學(xué)習(xí)情境六工業(yè)用鋼課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,,*,,,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第

2、二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,,,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,,,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,學(xué)習(xí)情境六

3、 工業(yè)用鋼,6.3,鋼的火花鑒別,6.2,合金鋼,6.1,非合金鋼,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,,,,,,重點(diǎn)內(nèi)容,學(xué)習(xí)目的,,,通過本章的學(xué)習(xí)，,了解鋼鐵中的元素及其作用，掌握常用材料的牌號、性能、用途及熱處理。,1.熟悉常用熱處理的工藝參數(shù)及工序位置的制定,。,2. 掌握,常用材料,的牌號、,性能、用途及熱處理,。,金屬材料的分類,金屬,鋼鐵,鑄鐵,——,鋼,白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵,、蠕墨鑄鐵,非合金鋼,——,,（碳鋼）,碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、鑄鋼,合金鋼,合金,,結(jié)構(gòu)鋼,易切削鋼,、,滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滾動軸承鋼、彈簧鋼,、超高強(qiáng)度

4、鋼,合金,,工具鋼,量具刃具鋼,,合金模具鋼高速鋼,冷作模具鋼,,熱作模具鋼,特殊性能鋼,——,非鐵金屬,——,,,,,,低合金鋼,不銹鋼,、耐熱鋼、耐磨鋼,銅、鋁、鈦、鋅、,…，軸承合金，,硬質(zhì)合金,—,低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、耐候鋼,鋼鐵的分類及牌號,統(tǒng)一數(shù)字代號體系,（,1）按化學(xué)成分,（,2）按主要質(zhì)量等級,,主要性能及使用特性,非合金鋼,低合金鋼,合金鋼,鋼的分類,,鋼鐵及合金牌號統(tǒng)一數(shù)字代號體系,,大寫拉丁字母有：,A、B、C、E、F、H、J、L、M、P、Q、,,S、T、U、W。,其中,A表示合金結(jié)構(gòu)鋼,；,L表示低合金鋼,；,U,,表示非合金鋼,；,T表示工具鋼等,。,第一位阿拉伯?dāng)?shù)

5、字有,0～9,。在不同的鋼中，每一位數(shù)字所代表的含義各不相同。如在,合金結(jié)構(gòu)鋼,細(xì)分類中，,0代表Mn（x）、MnMo（x）鋼；1代表SiMn（x）、SiMnMo（x）鋼。,在,低合金鋼,細(xì)分類中，,0代表低合金一般結(jié)構(gòu)鋼；1代表低合金專用結(jié)構(gòu)鋼,。在,非合金鋼,中，,1代表非合金一般結(jié)構(gòu)及工程結(jié)構(gòu)鋼；2代表非合金機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼等,鋼鐵中的元素及其作用,常存雜質(zhì)元素對鋼性能的影響,錳,Mn,,0.25--0.80% 有益。MnS(降低S的有害作用),固溶強(qiáng)化，使性能提高； 屈服強(qiáng)度提高。,,↑熱加工性能；,,硅,Si ? 有益。脫氧→↓脆性 ，固溶強(qiáng)化 ，屈服強(qiáng)度提高。,,硫,—— 有害，

6、 985℃熔點(diǎn) ?????? FeS→熱脆,磷,P,有害，F(xiàn)e,3,P ???室溫下<100℃，脆性大→冷脆,基本元素：,Fe、C,,合金元素：為改善鋼的性能而有意加入,,雜質(zhì)元素：無法去除的有害元素,,殘留元素：為去除雜質(zhì)元素而加入的元素,6,.,1,非合金鋼,1. 按鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分,低碳鋼,w,C,≤,,0.25%,中碳鋼,0.25< w,C,,<0.6%,高碳鋼,w,C,,>0.6%,,2．按鋼的質(zhì)量分,普通碳素鋼,Ws ≤0.05% 、 Wp ≤ 0.045%,優(yōu)質(zhì)碳素鋼,Ws ≤ 0.03%、 Wp≤0.035%,高級優(yōu)質(zhì)鋼,（標(biāo),A） Ws ≤ 0.025% Wp ≤ 0.02

