(yōu)質(zhì)高級(jí)優(yōu)質(zhì)含鈦量含鈦量WTi1.5 %含錳量含錳量WMn 2 %含碳量含碳量WC 20 %00典型合金滲碳鋼種介紹典型合金滲碳鋼種介紹 低淬透性合金滲碳鋼低淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量

35、鋼含合金元素總量3 % 15Cr、20Cr、 15Mn2 20Mn2。 淬透性小，心部強(qiáng)度低，強(qiáng)韌性淬透性小，心部強(qiáng)度低，強(qiáng)韌性 配合差配合差 用于受力小的耐磨件，如柴用于受力小的耐磨件，如柴 油機(jī)的活塞銷、油機(jī)的活塞銷、小軸（小軸（凸輪軸）凸輪軸）、等。等。小齒輪（機(jī)床齒輪）。小齒輪（機(jī)床齒輪）。中淬透性合金滲碳鋼中淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量在鋼含合金元素總量在4 %左右。左右。20 CrMnMo、20CrMnTi、 20MnVB。 淬透性和力學(xué)性能均較高淬透性和力學(xué)性能均較高 用于中等載荷用于中等載荷 的耐磨件，的耐磨件，如如汽車變速齒輪汽車變速齒輪。柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸活塞銷

36、活塞銷( 20Cr )典型合金滲碳鋼種介紹典型合金滲碳鋼種介紹高淬透性合金滲碳鋼高淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量在鋼含合金元素總量在 4 % 6 %。18Cr2Ni4W、 20Cr2Ni4A等。等。 淬透性大，心部強(qiáng)度高，強(qiáng)度與韌性淬透性大，心部強(qiáng)度高，強(qiáng)度與韌性 配合很好配合很好 用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸、用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸、連桿。連桿。 。 飛機(jī)齒輪 柴油機(jī)曲軸柴油機(jī)曲軸 20 CrMnTi 鋼制造齒輪的熱處理工藝曲線鋼制造齒輪的熱處理工藝曲線用途：受沖擊和強(qiáng)烈磨損、摩擦的零件（各類齒輪、凸輪）性能：表面高的硬度、耐磨性 心部強(qiáng)而韌成分：0.10.25%C 低碳鋼

37、 主加元素：Cr,Ni,Mn,B 淬透性（心部得M板條） 輔加元素：W,Mo,V,Ti 細(xì)化晶粒（VC,TiC,耐磨性），最終熱處理：滲碳 + 淬火 + 低溫回火 組織：表層：高碳回火M + Fe3C或碳化物 + 殘A 心部：淬透：低碳回火M 未淬透：F+S常用鋼號(hào)：20, 20Cr, 20CrMnTi, 18Cr2Ni4W 淬透性： 低 中 高 適用： 機(jī)床齒輪 汽車變速齒輪 飛機(jī)齒輪滲碳鋼小結(jié)滲碳鋼小結(jié) 三、調(diào)質(zhì)鋼三、調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)過淬火和高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）處理后的結(jié)構(gòu)經(jīng)過淬火和高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）處理后的結(jié)構(gòu)鋼叫做調(diào)質(zhì)鋼；鋼叫做調(diào)質(zhì)鋼；（一）性能要求：（一）性能要求：用途：受復(fù)合應(yīng)力的重要結(jié)

38、構(gòu)件（齒輪、連桿、機(jī)床主用途：受復(fù)合應(yīng)力的重要結(jié)構(gòu)件（齒輪、連桿、機(jī)床主軸）軸）許多機(jī)器設(shè)備上的重要零件，如：機(jī)床主軸、汽許多機(jī)器設(shè)備上的重要零件，如：機(jī)床主軸、汽車拖拉機(jī)的后橋半輪、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)艙軸、連桿、車拖拉機(jī)的后橋半輪、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)艙軸、連桿、高強(qiáng)度螺栓等，在多種應(yīng)力負(fù)荷下工作的，受力高強(qiáng)度螺栓等，在多種應(yīng)力負(fù)荷下工作的，受力情況比較復(fù)雜。情況比較復(fù)雜。 要求具有比較全面的機(jī)械性能要求具有比較全面的機(jī)械性能很高的強(qiáng)度，很高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性，即良好的塑性和韌性，即良好的綜合機(jī)械性能。良好的綜合機(jī)械性能。 （二）成分和作用（二）成分和作用1.碳含量碳含量：025050中碳鋼中碳鋼含碳量

