《工程材料学第3章 机器零件用钢.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程材料学第3章 机器零件用钢.ppt（53页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第三章 机器零件用钢 机机器器零零件件用用钢钢是是用用来来制制造造各各种种机机器器零零件件的的钢钢种种，常用的机器零件齿轮，轴，轴承，弹簧等。常用的机器零件齿轮，轴，轴承，弹簧等。服役条件：承受弯曲，拉伸，压缩，扭转，冲击，服役条件：承受弯曲，拉伸，压缩，扭转，冲击，磨损磨损受力：综合应力作用，拉，压，切受力：综合应力作用，拉，压，切失效：表面损伤，脆断，过量变形失效：表面损伤，脆断，过量变形对力学性能提出一定的要求对力学性能提出一定的要求第一第一节节机器零件用机器零件用钢钢的强的强韧韧化化 一一.力学性能要求：力学性能要求：高强度（高硬度），高疲劳强度（低抗疲劳断高强度（高硬度），高疲劳强度
2、（低抗疲劳断裂能力，一定的循环应力作用下裂能力，一定的循环应力作用下N N次不发生断裂，次不发生断裂，保持足够的韧性），弹性极限（材料产生最大弹保持足够的韧性），弹性极限（材料产生最大弹性形变所能承受的最大应力）性形变所能承受的最大应力）钢中得到钢中得到MM（量多）是获得这些性能的基本保（量多）是获得这些性能的基本保证，证，MM量多量多实验证明：实验证明：s s 疲劳强度，冲击韧度，疲劳强度，冲击韧度，塑脆塑脆 TkTk综合力学性能提高综合力学性能提高 见见 图图图图3-13-13-13-1 图图图图3-23-23-23-2 图图图图3-33-33-33-3二.合金元素在机器零件用合金元素在机
3、器零件用钢钢中的作用中的作用1.提高淬透性：（构件钢就不用考虑这点，也不用特意提高淬提高淬透性：（构件钢就不用考虑这点，也不用特意提高淬 透性的透性的MeMe）低低高高 NiNi，Si Si，CrCr，MoMo，MnMn，B B2.2.提高回火稳定性：提高回火稳定性：Si Si，CrCr，MoMo，WW，V V，Ti Ti等推迟或延续等推迟或延续 回火回火进行进行 T T回回高强度同时（保温），高韧性高强度同时（保温），高韧性 T T回相同回相同合金钢可获得高强度（比碳钢）合金钢可获得高强度（比碳钢）3.3.细化晶粒：细化晶粒：Ti Ti，V V（零件用钢加入）（零件用钢加入）4.4.固溶强化
4、：强化固溶强化：强化 使弹性极限提高使弹性极限提高5.5.防止第二类回火脆性：防止第二类回火脆性：MoMo，WW（调质钢，高（调质钢，高T T回）回）6.6.改善钢的被切削性能：改善钢的被切削性能：S,S,RE RE易断屑；润滑作用易断屑；润滑作用三三.机器零件用钢的含机器零件用钢的含C量与热处理工艺的选择量与热处理工艺的选择 根据零件使用条件（服役）来选择：根据零件使用条件（服役）来选择：要求高耐磨，心部高韧性（冲击）要求高耐磨，心部高韧性（冲击）低低C C，低合金，低合金钢，渗钢，渗C+C+淬火淬火+低温回火低温回火 渗渗C C钢钢综合力学性能高（强韧性）综合力学性能高（强韧性）中中C C
5、，中，中C C合金钢，淬合金钢，淬火火+高温回火高温回火调质钢调质钢高弹性极限和疲劳抗力高弹性极限和疲劳抗力 中高中高C C，中高，中高C C合金钢，合金钢，淬火淬火+中温回火中温回火弹簧钢弹簧钢高硬，高耐磨，高接触疲劳抗力高硬，高耐磨，高接触疲劳抗力高高C C合金钢，球合金钢，球化退火化退火+淬火淬火+低温回火低温回火轴承钢轴承钢第二节第二节 渗碳钢（表面硬化结构钢）渗碳钢（表面硬化结构钢）用途用途 主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，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
6、承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。受较大的交变载荷，特别是冲击载荷。（图）（图）性能要求性能要求 (1)(1)表面渗碳层硬度高表面渗碳层硬度高 以保证优异的耐磨性和接触疲劳以保证优异的耐磨性和接触疲劳抗力，同时具有适当的塑性和韧性。抗力，同时具有适当的塑性和韧性。(2)(2)心部具有高的韧性和足够高的强度心部具有高的韧性和足够高的强度 心部韧性不足时，在冲击载荷或过载作用下容易断裂；强度心部韧性不足时，在冲击载荷或过载作用下容易断裂；强度不足时，则较脆的渗碳层易碎裂、剥落。不足时，则较脆的渗碳层易碎裂、剥落。(3)(3)有良好的热处理工艺性能有良好的热