7、5%,,,特級優(yōu)質(zhì)鋼,（標(biāo),E） Ws ≤ 0.015% Wp ≤ 0.025%,,,,,,3．按鋼的用途分,碳素結(jié)構(gòu)鋼,（工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件用鋼）,碳素工具鋼,（刃具、量具和模具用鋼）,鑄鋼,,4．按鋼脫氧程度分：沸騰鋼,（,F）、,鎮(zhèn)靜鋼（,Z,，可省略）,,半鎮(zhèn)靜鋼,（,b）,,6,.,1,.1碳素結(jié)構(gòu)鋼,1.牌號表示方法,Q235-AF,A、B、C、D,F、b、Z、TZ,,特殊鎮(zhèn)靜鋼（,TZ可省略）,,,,碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法,Q,,235,,—,,A,,·,,F,沸騰鋼,A等級,235 MPa,屈服強(qiáng)度,,Q235-AF,，表示碳素結(jié)構(gòu)鋼中屈服點(diǎn),≥,235MPa，質(zhì)量等,,級為

8、A級的沸騰鋼。,碳素結(jié)構(gòu)鋼,表,6-1碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學(xué)成分,(GB/T700-1988),牌號,,等級,,化學(xué)成分,,,脫氧方法,,w,(C),,%,,w,( Mn),,%,,w,( Si),,%,,w,(S ),,%,,w,( P),,%,,不大于,,Q195,,,－,,,0.06-0.12,,,0.25-0.50,,,0.30,,,0.050,,,0.045,,,F,b,Z,,,Q215,,,A / B,,,0.09-0.15,,,0.25-0.55,,,0.30,,,0.050 / 0.045,,,0.045,,,F,b,Z,,,,Q235,,,,,A,,,0.14-0.22,,,

9、0.30-0.65,,,0.30,,,0.050,,,0.045,,,F,b,Z,,,B,,,0.12-0.20,,,0.30-0.70,,,0.30,,,0.045,,,0.045,,,F,b,Z,,,C,,,?,0.18,,,0.35-0.80,,,0.30,,,0.040,,,0.040,,,Z,,,D,,,?,0.17,,,0.35-0.80,,,0.30,,,0.035,,,0.035,,,TZ,,,Q255,,,A / B,,,0.18-0.28,,,0.40-0.70,,,0.30,,,0.050 / 0.045,,,0.045,,,Z,,,Q275,,,－,,,0.28-0.3

10、8,,,0.50-0.80,,,0.35,,,0.050,,,0.045,,,Z,,,,GB/T700-1988 標(biāo)準(zhǔn),,,GB700-79 標(biāo)準(zhǔn),,化學(xué)成分和力學(xué)性能均須保證,,A 類鋼,——,保證力學(xué)性能，,,B 類鋼,——,保證化學(xué)成分，,,C 類鋼,——,保證化學(xué)成分及力學(xué)性能。,,Q195,,A1；B1,,Q215,,A2；C2,,Q235,,A3；C3,,Q255,,A4；C4,,Q275,,C5,,碳素結(jié)構(gòu)鋼 新、老標(biāo)準(zhǔn)鋼號對照,表,6-2碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能,(GB/T700-1988),牌,,號,,等,,級,,拉 伸 試 驗(yàn),,沖擊試驗(yàn),,屈服點(diǎn),?,s,,，,MPa,

11、,抗拉強(qiáng)度,,?,b,/,,MPa,,伸長率,,?,s,,,,,%,,溫度,,℃,,V型沖擊功,,(縱向),,J,,鋼材厚度,(直徑)，,mm,,鋼材厚度,(直徑),,mm,,?,,16,,>40,,~60,,>100,,~150,,>,,150,,?,,16,,>40,,~60,,>100,,~150,,>,,150,,不小于,,不小于,,不小于,,Q195,,－,,195,,－,,－,,－,,315-390,,33,,－,,－,,－,,－,,－,,Q215,,A/B,,215,,195,,175,,165,,335-410,,31,,29,,27,,26,,－,/20,,－,/27,,Q