39、過低，不易淬硬，鋼的強(qiáng)度較低含碳量過低，不易淬硬，鋼的強(qiáng)度較低含碳量過高，鋼的塑、韌性較差；含碳量過高，鋼的塑、韌性較差；碳素調(diào)質(zhì)鋼：碳素調(diào)質(zhì)鋼：40、45、50；合金調(diào)質(zhì)鋼：合金調(diào)質(zhì)鋼：25Cr2Ni4WA、30CrMnSi2.合金元素合金元素 主加元素：主加元素： Ni、Cr、 Mn、 Si 強(qiáng)化鐵素體強(qiáng)化鐵素體基體基體，提高韌性提高韌性淬透性，淬透性， 輔加元素：輔加元素：W,Mo,V,Ti 細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒, 回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性 加入防止第二類回火脆性的元素加入防止第二類回火脆性的元素 調(diào)質(zhì)鋼的回大溫度正好處于第二類回調(diào)質(zhì)鋼的回大溫度正好處于第二類回火脆性溫度范圍內(nèi)，鋼中含有火脆性溫

40、度范圍內(nèi)，鋼中含有Mn、Cr、Ni、B元素時(shí)，會(huì)增大回火脆性的敏感性，除回火元素時(shí)，會(huì)增大回火脆性的敏感性，除回火快速冷卻外，可加入抑制回火脆性的元素快速冷卻外，可加入抑制回火脆性的元素Mo和和W。加入細(xì)化奧氏體晶粒的元素加入細(xì)化奧氏體晶粒的元素 回火索氏體中的鐵素體晶粒越細(xì)小，則鋼回火索氏體中的鐵素體晶粒越細(xì)小，則鋼的強(qiáng)韌性越好，為了細(xì)化鐵索體晶粒，首先的強(qiáng)韌性越好，為了細(xì)化鐵索體晶粒，首先必須先細(xì)化奧氏體晶粒，常用的元素有必須先細(xì)化奧氏體晶粒，常用的元素有W、Mo、V、Ti等。等。（三）調(diào)質(zhì)鋼的熱處理特點(diǎn)（三）調(diào)質(zhì)鋼的熱處理特點(diǎn)預(yù)備：正火預(yù)備：正火S改善組織，消除鍛造應(yīng)力，便于切改善組織，

41、消除鍛造應(yīng)力，便于切削加工削加工 最終：調(diào)質(zhì)最終：調(diào)質(zhì)回火回火S獲得良好的綜合機(jī)械性能獲得良好的綜合機(jī)械性能表面要求高硬度表面要求高硬度,耐磨耐磨,-1，表面淬火表面淬火+ 低溫回火（回低溫回火（回火火M） 1. 預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理 正火或退火處理正火或退火處理 熱加工后，預(yù)備熱處理可以熱加工后，預(yù)備熱處理可以降低硬度，便降低硬度，便于切削加工于切削加工，消除熱加工時(shí)的組織缺陷（如帶狀，消除熱加工時(shí)的組織缺陷（如帶狀組織）、組織）、細(xì)化晶粒、改善組織細(xì)化晶粒、改善組織，為最終熱處理做為最終熱處理做好準(zhǔn)備。好準(zhǔn)備。最終熱處理最終熱處理 最終熱處理是最終熱處理是淬火加高溫回火。淬火加高溫回火。淬