7、处理工艺性能 在高的渗碳温度（在高的渗碳温度（900 900 950 950）下，奥氏体晶粒不易长）下，奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性。大，并有良好的淬透性。u渗渗C钢成分特点钢成分特点1.低低C C：Wc=0.10-0.25%Wc=0.10-0.25%保证零件心部有足够高的韧性保证零件心部有足够高的韧性 2.2.加入提高淬透性的合金元素：加入提高淬透性的合金元素：CrCr，NiNi，MnMn，B B，WW提高心提高心 部淬透性，获得低部淬透性，获得低CMCM3.3.细化晶粒：强细化晶粒：强Ti Ti，V,V,中中CemWCemW，MoMo等，形成稳定的合金等，形成稳定的合金CemCem
8、阻阻碍长大碍长大4.4.改善渗改善渗C C的性能：的性能：Cem Cem形成元素：使表层形成元素：使表层CC，心部，心部CC，陡，陡，C C扩散受阻扩散受阻 非非CemCem形成元素：形成元素：NiNi表层表层CC，心部，心部CC，平缓，加速，平缓，加速C C扩散扩散 但但Si Si使表层加入使表层加入C C困难，使渗困难，使渗C C速度降低，所以渗速度降低，所以渗C C钢中不加钢中不加Si SiMeMe元素在钢中的作用并不单一，而是多重性：元素在钢中的作用并不单一，而是多重性：Cr Cr提高淬透性，细化晶粒，提高渗提高淬透性，细化晶粒，提高渗C C的浓度，的浓度，与与NiNi作用改善渗作用改
9、善渗C C分布分布NiNi，CrCr为主要元素为主要元素+其它辅助的元素（其它辅助的元素（Ti Ti，V V，WW，MoMo，B B）uu常用钢种及牌号常用钢种及牌号常用钢种及牌号常用钢种及牌号合金渗合金渗C C钢按其淬透性分为三类：钢按其淬透性分为三类：低淬透性渗低淬透性渗C C钢：钢：典型钢种典型钢种20Cr20Cr，这类钢淬透，这类钢淬透，心部强度，心部强度 适用冲击力较小的表面耐磨件，小齿轮，小轴等适用冲击力较小的表面耐磨件，小齿轮，小轴等中淬透性渗中淬透性渗C C钢钢：典型钢种：典型钢种20CrMnTi20CrMnTi，这类钢淬透，这类钢淬透，良好的，良好的机械性能和工艺性能，渗机械
10、性能和工艺性能，渗C C过度层比较均匀，热处理变形过度层比较均匀，热处理变形小。用于制造承受高速中载，要求抗冲击和表面耐磨的零件。小。用于制造承受高速中载，要求抗冲击和表面耐磨的零件。汽车，拖拉机上的重要零件，齿轮。为了节约汽车，拖拉机上的重要零件，齿轮。为了节约CrCr，我国采用，我国采用20MnVB20MnVB，但这个钢不稳定，变形大。，但这个钢不稳定，变形大。高淬透性渗高淬透性渗C C钢钢：典型钢种18Cr2NiWA和20Cr2Ni4A 这类钢含有较多的Cr，Ni，淬透性很高，具有良好的韧性，特别是低温冲击韧性。适用制造大截面，高载荷的重要耐磨件，如飞机，坦克中的重要齿轮，曲轴 常用渗碳
11、钢的牌号、成分、性能及用途 uu热处理和组织性能热处理和组织性能热处理和组织性能热处理和组织性能 1.1.热处理工艺：热处理工艺：渗渗C+C+淬火淬火+低温回火，过硬，要采用预先热低温回火，过硬，要采用预先热处理，改善钢的切削加工性，正火处理，改善钢的切削加工性，正火(+)改改善带状组织（轧制时）善带状组织（轧制时）2.2.渗渗C C：900-950900-950 10h 10h 对渗对渗C C（900-950 900-950 10h 10h）时易过热钢，渗）时易过热钢，渗C C后正火处理，清除粗大组织，然后进行淬后正火处理，清除粗大组织，然后进行淬火；淬火工艺因火；淬火工艺因C C钢而异，查
12、热处理手册。钢而异，查热处理手册。如图如图如图如图 3.3.组织性能组织性能 热处理后，表面渗碳层的组织为合金渗碳体热处理后，表面渗碳层的组织为合金渗碳体+回回火马氏体火马氏体+少量残余奥氏体组织，硬度为少量残余奥氏体组织，硬度为60 60 HRCHRC62 HRC62 HRC 心部组织与钢的淬透性及零件截面尺寸有关：心部组织与钢的淬透性及零件截面尺寸有关：完全淬透时为低碳回火马氏体，硬度为完全淬透时为低碳回火马氏体，硬度为40 HRC40 HRC48 HRC48 HRC；多数情况下是屈氏体、回火马氏体；多数情况下是屈氏体、回火马氏体和少量铁素体，硬度为和少量铁素体，硬度为25 HRC25 H