12、235,,A/B,,C/D,,235,,215,,195,,185,,375-460,,26,,24,,22,,21,,－,/20,,0/-20,,－,/27,,Q255,,A/B,,255,,235,,215,,205,,410-510,,24,,22,,20,,19,,－,/20,,－,/27,,Q275,,－,,275,,255,,235,,225,,490-610,,20,,18,,16,,15,,－,,－,,,,最新牌號,GB/T221--2000,,2.性能及用途,,用途：,,Q195、 Q215、 Q235,塑性好，可軋制成鋼板、,,鋼筋、鋼管等。,,,Q255、 Q275,可軋

13、制成型鋼、鋼板等。,性能：,強(qiáng)度較低，但冶煉容易，工藝性好，價(jià)廉，且具,,,有優(yōu)良的鍛造性、焊接性和切削加工性能,加工成形后一般不進(jìn)行熱處理，大都在熱軋狀態(tài)下直接使用。,用途,,鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件。,熱處理：,熱軋空冷,組織：,S＋F,多邊型角鋼,螺釘、鉚釘,鋼筋、螺紋鋼,,,建筑構(gòu)件,鋼橋梁,,6,.,1,.2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,鋼號用平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)的數(shù)字表示 。,如：,08F?，30A，45，15Mn,,（,F表沸騰鋼）,（“,A”表高級優(yōu)質(zhì)鋼）,注：Mn指含Mn量高,0.7%,～,1.2％,,1.牌號表示方法,如,45鋼，表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45/10000≈0.4

14、5 %,優(yōu)質(zhì)碳素鋼的化學(xué)成分和性能,鋼號,,化學(xué)成分，,%,,?,s,,，,MPa,,,≥,,C,,Mn,,Si,,S,,P,,08F,,10,,20,,35,,40,,45,,50,,60,,65,,0.05-0.11,,0.07-0.13,,0.17-0.23,,0.32-0.39,,0.37-0.44,,0.42-0.50,,0.47-0.55,,0.57-0.65,,0.62-0.70,,0.25-0.50,,0.35-0.65,,0.35-0.65,,0.50-0.80,,0.50-0.80,,0.50-0.80,,0.50-0.80,,0.50-0.80,,0.50-0.80,,?

15、,0.03,,0.17-0.37,,0.17-0.37,,0.17-0.37,,0.17-0.37,,0.17-0.37,,0.17-0.37,,0.17-0.37,,0.17-0.37,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,<0.035,,175,,205,,245,,315,,335,,355,,375,,400,,420,,,(,摘自,GB/T699-19

16、99),較重要的,零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧,等。,塑性及韌性較高，,,一般都要經(jīng)過熱處理以,,提高力學(xué)性能。,2.性能及用途,性 能,用 途,15 、20,鋼,:滲碳,表硬內(nèi)韌,作凸輪、小齒輪、摩擦片、活塞銷、搖臂等,30,～,55,鋼:調(diào)質(zhì),綜合機(jī)械性能好,制齒輪連桿軸類等,60,～,70,鋼,,淬火,中回,制造彈性元件,如汽車氣門彈簧.,低碳鋼,常用于制作冷沖壓件、滲碳件等；,,中碳鋼,常用于制作軸類零件；,,高碳鋼,常用于制作負(fù)荷不大、尺寸較小的彈簧等。,08 、 10,鋼,:強(qiáng)度低,塑性好,具有良好的沖壓、拉深及焊接性能,用于制造冷沖壓件,如汽車和拖拉機(jī)油

17、箱、儀表板、汽缸蓋襯墊、連桿軸瓦的鋼背、曲軸止推片等.,上海桑塔納發(fā)動機(jī)曲軸就是采用優(yōu)質(zhì),50號中碳鋼鍛制而成，先正火后半精加工，最后經(jīng)中頻淬火后再精加工,汽車曲軸,,以碳的平均質(zhì)量千分?jǐn)?shù)表示，并在前冠以,T。,,6,.,1,.3碳素工具鋼,1.牌號表示方法,如：,T10A, ???? T9 ,??? ?? T12Mn,(A表示高級優(yōu)質(zhì)鋼）,注：Mn指含Mn量高0.4%,～,0.6％,,T,,,12,,A,高級優(yōu)質(zhì),Wc = 1.2%,碳素工具鋼,w,S,?,0.020 %,,w,P,,?,0.030 %,T7，T8：,強(qiáng)度，韌性較高，可制作沖頭、鑿子、榔頭,T9，T10，T11、,T10A,