42、火：淬火：淬火溫度：加熱到淬火溫度：加熱到850左右，左右，AC3以上以上3050;淬火介質(zhì)：合金鋼的淬透性比較高，可以采用較淬火介質(zhì)：合金鋼的淬透性比較高，可以采用較慢的冷卻速度淬火，一般都用慢的冷卻速度淬火，一般都用油淬，油淬，以避免出現(xiàn)以避免出現(xiàn)熱處理缺陷；熱處理缺陷；高溫回火：一般為高溫回火：一般為500650。l某些零件除了要求有良好的綜合機(jī)械性能外，某些零件除了要求有良好的綜合機(jī)械性能外，還要求工件（局部）表面有較高的耐磨性，這時(shí)還要求工件（局部）表面有較高的耐磨性，這時(shí)零件經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，還應(yīng)對(duì)零件（局部）表面進(jìn)零件經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，還應(yīng)對(duì)零件（局部）表面進(jìn)行感應(yīng)加熱淬火，最后低溫回火

43、，表層硬度可達(dá)行感應(yīng)加熱淬火，最后低溫回火，表層硬度可達(dá)HRC5658。l調(diào)質(zhì)處理后獲得調(diào)質(zhì)處理后獲得回火索氏體回火索氏體具有良好的綜合機(jī)械性能的原因，調(diào)質(zhì)處理后的具有良好的綜合機(jī)械性能的原因，調(diào)質(zhì)處理后的組織為組織為回火索氏體回火索氏體，這種組織狀態(tài)有以下幾個(gè)特，這種組織狀態(tài)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：點(diǎn)： （1）在鐵素體基體上均勻分布的粒狀碳化物在鐵素體基體上均勻分布的粒狀碳化物起起彌散強(qiáng)化作用，溶于鐵素體中的合金元素起固溶彌散強(qiáng)化作用，溶于鐵素體中的合金元素起固溶強(qiáng)化作用，從而保證鋼有較高的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)化作用，從而保證鋼有較高的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。強(qiáng)度。（2）組織均勻性好，減少了裂紋在局部薄弱地

44、）組織均勻性好，減少了裂紋在局部薄弱地區(qū)形成的可能性，可以保證有良好的塑性和韌性。區(qū)形成的可能性，可以保證有良好的塑性和韌性。（3）作為基體組織的鐵素體是從淬火馬氏）作為基體組織的鐵素體是從淬火馬氏體轉(zhuǎn)變而成的，晶粒細(xì)小，使鋼的冷脆傾向性大體轉(zhuǎn)變而成的，晶粒細(xì)小，使鋼的冷脆傾向性大大減小。大減小。（四）常用的調(diào)質(zhì)鋼（四）常用的調(diào)質(zhì)鋼 1.低淬透性調(diào)質(zhì)鋼低淬透性調(diào)質(zhì)鋼 40Cr 在機(jī)械制造中應(yīng)用十分廣泛，在機(jī)械制造中應(yīng)用十分廣泛，淬透性小，用于要求不高的零件，淬透性小，用于要求不高的零件，40C r鋼有較高的機(jī)械鋼有較高的機(jī)械性能和工藝性能，應(yīng)用廣泛，性能和工藝性能，應(yīng)用廣泛，2.中淬透性調(diào)質(zhì)鋼

45、中淬透性調(diào)質(zhì)鋼 含有較多合金元素，因而淬透性較高，含有較多合金元素，因而淬透性較高，可用于制造截面尺寸較大的中型、大型零件，如大截面曲可用于制造截面尺寸較大的中型、大型零件，如大截面曲軸、拖拉機(jī)上的連桿加鉬防第二類回火脆性軸、拖拉機(jī)上的連桿加鉬防第二類回火脆性40MnMoB3.高淬透性調(diào)質(zhì)鋼高淬透性調(diào)質(zhì)鋼 多半是多半是Ni-Cr鋼，并含鉬，少數(shù)鋼不鋼，并含鉬，少數(shù)鋼不含鉬。用于制造大截面、重載荷的重要零件。如大型軸和含鉬。用于制造大截面、重載荷的重要零件。如大型軸和齒輪等齒輪等40CrNiMo應(yīng)用應(yīng)用 40Cr，一般尺寸重要零件，一般尺寸重要零件，如齒輪、主軸。如齒輪、主軸。 35CrMo，較