13、RC40 HRC40 HRC 心部韧性一般都高于心部韧性一般都高于700 kJ/m2700 kJ/m2第三第三节节 调质钢调质钢 调质钢：调质钢：调质钢：调质钢：是指经调质后使用的钢。是指经调质后使用的钢。用途：用途：用途：用途：调质钢广泛用于制造汽车、拖调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓等。机曲轴、连杆、螺栓等。图图 一一 性能要求性能要求 调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高的综合机械性
14、能，即具有高的强度和良好的塑性、韧性。合的综合机械性能，即具有高的强度和良好的塑性、韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透性。但不同零件受力情况不同，金调质钢还要求有很好的淬透性。但不同零件受力情况不同，对淬透性的要求不一样。（对截面受力均匀的零件，完全淬对淬透性的要求不一样。（对截面受力均匀的零件，完全淬透；对截面受力不均匀的截面，如弯曲应力的传动轴，表面透；对截面受力不均匀的截面，如弯曲应力的传动轴，表面淬透，要求表面较好性能，心部可低一些）。淬透，要求表面较好性能，心部可低一些）。要求得到回火索氏体组织：要求得到回火索氏体组织：二二二二 成分成分成分成分特点特点特点特点1.1.1.1.中中中
15、中C C C C Wc=0.3-0.5%(0.40Wc=0.3-0.5%(0.40居多居多)2.Me2.Me2.Me2.Me的作用的作用的作用的作用 三三三三 钢种钢种钢种钢种及牌号及牌号及牌号及牌号 按淬透性高低可分为三类：按淬透性高低可分为三类：按淬透性高低可分为三类：按淬透性高低可分为三类：表表表表 1.1.1.1.低淬透性调质钢：低淬透性调质钢：低淬透性调质钢：低淬透性调质钢：最典型的钢种是最典型的钢种是40Cr40Cr，油淬临界直，油淬临界直径为径为30 mm30 mm40 mm40 mm，用于制造一般尺寸的重，用于制造一般尺寸的重要零件要零件2.2.2.2.中淬透性调质钢：中淬透性
16、调质钢：中淬透性调质钢：中淬透性调质钢：35CrMo,35CrMo,油淬临界直径为油淬临界直径为40 mm40 mm60 mm60 mm，加入钼不仅可提高淬透性，而且可防，加入钼不仅可提高淬透性，而且可防止第二类回火脆性止第二类回火脆性3.3.3.3.高淬透性调质钢：高淬透性调质钢：高淬透性调质钢：高淬透性调质钢：如如40CrNiMo40CrNiMo钢，油淬临界直径为钢，油淬临界直径为60 mm60 mm100 mm100 mm，铬镍钢中加入适当的钼，不，铬镍钢中加入适当的钼，不但具有好的淬透性，还可消除第二类回火脆性。但具有好的淬透性，还可消除第二类回火脆性。用于制造大截面，重载荷零件用于制
17、造大截面，重载荷零件合金合金调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。合金调质钢淬透性较高，一般都用油淬，淬透性特别合金调质钢淬透性较高，一般都用油淬，淬透性特别大时甚至可以空冷，这能减少热处理缺陷。大时甚至可以空冷，这能减少热处理缺陷。合金调质钢的最终性能决定于回火温度。一般采用合金调质钢的最终性能决定于回火温度。一般采用500 500 650 650 回火。通过选择回火温度，可以获得回火。通过选择回火温度，可以获得所要求的性能。为防止第二类回火脆性，回火后快冷所要求的性能。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。（水冷或油冷），有利于
18、韧性的提高。图图 四四四四 热处理和组织性能热处理和组织性能热处理和组织性能热处理和组织性能合金调质钢常规热处理后的组织是回火索氏体，用于螺合金调质钢常规热处理后的组织是回火索氏体，用于螺栓、连杆等。栓、连杆等。表面要求耐磨的零件（如齿轮、主轴），再进行感应加表面要求耐磨的零件（如齿轮、主轴），再进行感应加热表面淬火及低温回火，表面组织为回火马氏体，表面热表面淬火及低温回火，表面组织为回火马氏体，表面硬度可达硬度可达55 HRC55 HRC58 HRC58 HRC。心部组织是回火索氏体。心部组织是回火索氏体。合金调质钢淬透调质后的屈服强度约为合金调质钢淬透调质后的屈服强度约为800 MPa,8