18、,：強(qiáng)度，韌性適中，可制作鉆頭、,,刨刀、絲錐、手鋸及冷作模具。,T12，T13,： 硬度很高，韌性低，可制作銼刀、刮刀、量規(guī)。,2.性能及用途,,生產(chǎn)成本較低；易于冷、熱加工，熱處理后有相當(dāng)高的硬度；在受熱不大的情況下工作時(shí)有較好的耐磨性，,主要用于制造各種低速或手動刃具、量具、模具等,鋼號,,C, %,,Mn, %,,Si, %,,S, %,,,?,,P, %,,,?,,退火后,,HBS,,?,,水冷淬火,,溫度，℃,,T7,,T8,,T8Mn,,T9,,T10Mn,,T10,,T12,,T13,,0.65-0.74,,0.75-0.84,,0.80-0.90,,0.85-0.94,,0.

19、95-1.04,,0.95-1.04,,1.15-1.24,,1.25-1.35,,?,0.40,,?,0.40,,0.40-0.60,,?,0.40,,0.40-0.60,,?,0.40,,?,0.40,,?,0.40,,?,0.35,,?,0.35,,?,0.35,,?,0.35,,?,0.35,?,0.35,?,0.35,,?,0.35,,0.030,,0.030,,0.030,,0.030,,0.030,,0.030,,0.030,,0.030,,0.035,,0.035,,0.035,,0.035,,0.035,,0.035,,0.035,,0.035,,187,,187,,187,

20、,192,,19,,207,,207,,217,,800-820,,780-800,,780-800,,760-780,,760-780,,760-780,,760-780,,760-780,,,,碳素工具鋼的化學(xué)成分和性能（淬火后,HRC,≥62),(,摘自,GB/T1298-1986),用途,: 用于低速、低溫(＜200℃）、低沖擊、硬度在HRC62左右的 刃具。,碳素刃具鋼,銼 刀,手 錘,,,螺紋量規(guī),熱處理,：淬火,+ 低溫回火,,組織,：回火,M＋ 粒狀Fe,3,C,,+ A',鉆頭,,6,.,1,.4鑄造碳鋼,以強(qiáng)度表示的鑄鋼牌號,如,ZG200-400,表示,（或,不小于,

21、400MPa,的鑄造碳鋼；,,）,,不小于,200MPa，,1.牌號表示方法,以化學(xué)成分表示的鑄造合金鋼牌號,,如,ZG15Cr1Mo1V,鋼，表示,w,c,≈0.15%、,w,cr,≈1%、,w,Mo,≈1%、,w,v,<0.9%的鑄鋼,（平均,w,v,<0.9%不標(biāo)數(shù)字）,（平均,w,c >1%時(shí)不標(biāo)出，平均,w,c<0.1%時(shí)，第一組數(shù)字為,“,0,”,）,,ZG,,200,-,400,σ,b,≥ 400MPa,σ,s,≥ 200MPa,鑄鋼,主要用于制造形狀復(fù)雜并需要一定強(qiáng)度、塑性和韌性,,的零件，如齒輪、聯(lián)軸器等。,2.性能及用途,熱處理,,——退火或正火，細(xì)化晶粒，消除魏氏組織及鑄

22、造應(yīng)力。,,組織,—— P＋F,用途,—— 形,狀復(fù)雜，需一定強(qiáng)度、塑性、韌 性的零件,,機(jī)車車輛、船舶、重型機(jī)械齒輪、軸、軋輥、機(jī)座、缸體、外殼、閥體等,軋輥,外殼,,非合金鋼的不足,※,,強(qiáng)度和屈強(qiáng)比低；,※,,回火穩(wěn)定性差；,※,淬透性低，只能水冷，易變形開裂，性能不均;不適宜形狀復(fù)雜和尺寸大的工件；,※,,不能滿足特殊性能的要求，即耐熱、耐蝕、抗氧化、耐磨、紅硬性等。,與,C的親和力,：,強(qiáng),,弱,Ti Zr Nb V W,,Mo,Cr Mn,,Fe,,Co Ni Cu Si Al,弱碳化物形成元素,強(qiáng)碳化物,,形成元素,非碳