46、大截面零件，較大截面零件，如曲軸、連桿。如曲軸、連桿。 40CrNiMo，大截面重載，大截面重載零件，如汽輪機(jī)主軸和葉輪。零件，如汽輪機(jī)主軸和葉輪。汽車曲軸汽車曲軸40Cr鋼制作拖拉機(jī)連桿螺栓為例說明其熱處理工藝方法的選鋼制作拖拉機(jī)連桿螺栓為例說明其熱處理工藝方法的選定和工藝路線的安排定和工藝路線的安排連桿螺栓是發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)重要的連接零件，在工作時(shí)，它連桿螺栓是發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)重要的連接零件，在工作時(shí)，它承受沖擊性的周期變化的拉應(yīng)力和裝配時(shí)的預(yù)應(yīng)力，在發(fā)動(dòng)承受沖擊性的周期變化的拉應(yīng)力和裝配時(shí)的預(yù)應(yīng)力，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，連桿螺栓如果破斷，就會(huì)引起事故。因此，要求機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，連桿螺栓如果破斷，就會(huì)引起

47、事故。因此，要求它應(yīng)具有足夠的它應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、沖擊韌性和抗疲勞能力強(qiáng)度、沖擊韌性和抗疲勞能力。為了滿足上。為了滿足上述綜合機(jī)械性能的要求，確定選用述綜合機(jī)械性能的要求，確定選用40Cr鋼制作連桿螺栓。連鋼制作連桿螺栓。連桿螺栓生產(chǎn)工藝路線如下：桿螺栓生產(chǎn)工藝路線如下：下料下料鍛造鍛造退火（或正火）退火（或正火） 機(jī)加工機(jī)加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)機(jī)加工機(jī)加工裝裝配配退火（或正火）是為了改善切削加工，并為隨后調(diào)質(zhì)處理做退火（或正火）是為了改善切削加工，并為隨后調(diào)質(zhì)處理做好組織準(zhǔn)備。調(diào)質(zhì)工藝如圖，經(jīng)好組織準(zhǔn)備。調(diào)質(zhì)工藝如圖，經(jīng)840加熱油冷后得馬氏體組加熱油冷后得馬氏體組織，織，540 回火后，回火后，其組

48、織為回火索氏體。其組織為回火索氏體。調(diào)質(zhì)鋼小結(jié)調(diào)質(zhì)鋼小結(jié)1、用途：受復(fù)合應(yīng)力的重要結(jié)構(gòu)件（齒輪、連桿、機(jī)床主軸）2、性能：良好的綜合機(jī)械性能3、成分：0.30.5%C 中碳鋼 主加元素：Cr,Ni,Mn,Si 淬透性，強(qiáng)化基體 輔加元素：W,Mo,V,Ti 細(xì)化晶粒, 回火穩(wěn)定性4、熱處理：預(yù)備：正火S改善組織，消除鍛造應(yīng)力，便于切削加工 最終：調(diào)質(zhì)回火S獲得良好的綜合機(jī)械性能表面要求高硬度,耐磨,-1，表面淬火+ 低溫回火（回火M）5、常用鋼號(hào)：45，40Cr，40CrMnMo四、彈簧鋼四、彈簧鋼定義：彈簧鋼是指用于制造各種彈簧的鋼種。定義：彈簧鋼是指用于制造各種彈簧的鋼種。（一）彈簧鋼的性

49、能特點(diǎn)：（一）彈簧鋼的性能特點(diǎn)：高的高的e 、 s 、b 、-1 ，一定的塑韌性，一定的塑韌性 彈簧的作用彈簧的作用：通過彈性變形所儲(chǔ)存的能量緩和機(jī)械：通過彈性變形所儲(chǔ)存的能量緩和機(jī)械所承受的震動(dòng)和沖擊。所承受的震動(dòng)和沖擊。（1）高的彈性極限或屈服極限和高的屈強(qiáng)比高的彈性極限或屈服極限和高的屈強(qiáng)比，以，以保證彈簧有足夠高的彈性變形能力，并能承受大的保證彈簧有足夠高的彈性變形能力，并能承受大的載荷。載荷。（2）高的疲勞極限高的疲勞極限，以保證彈簧在長期的振動(dòng)和，以保證彈簧在長期的振動(dòng)和交變應(yīng)力作用下不產(chǎn)生疲勞破壞。交變應(yīng)力作用下不產(chǎn)生疲勞破壞。（3）為了滿足成形的需要和可能承受的沖擊載荷，）為了