19、00 MPa,冲击韧冲击韧性在性在800 kJ/m2800 kJ/m2，心部硬度可达，心部硬度可达22 HRC22 HRC25 HRC25 HRC。若截。若截面尺寸大而未淬透时，性能显著降低。面尺寸大而未淬透时，性能显著降低。第四节第四节第四节第四节 弹簧钢（专用结构钢）弹簧钢（专用结构钢）弹簧钢（专用结构钢）弹簧钢（专用结构钢）合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种弹簧和弹性元件。于制造各种弹簧和弹性元件。于制造各种弹簧和弹性元件。于制造各种弹簧和弹性元件。一一一一 组织、性能要求组织
20、、性能要求组织、性能要求组织、性能要求 弹簧是利用弹性变形吸收能量以缓和震动和弹簧是利用弹性变形吸收能量以缓和震动和冲击，或依靠弹性储能来起驱动作用冲击，或依靠弹性储能来起驱动作用1.1.1.1.性能要求：性能要求：性能要求：性能要求：a.a.a.a.高的弹性极限高的弹性极限 e e，尤其是高的屈强比，尤其是高的屈强比 s/s/b b以保证弹簧以保证弹簧有足够高的弹性变形能力和较大的承载能力有足够高的弹性变形能力和较大的承载能力b.b.b.b.高的疲劳强度高的疲劳强度 r r 防止在震动和高变应力作用下产生防止在震动和高变应力作用下产生疲劳断裂；零件表面的脱疲劳断裂；零件表面的脱C C，会使，
21、会使 r r ，（表面达到高，（表面达到高C C）c.c.c.c.足够高的塑性和韧性足够高的塑性和韧性以免受冲击时脆断以免受冲击时脆断d.d.d.d.良好的工艺性良好的工艺性利于成型，不易脱利于成型，不易脱C C，过热敏感性小，过热敏感性小e.e.e.e.耐热性，耐蚀性耐热性，耐蚀性在此环境下工作，阀门弹簧在此环境下工作，阀门弹簧2.2.2.2.组织要求组织要求组织要求组织要求 要想满足以上性能要求，一般弹簧钢得到要想满足以上性能要求，一般弹簧钢得到 回火托氏体组织回火托氏体组织实验证明：实验证明：实验证明：实验证明：回火托氏体组织是获得高的弹性回火托氏体组织是获得高的弹性极限极限e e，高的
22、，高的s s 的最佳组织的最佳组织如图如图如图如图 二二二二 成分成分成分成分特点特点特点特点1.1.中、高碳中、高碳 高的屈强比要求弹簧钢的碳含量比调质钢高，碳高的屈强比要求弹簧钢的碳含量比调质钢高，碳 的质量分数一般为的质量分数一般为0.50%0.50%0.70%0.70%。碳含量过高时，塑性、。碳含量过高时，塑性、韧性降低，疲劳抗力也下降。韧性降低，疲劳抗力也下降。2.2.加入加入Si Si，MnMn提高淬透性：强化基体；提高回火稳定性；提高淬透性：强化基体；提高回火稳定性；Si Si 易使表面脱易使表面脱C C；MnMn使钢易过热；使钢易过热；3.3.重要用途的弹簧钢还必须加入重要用途
23、的弹簧钢还必须加入CrCr、V V、WW等元素防止脱等元素防止脱C C，过热，改善过热，改善Si Si，MnMn的不利影响，进一步提高强度和淬透的不利影响，进一步提高强度和淬透 性，性，Si-CrSi-Cr弹簧钢不易脱弹簧钢不易脱C C，本身形成，本身形成Cr-VCr-V，V V晶粒细小，耐晶粒细小，耐 冲击性好，强度小。冲击性好，强度小。此外，弹簧的冶金质量对疲劳强度有很大的影响，所以弹簧此外，弹簧的冶金质量对疲劳强度有很大的影响，所以弹簧 钢均为优质钢或高级优质钢。钢均为优质钢或高级优质钢。见见见见表表表表合金弹簧钢大致分两类：合金弹簧钢大致分两类：1.1.1.1.以以Si Si，MnMn
24、为主要为主要MeMe的弹簧钢：代表钢种的弹簧钢：代表钢种65Mn65Mn，60Si2Mn60Si2Mn，价，价格便宜，淬透性明显优于碳素弹簧钢，格便宜，淬透性明显优于碳素弹簧钢，Si Si、MnMn的复合合金化，的复合合金化，性能比只用性能比只用MnMn的好得多。这类钢主要用于汽车、拖拉机上的的好得多。这类钢主要用于汽车、拖拉机上的板簧和螺旋弹簧。板簧和螺旋弹簧。2.2.2.2.含含CrCr，WW，V V等合金元素的弹簧钢：等合金元素的弹簧钢：50CrVA50CrVA，含，含CrCr、V V、WW等元等元素的弹簧钢。素的弹簧钢。CrCr、V V复合合金化，不仅大大提高钢的淬透性，复合合金化，不