23、化物,,形成元素,合金元素對基本相的影響：,非碳化物形成元素,溶入,F,固溶強(qiáng)化,弱碳化物形成元素,形成合金滲碳體,較硬，耐磨，比,Fe,3,C更穩(wěn)定,強(qiáng)碳化物形成元素,形成,特殊碳化物,高熔點(diǎn)，硬，耐磨，,最穩(wěn)定,,合金元素在鋼中的作用,中強(qiáng)碳化物,,形成元素,除Mn、P外均阻止奧氏體晶粒長大。,,V、Ti、Nb、Zr——強(qiáng)烈阻止,,W、Mo、Cr等次之；,,Ni、Si、Cu、Co等的作用較弱,,①細(xì)化奧氏體晶粒,除Ni、Co外，大多數(shù)合金元素均減緩?qiáng)W氏體化的過 程。,②減緩?qiáng)W氏體化速度,10,1.合金元素對鋼的熱處理工藝性能的影響,（,1）在鋼加熱過程中的表現(xiàn),綜上所述，為了得到比較均勻的

24、、含有足夠數(shù)量合金,,元素的奧氏體，充分發(fā)揮合金元素的有益作用，合金,,鋼在熱處理時(shí)需要提高加熱溫度和延長保溫時(shí)間。,（,2）在鋼冷卻過程中的表現(xiàn),①提高淬透性,②使淬火后的殘余奧氏體量增多,,,,①提高淬透性（請點(diǎn)擊）,除,Co、Al,外，完全溶于奧氏體，使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線位置右移，降低了鋼的馬氏體臨界冷卻速度。（多元少量，效果顯著）,,Cr、Mo、W,等合金元素不但使,“,C,”,曲線右移，而且當(dāng)達(dá)到,,一定含量時(shí)，會使,“,C,”,曲線出現(xiàn)兩個(gè)鼻尖，可在連續(xù)冷卻的條件,,下獲得貝氏體組織,。,除,Co、Al,外，大多數(shù)固溶于馬氏體中的合金元素均使,M,s,,和,M,f點(diǎn)下降，使合金鋼淬

25、火后殘余奧氏體量較非合金鋼多,②使淬火后的殘余奧氏體量增多,,①提高回火穩(wěn)定性,（,3）在淬火鋼回火時(shí)的表現(xiàn)（請點(diǎn)擊）,使合金鋼在達(dá)到與非合金鋼相同硬度的情況下，回火溫度更高，回火時(shí)間更長，可進(jìn)一步消除殘余應(yīng)力，塑性、韌性較非合金鋼好；而在同一溫度回火時(shí)，合金鋼的強(qiáng)度、硬度要比非合金鋼高。,,②回火時(shí)產(chǎn)生二次硬化,,,從馬氏體中析出硬度高、顆粒細(xì)小、數(shù)量多、高度彌散分布的特殊碳化物； 部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體。,③防止第二類回火脆性,2.合金元素使鋼的力學(xué)性能得到提高,,,①形成合金滲碳體,②形成特殊碳化物,,（,3）細(xì)晶強(qiáng)化,,（,2）第二相強(qiáng)化,（,1）固溶強(qiáng)化(,請點(diǎn)擊,),3

26、.合金元素使鋼獲得特殊性能,（請點(diǎn)擊,）,（,1）形成單相穩(wěn)定組織,①得到奧氏體鋼,②得到鐵素體鋼,（,2）形成致密氧化膜和金屬間化合物,,,（,1）使S、E點(diǎn)位置左移,S點(diǎn)左移，會使亞共析成分的合金鋼中出現(xiàn)過共析鋼的組織。,,E點(diǎn)左移，使鋼中有可能出現(xiàn)萊氏體組織（稱為萊氏體鋼）。,,4.合金元素使Fe-Fe3C相圖發(fā)生變化,（,2）對臨界點(diǎn)的影響,,A,1,、,A,3,和,Acm點(diǎn)移動,,要判斷合金鋼是亞共析鋼還是過共析鋼，以及確定其熱處理加熱或緩冷時(shí)相變溫度，不能單純地直接根據(jù),Fe-Fe3C相圖，而應(yīng)根據(jù)多元鐵基合金系相圖來進(jìn)行分析。,,以上討論的是單獨(dú)加入一種合金元素的影響，如同時(shí)加入