50、滿足成形的需要和可能承受的沖擊載荷，彈簧鋼應(yīng)具有彈簧鋼應(yīng)具有一定的塑性和韌性一定的塑性和韌性。 此外，一些在高溫及易蝕條件下工作的彈簧，還此外，一些在高溫及易蝕條件下工作的彈簧，還應(yīng)具有良好的耐熱性和抗蝕性應(yīng)具有良好的耐熱性和抗蝕性。（二）彈簧鋼的化學(xué)成分及作用（二）彈簧鋼的化學(xué)成分及作用1.1.碳含量碳含量2.2.中、高碳中、高碳提高彈性極限和屈服極限。碳素彈簧鋼提高彈性極限和屈服極限。碳素彈簧鋼的含碳量的含碳量=0.60=0.600.900.90，合金彈簧鋼，合金彈簧鋼0.450.450.700.70。 2.2.合金元素合金元素加入加入SiSi、MnMn Si Si和和MnMn是常用合金元

51、素，是常用合金元素，淬透性淬透性；強(qiáng)化鐵強(qiáng)化鐵素體素體（固溶強(qiáng)化）（固溶強(qiáng)化）, , 回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性，相同回火溫度下，相同回火溫度下具有較高的硬度和強(qiáng)度，其中具有較高的硬度和強(qiáng)度，其中SiSi的作用最大。含硅量的作用最大。含硅量高時(shí)易石墨化，加熱時(shí)易脫碳，高時(shí)易石墨化，加熱時(shí)易脫碳，MnMn增大鋼的過熱傾向。增大鋼的過熱傾向。加入加入CrCr、V V、W W 克服克服SiSiMnMn鋼的缺點(diǎn)，鋼的缺點(diǎn)，防止過熱和脫碳，防止過熱和脫碳，提高淬透提高淬透性（主要是性（主要是CrCr），）， V V、W W可以可以細(xì)化晶粒，細(xì)化晶粒，保證鋼在高保證鋼在高溫下仍具有較高的彈性極限和屈服極限。溫下

52、仍具有較高的彈性極限和屈服極限。保證保證e （三）彈簧鋼的熱處理（三）彈簧鋼的熱處理 彈簧的加工處理方法有兩種類型：熱成形彈簧和彈簧的加工處理方法有兩種類型：熱成形彈簧和冷成形彈簧冷成形彈簧1.熱成形彈簧：熱成形彈簧：尺寸大，尺寸大，60Si2Mn 現(xiàn)以汽車板簧為例，其熱成形制造彈簧的工現(xiàn)以汽車板簧為例，其熱成形制造彈簧的工藝路線大致如下：藝路線大致如下： 扁鋼剪斷扁鋼剪斷加熱壓彎成形加熱壓彎成形淬火淬火+中溫回火中溫回火噴丸噴丸裝配裝配 組織為回火托氏體：組織為回火托氏體：用用T表示（表示（F+粒狀碳化物）粒狀碳化物）HRC4348； 淬火溫度：淬火溫度：AC3以上以上3050, 在淬火加熱

53、時(shí)，防在淬火加熱時(shí)，防止氧化和脫碳，應(yīng)采用快速加熱（鹽爐或帶有保護(hù)止氧化和脫碳，應(yīng)采用快速加熱（鹽爐或帶有保護(hù)性氣氛的爐），淬火后盡量快回火，以防延遲斷裂。性氣氛的爐），淬火后盡量快回火，以防延遲斷裂。對(duì)于含對(duì)于含Si彈簧鋼來說，回火溫度一般為彈簧鋼來說，回火溫度一般為400450oC。（四）常用的彈簧鋼：（四）常用的彈簧鋼： 如表如表7-6 碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼65鋼鋼用于制造小截面（直徑用于制造小截面（直徑1215mm）彈簧，缺點(diǎn)是淬透性差）彈簧，缺點(diǎn)是淬透性差. 合金彈簧鋼一般以合金彈簧鋼一般以SiMn鋼為基本類型，鋼為基本類型，65Mn鋼的價(jià)格低廉，淬透性優(yōu)于碳素彈簧鋼，可鋼的價(jià)格低廉