25、仅大大提高钢的淬透性，而且还提高钢的高温强度、韧性和热处理工艺性能。这类钢可而且还提高钢的高温强度、韧性和热处理工艺性能。这类钢可制作在制作在350 350 400 400 温度下承受重载的较大弹簧。温度下承受重载的较大弹簧。三钢种和牌号三钢种和牌号三钢种和牌号三钢种和牌号 四四四四.加工、热处理与性能加工、热处理与性能加工、热处理与性能加工、热处理与性能 弹簧按加工热处理可分两类弹簧按加工热处理可分两类弹簧按加工热处理可分两类弹簧按加工热处理可分两类1.1.1.1.热成型弹簧：热成型弹簧：热成型弹簧：热成型弹簧：用热扎钢丝或钢板制成，然后淬用热扎钢丝或钢板制成，然后淬火火+中回火（中回火（4
26、50-550450-550）获得回火屈氏体，具）获得回火屈氏体，具有很高有很高s s ，e e并有一定的塑、韧性并有一定的塑、韧性 适用于适用于制作较大型弹簧制作较大型弹簧2.2.2.2.冷成型弹簧：冷成型弹簧：冷成型弹簧：冷成型弹簧：小尺寸弹簧用冷拔弹簧丝（片）小尺寸弹簧用冷拔弹簧丝（片）卷成，具有三种制造方法：卷成，具有三种制造方法：a.a.a.a.淬铅冷拔钢丝：淬铅冷拔钢丝：淬铅冷拔钢丝：淬铅冷拔钢丝：Ac3Ac3以上以上+450+450-505-505铅中淬火，获得适合铅中淬火，获得适合于冷拔的托氏体组织于冷拔的托氏体组织+冷拔（多次）；规定尺寸冷拔（多次）；规定尺寸 s s 可达可达
27、1600Mpa+1600Mpa+低温退火（低温退火（200-300200-300，1h1h），使弹簧定形。），使弹簧定形。b.b.b.b.油淬回火钢丝：油淬回火钢丝：油淬回火钢丝：油淬回火钢丝：（油淬回火（油淬回火450-500450-500）钢丝，屈组织）钢丝，屈组织+冷拔冷拔（规定尺寸）（规定尺寸）+（淬火油，回火）（淬火油，回火）+卷成弹簧卷成弹簧+去应力退火去应力退火c.c.c.c.冷拔钢丝：冷拔钢丝：冷拔钢丝：冷拔钢丝：冷拔尺寸（规定尺寸）冷拔尺寸（规定尺寸）+退火（应力）退火（应力）200-200-300300+冷卷成型冷卷成型+（淬，回火）（淬，回火）总之，不论如何卷制，冷，热，
28、最终获得屈（托）组织，总之，不论如何卷制，冷，热，最终获得屈（托）组织，使弹簧具有所要求的性能使弹簧具有所要求的性能第五节第五节第五节第五节 滚动轴承钢（专用结构钢）滚动轴承钢（专用结构钢）滚动轴承钢（专用结构钢）滚动轴承钢（专用结构钢）主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢外套圈等，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、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、机床丝杠等耐磨件冷冲模、机床丝杠等耐磨件图图一一 性能要求：性能要求：轴承的构造及负荷分布：轴承的构造
29、及负荷分布：图图图图1.1.1.1.高的接触疲劳强度高的接触疲劳强度高的接触疲劳强度高的接触疲劳强度 轴承元件如滚珠和套圈，运动时为点或线接触，接触处一压应轴承元件如滚珠和套圈，运动时为点或线接触，接触处一压应 力高达力高达3000Mpa3000Mpa；应力交变次数每分钟达几万次，往往造成接；应力交变次数每分钟达几万次，往往造成接 触疲劳破坏，产生麻点或剥落，所以要提高疲劳强度触疲劳破坏，产生麻点或剥落，所以要提高疲劳强度 2.2.2.2.高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性 滚动体和套圈之间不但有滚动摩擦，而且有滑动摩擦，轴承也滚动体和套圈之间不但有滚动摩擦，而且
30、有滑动摩擦，轴承也常因为过度磨损而失效，因此必须具有高而均匀的常因为过度磨损而失效，因此必须具有高而均匀的HBHB，一般，一般为为62HRC-64HRC62HRC-64HRC。3.3.3.3.足够的韧性和耐蚀性足够的韧性和耐蚀性足够的韧性和耐蚀性足够的韧性和耐蚀性 要求在大气和润滑油介质中有一定的耐蚀能力，良好的尺寸稳要求在大气和润滑油介质中有一定的耐蚀能力，良好的尺寸稳定性。轴承在受到冲击力，易发生破裂定性。轴承在受到冲击力，易发生破裂。4.4.4.4.高的冶金质量高的冶金质量高的冶金质量高的冶金质量 轴承钢中非金属夹杂和碳化物的不均匀性对钢的性能尤其是接轴承钢中非金属夹杂和碳化物的不均匀性