27、多種元素，其綜合作用并不是單個(gè)元素作用的簡單總和。,合金元素對共析溫度的影響,1,、按合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)總量分類,（,2）中合金鋼,,總量,5％～10％,（,1）低合金鋼,,總量低于,5％,（,3）高合金鋼,,總量大于,10％,,（,1）機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼,（合金滲碳鋼,、,合金調(diào)質(zhì)鋼與非調(diào)質(zhì)鋼,、,合金彈簧鋼,,、滾動軸承鋼,、,易切削鋼,）,2．按用途分類,（,2）合金工具鋼與高速工具鋼,（合金量具鋼、合金刃具鋼、合金模具鋼、,高速工具鋼,）,（,3）特殊性能鋼,（不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼）,6,.,2,低合金鋼,,,1.牌號表示方法,,如,Q420D,表示屈服點(diǎn),≥,420MPa,，質(zhì)量等級為

28、,D,級的,,6,.,2,.1低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。,Q 345 C,質(zhì)量等級,345 MPa,屈服強(qiáng)度,鋼號,,舊鋼號,,主 要 化 學(xué) 成 分,，,%,,機(jī)械性能,,C,,Mn,,Si，,?,,?,s,,，,MPa,,?,b,,，,MPa,,?,5,，,%,,Q295,,09MnNb12Mn,,?,0.16,,0.80~1.50,,0.55,,295,,570,,23,,Q345,,16Mn16MnRe,,0.18~0.20,,1.00~1.60,,0.55,,345,,630,,21~22,,Q390,,16MnNb15MnTi,,?,0.20,,1.0

29、0~1.60,,0.55,,390,,650,,19~20,,Q420,,14MnVTiRe15MnVN,,?,0.20,,1.00~1.70,,0.55,,420,,680,,18~19,,Q460,,14MnMoV18MnMoNb,,?,0.20,,1.00~1.70,,0.55,,460,,720,,17,,,常用低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號、成分、性能（厚度,(,直徑,),?16mm，A,KV,≥34J）,(,摘自,GB/T1591-1994),,2.成分特點(diǎn),①低C:＜0.2% 保證韌性、焊接性、冷成型性。,②合金元素以Mn為主、Mn和Si 產(chǎn)生 固溶強(qiáng)化,③加入V,Nb,Ti 等元

30、素，細(xì)化F晶粒和細(xì)化碳化,,物而沉淀強(qiáng)化,④加入Cu抗腐蝕,①高強(qiáng)度:σ,s,＞,300MPa,②高韌性,③良好焊接性能和冷成形性能,④耐大氣腐蝕,使用組織,（,S）,P,細(xì),＋,F,,次正火處理，個(gè)別要求高強(qiáng)度的情況下，如高壓容器,才進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。,,一般在熱軋和正火狀態(tài)下使用，有時(shí)在焊接后進(jìn)行一,3.性能特點(diǎn),4.熱處理特點(diǎn),熱處理組織,—— 熱軋空冷，S＋F,,例：載貨汽車的大梁采用,Q345鋼后，使載重比由,1.05提高到1.25；南京長江大橋采用Q345鋼比用非合金,鋼節(jié)約鋼材,15%以上 。,5. 常見鋼號及其應(yīng)用,,Q295,Q345,Q390,Q420,Q460,一般工程結(jié)構(gòu)，

31、橋梁,、,車輛，油罐、容器等,大型橋梁,,船舶,壓力容器，焊接結(jié)構(gòu).,高壓鍋爐,,高壓容器，大型船舶,使用狀態(tài)的組織為細(xì)晶粒的鐵素體,—,珠光體，強(qiáng)度比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,Q235,高約,20%,～,30%,，耐大氣腐蝕性能高,20%,～,38%,，用于船舶、橋梁、車輛等大 型鋼結(jié)構(gòu)。,普通低合金鋼的用途舉例,,Q345,鋼,(16Mn),是我國低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu),,鋼中用量最多、產(chǎn)量最大的鋼種。,南京長江大橋,Q345,鋼,(16Mn),,萬噸遠(yuǎn)洋輪,,強(qiáng)度較高，且韌性、焊接性及低溫韌性也較好，被廣泛用于制造橋梁、鍋爐、船舶、中等壓力的容器。,Q390,鋼（,15MnVN?）含V、Ti、Nb， 中