54、，淬透性優(yōu)于碳素彈簧鋼，可以制造尺寸為以制造尺寸為815mm的小型彈簧，如各種小尺的小型彈簧，如各種小尺寸的扁簧和座墊彈簧、彈簧發(fā)條等。寸的扁簧和座墊彈簧、彈簧發(fā)條等。小尺寸的沙發(fā)小尺寸的沙發(fā)彈簧彈簧 60Si2Mn鋼鋼中由于同時(shí)加入了中由于同時(shí)加入了Si和和Mn，制，制造厚度為造厚度為1012mm的板簧和直徑為的板簧和直徑為2530mm的的螺旋彈簧，油冷即可淬透，性能優(yōu)于螺旋彈簧，油冷即可淬透，性能優(yōu)于65Mn，制造，制造汽車、拖拉機(jī)等的減震板簧和螺旋彈簧；汽車、拖拉機(jī)等的減震板簧和螺旋彈簧；大尺寸的大尺寸的汽車板簧汽車板簧 2.冷成型彈簧（尺寸小，65Mn）：冷拉鋼絲 冷繞成型 去應(yīng)力退火

55、（200300）彈簧鋼小結(jié)彈簧鋼小結(jié)1、用途：彈性元件2、性能：高的e 、b 、-1 ，一定的塑韌性3、成分： 0.450.7%C （碳鋼0.60.9%C）保證e 主加元素：Mn, Si, Cr 淬透性，強(qiáng)化基體, 回火穩(wěn)定性 輔加元素：Mo, W, V 防脫碳，細(xì)化,e ，4、熱處理：熱成型彈簧（尺寸大，60Si2Mn）：加熱成型淬火+中溫回火噴丸（回火T ）3850HRc冷成型彈簧（尺寸小，65Mn）：冷拉鋼絲 冷繞成型 去內(nèi)應(yīng)力退火（200300）5、常用鋼號(hào)：65，65Mn， 小尺寸的沙發(fā)彈簧 60Si2Mn 大尺寸的汽車板簧 汽車板簧汽車板簧火車螺旋彈簧火車螺旋彈簧五、滾動(dòng)軸承鋼五、

56、滾動(dòng)軸承鋼用途：滾動(dòng)軸承元件，冷沖模，量具用途：滾動(dòng)軸承元件，冷沖模，量具 （滾珠、滾柱、軸承套）（滾珠、滾柱、軸承套） （一）滾動(dòng)軸承的工作條件及對(duì)性能的要求（一）滾動(dòng)軸承的工作條件及對(duì)性能的要求 制造滾動(dòng)軸承套圈和滾動(dòng)體鋼制造滾動(dòng)軸承套圈和滾動(dòng)體鋼。還用于制造各類。還用于制造各類工具和耐磨零件。主要有以下幾個(gè)方面：工具和耐磨零件。主要有以下幾個(gè)方面：（1）很高的強(qiáng)度與）很高的強(qiáng)度與硬硬度：點(diǎn)接觸或線接觸下工作，承度：點(diǎn)接觸或線接觸下工作，承受極大的壓應(yīng)力，可達(dá)受極大的壓應(yīng)力，可達(dá)1500000MNmm2。高的抗。高的抗壓屈服強(qiáng)度和硬度，一般硬度應(yīng)在壓屈服強(qiáng)度和硬度，一般硬度應(yīng)在HRC626