31、对钢的性能尤其是接触疲劳强度影响很大。因此，轴承钢一般采用电炉冶炼和真空触疲劳强度影响很大。因此，轴承钢一般采用电炉冶炼和真空去气处理去气处理 二成分特点二成分特点二成分特点二成分特点1.1.1.1.高碳：高碳：高碳：高碳：0.95-1.15%保证高硬度，高耐磨性和高强度2.Cr2.Cr2.Cr2.Cr为基体合金元素：为基体合金元素：为基体合金元素：为基体合金元素：Cr要适宜，否则过高使要适宜，否则过高使AA，CemCem分布不均匀，使分布不均匀，使HBHB，疲，疲劳强度降低劳强度降低3.3.3.3.加入加入加入加入Si SiSi Si，MnMnMnMn，V V V VSi Si，MnMn进一
32、步提高淬透性，便于制造大型轴承；进一步提高淬透性，便于制造大型轴承；V V部分溶于部分溶于 中，中，部分形成部分形成Cem(VC)Cem(VC)，提高钢的耐磨性，防止过热。，提高钢的耐磨性，防止过热。三三三三.钢种和牌号钢种和牌号钢种和牌号钢种和牌号滚珠轴承钢的钢号、成分、热处理和用途滚珠轴承钢的钢号、成分、热处理和用途滚珠轴承钢的钢号、成分、热处理和用途滚珠轴承钢的钢号、成分、热处理和用途 轴承钢分两类：轴承钢分两类：轴承钢分两类：轴承钢分两类：一类一类CrCr轴承钢轴承钢 一类加入一类加入Si Si，MnMn，MoMo，V V牌号：牌号：牌号：牌号：G“G“滚滚”+Cr+Cr（符号）（符号
33、）+数字：表示含数字：表示含CrCr量的千量的千分之一，含分之一，含C C不标出，其它的与结构钢编法一样。不标出，其它的与结构钢编法一样。典型钢种典型钢种GCr15GCr15四四四四.热处理及组织性能热处理及组织性能热处理及组织性能热处理及组织性能 轴承钢的热处理主要为球化退火、淬火和低温回火轴承钢的热处理主要为球化退火、淬火和低温回火1.球化退火球化退火球化退火球化退火：预先热处理为球化退火预先热处理为球化退火预先热处理为球化退火预先热处理为球化退火,目的可降低钢的硬度，利目的可降低钢的硬度，利于切削加工；获得细的球状于切削加工；获得细的球状P P和过剩的细状碳化物，为最终热和过剩的细状碳化
34、物，为最终热处理作组织准备。处理作组织准备。（均匀的细粒状均匀的细粒状均匀的细粒状均匀的细粒状P P P P，这样的组织在淬火加热时，这样的组织在淬火加热时，CemCem颗粒细小，颗粒细小，容易溶解，使容易溶解，使 有较高的合金度，成分比较均匀，保证钢的淬有较高的合金度，成分比较均匀，保证钢的淬透性和淬硬性及淬火组织的均匀性，而且这样的组织在淬火加透性和淬硬性及淬火组织的均匀性，而且这样的组织在淬火加热时不易粗化，加热热时不易粗化，加热T T范围宽，淬火变形小，开裂倾向小，淬范围宽，淬火变形小，开裂倾向小，淬火质量高而且稳定，使钢在淬火回火后得到最佳的力学性能）火质量高而且稳定，使钢在淬火回火
35、后得到最佳的力学性能）2.2.2.2.淬火和低温回火淬火和低温回火淬火和低温回火淬火和低温回火 图图图图 淬火淬火T T要适当要适当 :淬火温度要求十分严格，温度过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，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。的铬量和碳量不够，钢淬火后硬度不足。低温回火：回火低温回火：回火T T应根据钢种来选择应根据钢种来选择 GCr15GCr15钢的淬火温度严格控制在钢的淬火温度严格控制在820820840840范范围内围内,回
36、火温度一般为回火温度一般为150150160160 3.3.3.3.组织组织组织组织：轴承钢淬火后的组轴承钢淬火后的组织为极细的回火马氏体、均织为极细的回火马氏体、均匀分布的粒状碳化物以及少匀分布的粒状碳化物以及少量残余奥氏体。量残余奥氏体。GCr15钢淬火、回火后的显微组织精密轴承精密轴承必须保证在长期存放和使用中不变形。引起变形和尺寸变化的原因主要是存在有内应力和残余奥氏体发生转变。为了稳定尺寸，淬火后可立即进行“冷处理冷处理”（-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）。续续返回Fanhui续GCr15钢淬火温度对机械性能的影响返回GCr