32、等,,級別強(qiáng)度鋼中使用最多的鋼種。,,強(qiáng)度級別超過400MPa后，鐵素體和珠光體組織難以滿足要求，于是發(fā)展了低碳貝氏體鋼。,,加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利于空冷條件下得到貝氏體組織，使強(qiáng)度更高，塑性、焊接性能也較好，多用于高壓鍋爐、高壓容器等，如Q460鋼。,,Q460,鋼含,Mo,、,B,，正火組織為,B,，,強(qiáng)度高,，用于石化中溫高壓容器。,壓力容器,,6,.,2,.2低合金耐侯鋼,焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼,,如,Q355NHC,，表示屈服點(diǎn),質(zhì)量等級為,C,級的焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼。,≥355MPa，,高耐候性結(jié)構(gòu)鋼,,如,Q345GNHL。,,含,Cr、Ni的高耐候鋼,,橋梁、建筑等,,車

33、輛、建筑、塔架,,等,,6,.,2,.,3機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼,1、牌號表示方法,,(1)合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼及合金彈簧鋼,（合金元素含量少于,1.5％時(shí)不標(biāo)數(shù)）,1.5％～2.49％標(biāo)2,2.5％～3.49％標(biāo)3……類推,如：,20CrMnTi 20Cr2Ni4A 40CrMo 60Si2Mn,,兩位數(shù)字,+所加合金元素符號和其百分含量……類推（兩,位數(shù)字為平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)，加,A為高級優(yōu)質(zhì)）,保證淬透性鋼的代號為,H，如,45H、40CrAH,,(2),滾動軸承鋼,高碳鉻軸承鋼,G+Cr+數(shù)字,,：“,G”滾字拼音首字母,，,數(shù)字為,Cr含量的千分?jǐn)?shù)

34、,如：,GCr6 GCr9 GCr15,G20Cr2Ni4A,—,滲碳軸承鋼,,又如：,—,GCr15SiMn,（,1）工作條件及性能要求,表面受到強(qiáng)烈摩擦、磨損，同時(shí)又承受較大的交變載,,,荷，特別是沖擊載荷的作用，要求零件,表面具有優(yōu)異的耐磨,,,性和高的疲勞強(qiáng)度，心部具有較高強(qiáng)度和足夠的韌性,。,2.合金滲碳鋼,①,低,C,: 0.1%～0.25%,②加入提高淬透性元素：,Cr,Ni,Mn,B,③加入,Mo,W,V,Nb,Ti,等阻礙,A晶粒長大和形成合金碳化物,,提高耐磨性,,,④,Ni,增加滲層塑性、韌性,（,3） 性能特點(diǎn),,①滲層,硬度高,,耐磨,抗接觸疲

35、勞,,且有,適當(dāng)塑性,,韌性,,②,心部高韌性和足夠強(qiáng)度,,③良好的熱處理工藝性能 ，,晶粒不宜長大,，,良好淬透性,。,（,2）成分特點(diǎn),合金元素的作用比較見下頁,典型滲碳鋼的成分,鋼 號,主要化學(xué)成分（,%）,,,,,,,C,Mn,Si,Cr,Ti,Ni,15,0.12-0.19,0.35-0.65,0.17-0.37,,,,20Cr,0.17-0.24,0.50-0.80,0.20-0.40,0.70-1.00,,,20CrMnTi,0.17-0.24,0.80-1.10,0.20-0.40,1.00-1.30,0.06-0.12,,20Cr2Ni4,0.17-0.24,0.30-0.6

36、0,0.20-0.40,1.25-1.75,,3.25-3.75,,,,,,,,,,3.4,滲碳鋼,滲,碳,鋼的牌號（摘自,GB/T3077-1999）（滲C: 930℃，回火：200 ℃）,主 要 化 學(xué) 成 分,,,%,,預(yù)備處理／,,淬火,,,℃,,C,,Mn,,Cr，Ni,,0.17~0.24,,,,0.17~0.24,,0.50~0.80,,,,1.30~1.60,,0.70~1.00,,,,,880／,800,,水,,,油,,880,水,,,油,,0.17~0.23,,0.17~0.23,,,,0.90~1.20,,0.80~1.10,,,,0.90~1.20,,1.00~1.3

