金屬材料組織與性能課件 08-第八單元低合金鋼和合金鋼-模塊4 機械結構用鋼

機械結構用鋼

機械結構用鋼撥叉變速齒輪變速箱齒輪曲軸汽車萬向節連桿4.滾動軸承鋼1.合金滲碳鋼2.合金調質鋼3.合金彈簧鋼機械結構用鋼的分類5.其他合金結構鋼20Mn2Ti

A等級:高級優質含鈦量WTi＜1.5%含錳量WMn

2%含碳量WC

0.20%一、牌號表示方法專用鋼用其用途的漢語拼音字首來標明。如:滾珠軸承鋼，在鋼號前標以“G”。

GCr15表示碳質量分數約1.0%、鉻質量分數約1.5%(這是一個特例,鉻質量分數以千分之一為單位的數字表示)的滾珠軸承鋼。

Y40Mn,表示碳質量分數為0.4%、錳質量分數少于1.5%的易切削鋼等等。

1.成分特點

低碳：碳質量分數一般為0.10%～0.25%，使零件心部有足夠的塑性和韌性。

加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。

加入阻礙奧氏體晶粒長大的元素：主要加入少量強碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成穩定的合金碳化物。

合金滲碳鋼

2.常用鋼種

20Cr低淬透性合金滲碳鋼。淬透性較低，心部強度較低。

20CrMnTi中淬透性合金滲碳鋼。淬透性較高、過熱敏感性較小，滲碳過渡層比較均勻，具有良好的機械性能和工藝性能。

18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金滲碳鋼。含有較多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韌性和低溫沖擊韌性。

低淬透性合金滲碳鋼含合金元素總量＜3%，如：15Cr、20Cr、20Mn2。用于力小的耐磨件，如柴油機的活塞銷、凸輪軸。活塞銷(20Cr)中淬透性合金滲碳鋼含合金元素總量在4%左右。如20CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。高淬透性合金滲碳鋼含合金元素總量在4%～6%。如18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。用于大載荷的耐磨件，如柴油機曲軸。柴油機曲軸

合金調質鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機、機床和其它機器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿、螺栓等。

合金調質鋼

成分特點

中碳：碳質量分數一般在0.25%～0.50%之間，以0.4%居多；

加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：這些合金元素除了可提高淬透性外，還能形成合金鐵素體，提高鋼的強度。如調質處理后的40Cr鋼的性能比45鋼的性能高很多；加入防止第二類回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn的合金調質鋼，高溫回火慢冷時易產生第二類回火脆性。在鋼中加入Mo、W可以防止第二類回火脆性，其適宜含量：Mo的質量分數為0.15%～0.30%，或W的質量分數為0.8%～1.2%。

合金調質鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火。合金調質鋼淬透性較高，一般都用油淬，淬透性特別大時甚至可以空冷，這能減少熱處理缺陷。合金調質鋼的最終性能決定于回火溫度。一般采用

500℃～650℃回火。通過選擇回火溫度，可以獲得所要求的性能。為防止第二類回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韌性的提高。

熱處理特點

彈簧

拉力彈簧

離合器彈簧蝶形彈簧合金彈簧鋼性能要求高的彈性極限，尤其是高的屈強比以保證彈簧有足夠高的彈性變形能力和較大的承載能力。高的疲勞強度，以防止在震動和交變應力作用下產生疲勞斷裂。足夠的塑性和韌性，以免受沖擊時脆斷。此外，彈簧鋼還要求有較好的淬透性，不易脫碳和過熱，容易繞卷成形等。一些特殊彈簧鋼還要求耐熱性、耐蝕性等。成分特點

中、高碳高的屈強比要求彈簧鋼的碳含量比調質鋼高，碳的質量分數一般為0.50%～0.70%。碳含量過高時，塑性、韌性降低，疲勞抗力也下降。加入以Si、Mn為主的提高淬透性的元素，Si和Mn同時也提高了屈強比。基本工藝方式熱成形冷成形大型彈簧

熱成形后+淬火、回火小型彈簧熱處理強化+冷成形+低溫退火彈簧的成形方式性能要求高的硬度強度和耐磨性;高的接觸疲勞強度;足夠的韌性和耐蝕性;高的純凈度;

滾動軸承鋼3.加入硅、錳、釩等Si、Mn進一步提高淬透性，便于制造大型軸承。V部分溶于奧氏體中，部分形成碳化物VC，提高鋼的耐磨性并防止過熱。4.高的冶金質量軸承鋼中非金屬夾雜和碳化物的不均勻性對鋼的性能尤其是接觸疲勞強度影響很大。因此，軸承鋼一般采用電爐冶煉和真空去氣處理。

3.常用的滾動軸承鋼GCr15

含Cr量WCr≈1.5%

滾動軸承鋼

4.熱處理特點球化退火+淬火+低溫回火極細回火馬氏體+細粒狀碳化物+少量殘余奧氏體

工藝特點是簡單而要求高。熱處理特點