37、15钢的淬火温度严格控制在钢的淬火温度严格控制在820840范围内范围内,回火温度一般为回火温度一般为150160。类类别别钢号钢号主要化学成分主要化学成分w/%热处理热处理/机械性能（不小于）机械性能（不小于）退退火火状状态态HB应用举例应用举例CMnSiCrNiMoV其它其它淬火淬火/回火回火/毛毛坯坯尺尺寸寸/mmb/MPas/MPa5/%AkU2/J低低淬淬透透性性钢钢450.420.500.500.800.170.37830840水水580640空空100600355164039197主轴、曲轴、齿轮、主轴、曲轴、齿轮、柱塞等柱塞等40MnB0.370.441.101.400.170
38、.37B0.00050.0035850油油500水，水，油油25980785104547207同上同上40MnVB0.370.441.101.400.170.370.050.10B0.00050.0035850油油520水，水，油油25980785104547207可代替可代替40Cr及部分及部分代替代替40CrNi作重要作重要零件，也可代替零件，也可代替38CrSi作重要销钉作重要销钉40Cr0.370.440.500.800.170.370.801.100.070.12850油油520水，水，油油2598078594547207作重要调质件如轴作重要调质件如轴类件、连杆螺栓、类件、连杆螺栓
39、、进气阀和重要齿轮进气阀和重要齿轮等等中中淬淬透透性性钢钢38CrSi0.350.430.300.601.001.301.301.60900油油600水，水，油油25980835125055255作载荷大的轴类件作载荷大的轴类件及车辆上的重要调及车辆上的重要调质件质件30CrMn-Si0.270.340.801.100.901.200.801.10880油油520水，水，油油251080885104539229高强度钢、作高速高强度钢、作高速载荷砂轮轴、车辆载荷砂轮轴、车辆上内外摩擦片等上内外摩擦片等35CrMo0.320.400.400.700.170.370.801.100.150.258
40、50油油550水，水，油油25980835124563229重要调质件，如曲重要调质件，如曲轴、连杆及代轴、连杆及代40CrNi作大截面轴作大截面轴类件类件常用调质钢的牌号、成分、热处理、性能及用途常用调质钢的牌号、成分、热处理、性能及用途续高高淬淬透透性性钢钢38CrMoAl0.350.420.300.600.200.451.351.650.150.25A10.701.10940水，水，油油640水，水，油油30980835145071229作氮化零件，如作氮化零件，如高压阀门，缸套高压阀门，缸套等等37CrNi30.340.410.300.600.170.371.201.603.003.5
41、0820油油500水，水，油油251130980105047269作大截面并要求作大截面并要求高强度、高韧性高强度、高韧性的零件的零件40CrMnMo0.370.450.901.200.170.370.901.200.200.30850油油600水，水，油油25980785104563217相当于相当于40CrNiMo的高级调质钢的高级调质钢25Cr2Ni4-WA0.210.280.300.600.170.371.351.654.004.50W0.801.20850油油550水水251080930114571369作机械性能要求作机械性能要求很高的大断面零很高的大断面零件件40CrNiMo-A
42、0.370.440.500.800.170.370.600.901.251.650.150.25850油油600水，水，油油25980835125578269作高强度零件，作高强度零件，如航空发动机轴，如航空发动机轴，在在500工作的工作的喷气发动机承载喷气发动机承载零件零件返回钢号钢号主要成分主要成分 w%热处理热处理机械性能机械性能应用范围应用范围CMnSiCr其它其它淬火淬火/回火回火/s/MPab/MPa10/%/%650.620.700.500.800.170.370.25840(油油)5008001000935截面截面15mm的的小弹簧小弹簧700.620.750.500.800.