57、4之間。之間。（2）很高的）很高的接觸疲勞強(qiáng)度接觸疲勞強(qiáng)度-1 。高速運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)力變變。高速運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)力變變次數(shù)每分鐘可達(dá)數(shù)萬次甚至更高，易接觸疲勞破壞，如次數(shù)每分鐘可達(dá)數(shù)萬次甚至更高，易接觸疲勞破壞，如產(chǎn)生麻點(diǎn)剝落等。產(chǎn)生麻點(diǎn)剝落等。（3）很高的）很高的耐磨耐磨性：有滾動(dòng)摩擦且有滑動(dòng)摩擦，因此性：有滾動(dòng)摩擦且有滑動(dòng)摩擦，因此要有很高的耐磨性。要有很高的耐磨性。 還應(yīng)有還應(yīng)有一定的韌性一定的韌性，抗腐蝕性、尺寸穩(wěn)定性等。，抗腐蝕性、尺寸穩(wěn)定性等。（二）軸承鋼的成分及作用（二）軸承鋼的成分及作用1. 碳含量碳含量高碳高碳0.951.15%C 硬、耐磨硬、耐磨 含碳量含碳量0.951.15，保證有高的

58、硬，保證有高的硬度及耐磨性。決定鋼硬度的主要是馬氏體的含度及耐磨性。決定鋼硬度的主要是馬氏體的含碳量，碳還形成一部分高硬度的碳化物，提高碳量，碳還形成一部分高硬度的碳化物，提高鋼的硬度和耐磨性。鋼的硬度和耐磨性。2.主加元素：主加元素：Cr 淬透性，硬，耐磨淬透性，硬，耐磨 Cr為主要合金化元素，為主要合金化元素，Cr提高淬透性，提高淬透性，形成合金滲碳體，細(xì)小均勻，提高耐磨性和接形成合金滲碳體，細(xì)小均勻，提高耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度。提高耐蝕性。含量不能太多，如觸疲勞強(qiáng)度。提高耐蝕性。含量不能太多，如果果1.65，增加殘余奧氏體，降低硬度及尺，增加殘余奧氏體，降低硬度及尺寸穩(wěn)定性寸穩(wěn)定性,還增加

59、碳化物的不均勻性，降低鋼的還增加碳化物的不均勻性，降低鋼的韌性和疲勞強(qiáng)度。在韌性和疲勞強(qiáng)度。在165以下。以下。 3.其它合金元素其它合金元素Si、 Mn、Mo、V 制造大型軸制造大型軸承時(shí)，加入承時(shí)，加入Si和和Mn以提高鋼的淬透性。以提高鋼的淬透性。 高的冶金質(zhì)量高的冶金質(zhì)量 接觸疲勞性能對(duì)非金屬夾雜物有要求。危接觸疲勞性能對(duì)非金屬夾雜物有要求。危害最大的是氧化物，其次為硫化物和硅酸鹽，必害最大的是氧化物，其次為硫化物和硅酸鹽，必須嚴(yán)格控制須嚴(yán)格控制S、P；S002，P0027。常用的滾動(dòng)軸承鋼常用的滾動(dòng)軸承鋼GCr9、GCr15（三）軸承鋼的熱處理（三）軸承鋼的熱處理 預(yù)備：球化退火預(yù)備

60、：球化退火球狀球狀P（180270HBS），改善切削），改善切削加工性加工性最終：淬火最終：淬火+低溫回火低溫回火回火回火M+細(xì)碳化物細(xì)碳化物+殘殘A1.球化退火球化退火：目的：降低硬度：目的：降低硬度：GCr15鋼的硬度降至鋼的硬度降至(179207HB)，以利于切削加，以利于切削加; 獲得均勻分布的細(xì)粒狀獲得均勻分布的細(xì)粒狀珠光體，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。珠光體，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。GCr15鋼球化退火溫度：鋼球化退火溫度：780810oC，保溫時(shí)，保溫時(shí)間為間為26 h，然后以，然后以1030oCh的速度冷卻至的速度冷卻至600oCC出爐空冷。冷速應(yīng)嚴(yán)格控制。出爐空冷。冷速應(yīng)嚴(yán)格控制