43、170.370.25830(油油)4808501050830850.820.900.500.800.170.370.25820(油油)4801000115063065Mn0.620.700.901.200.170.370.25830(油油)5408001000830截面截面25mm的的弹簧，例如车箱弹簧，例如车箱缓冲卷簧缓冲卷簧55Si2Mn0.520.650.600.901.502.000.35870(油油或水或水)4801200130063060Si2Mn0.560.640.600.901.502.000.35870(油油)4801200130052555Si2MnB0.520.600.6
44、00.901.502.000.35B0.00050.004870(油油)4801200130063060Si2CrA0.560.640.400.701.401.800.701.00870(油油)420160018005620截面截面30mm的的重要弹簧，例如重要弹簧，例如小型汽车、载重小型汽车、载重车板簧，扭杆簧，车板簧，扭杆簧，低于低于350的耐的耐热弹簧热弹簧60Si2CrVA0.560.640.400.701.401.800.901.20V0.10.2850(油油)41017001900562050CrVA0.460.540.500.800.170.370.801.10850(油油)50
45、011501300594055CrMnA0.520.600.650.950.170.370.650.95V0.10.2850(油油)5000.2110012505635常用弹簧钢的牌号、成分、热处理、性能及用途常用弹簧钢的牌号、成分、热处理、性能及用途（摘自（摘自GB/T1222-1985）返回作业题试述渗碳钢的合金化和热处理特点试述渗碳钢的合金化和热处理特点试分析试分析20CrMnTi 9SiCr 40CrNiMo 40Cr 20CrMnTi 9SiCr 40CrNiMo 40Cr 60Si2Mn GCr1560Si2Mn GCr15钢中合金元素的作用钢中合金元素的作用什么叫调质钢，为什么调
46、质钢大多数是中碳钢什么叫调质钢，为什么调质钢大多数是中碳钢或中碳合金钢。合金元素在钢中的作用是什么。或中碳合金钢。合金元素在钢中的作用是什么。调质钢进行高温回火的目的是什么。调质钢进行高温回火的目的是什么。为什么铬轴承钢要有高的含碳量，铬在轴承钢为什么铬轴承钢要有高的含碳量，铬在轴承钢中起什么作用。中起什么作用。为什么弹簧钢大多数是中高碳钢。合金元素在为什么弹簧钢大多数是中高碳钢。合金元素在弹簧钢中的作用是什么。进行中温回火的目的弹簧钢中的作用是什么。进行中温回火的目的是什么是什么说明下列牌号属于那种钢，并说明数字和符号说明下列牌号属于那种钢，并说明数字和符号的含义的含义:Q345 20CrM
47、nTi 40Cr GCr15 :Q345 20CrMnTi 40Cr GCr15 60Si2Mn60Si2Mn凸轮机构拨叉变速齿轮返回类类别别钢号钢号主要化学成分主要化学成分w/%热处理热处理/机械性能（不小于）机械性能（不小于）毛毛坯坯尺尺寸寸/mm应用举例应用举例CMnSiCrNiV其它其它渗渗碳碳预备预备处理处理淬淬火火回回火火b/MPas/MPa/%/%AkU2/J低低淬淬透透性性150.120.180.350.650.170.37930880900空空770800水水200500300155530活塞销等活塞销等20Mn20.170.241.401.800.170.379308508
48、70880油油20078559010404715小齿轮，小齿轮，小轴，活小轴，活塞销等塞销等20Cr0.170.240.500.800.200.400.701.00930880水，水，油油780820水，水，油油20083554010404715齿轮、小齿轮、小轴、活塞轴、活塞销等销等20MnV0.170.241.301.600.170.370.070.12930880水，水，油油20078559010405515同上，也同上，也用作锅炉、用作锅炉、高压容器高压容器管道等管道等常用渗碳钢的牌号、成分、热处理、性能及用途常用渗碳钢的牌号、成分、热处理、性能及用途（摘自（摘自GB/T3077-19
49、99）下中淬透性20CrMn0.170.230.901.200.170.370.901.20930850油油20093073510454715齿轮、齿轮、轴、蜗轴、蜗杆、活杆、活塞销、塞销、摩擦轮摩擦轮20CrMnTi0.170.230.801.100.170.371.001.30Ti0.040.10930880油油870油油200108085010455515汽车、汽车、拖拉机拖拉机上的变上的变速箱齿速箱齿轮轮20MnTiB0.170.241.301.600.170.37Ti0.040.10B0.00050.0035930860油油200113093010455515代代20CrMnTi高淬透性18Cr2Ni4-WA0.130.190.300.600.170.371.351.654.004.50W0.801.20930950空空850空空200118083510457815大型渗大型渗碳齿轮碳齿轮和轴类和轴类件件20Cr2Ni40.170.230.300.600.170.371.251.653.253.65930880油油780油油2001180108010456315同上同上返回齿轮曲轴汽车万向节连杆返回40Cr钢经不同温度回火后的机械性能(直径D=12mm,油淬)返回滚珠滚珠轴承Fanhui