37、0,,,,850,油,,880 ／ 870,,油,,鋼號,,20Cr,,20MnV,,20CrMn,,20CrMnTi,,,,淬,,透,,性,,低,,中,,高,,18Cr2Ni4WA,,20Cr2Ni4A,,,0.13~0.19,,0.17~0.23,,,W0.8~1.2,,0.30~0.60,,,1.35~1.654.0~4.5,,1.25~1.653.25~3.75,,950 ／ 850,,空,,880／ 780,油,,機(jī)械性能,,?,,?,b,,MPa,,?,s,,MPa,,8,35,,,,785,,54,0,,,,590,,930,,1080,,,,735,,835,,,,1180

38、,,1180,,,835,,1080,,,a,KU2,,J,,47,,,,55,,47,,55,,,,78,,63,,,合金滲碳鋼的牌號,20,,Mn2,,Ti,,A,等級,:高級優(yōu)質(zhì),含鈦量,W,Ti,≤1.5 %,含錳量,W,Mn,,?,2 %,含碳量,W,C,?,20 %,00,退火（對,P型鋼）,高溫回火（對,M型鋼）,（,4） 熱處理及使用態(tài)組織,,預(yù)先熱處理,：,低、中淬透性,的滲碳鋼，鍛造后正火；,,,高淬透性,的滲碳鋼，鍛壓、空冷淬火后，再,,于,650℃左右高溫回火,正火的目的,是細(xì)化晶粒，減少組織中的帶狀程度并調(diào)整好硬度，便于機(jī)械加工。經(jīng)過正火后的鋼材具有等軸狀晶粒。,,對

39、珠光體型鋼,通常用在,800,℃,左右的一次退火代替正火，可得到相同的效果，即既細(xì)化晶粒又改善切削加工性能；,,對馬氏體型鋼,，則必須在正火之后，再在,Ac1,以下溫度進(jìn)行高溫回火，以獲得回火索氏體組織，這樣可使馬氏體型鋼的硬度由,380~550HB,降低到,207~240HB,，以順利地進(jìn)行切削加工。,,滲碳,,在機(jī)械加工到只留有磨削余量時(shí)，進(jìn)行,滲碳處理。,最終熱處理,：,通常是,滲碳后淬火和低溫回火（,180～200℃）。,,,滲碳擴(kuò)散層的厚度決定于：,,☆碳在奧氏體中的極限溶解度；,,☆碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度；,,☆擴(kuò)散的時(shí)間。,鋼表面的固溶碳極限是由奧氏體在滲碳溫度,,時(shí)對碳的飽和溶

40、解度決定的。如超過碳在奧氏,,體中的極限溶解度，在表面層中就會出現(xiàn)碳化物。,滲碳零件的滲碳過程大都是在910～930℃,,溫度進(jìn)行的。,淬火和低溫回火,,20CrMnTi,鋼齒輪的熱處理規(guī)范,采用這種工藝的零件通常只要求表面高硬度和耐磨性，而,對基體性能要求不高。,,主要用于滲碳后不容易過熱的鋼種。,滲碳后先進(jìn)行空冷（即正火處理）使組織細(xì)化，而后再按滲碳后的表面成分進(jìn)行淬火并低溫回火。,當(dāng)要求表面高硬度、高耐磨性外，對基體性能有較高要求時(shí)，,可采用這種工藝。,主要用于滲碳后容易過熱的鋼種,，如,20Cr,、,20Mn2,等。,滲碳空冷后，進(jìn)行兩次淬火。,當(dāng)對零件表面和基體性能的要求都很嚴(yán)格時(shí)，

41、,可用這種工藝。,,第一次按鋼的基體成分加熱淬火,，加熱溫度較高（,870,℃,左右），目的是細(xì)化心部組織并消除表面滲碳層中的網(wǎng)狀滲碳體；,,第二次按高碳鋼的成分進(jìn)行（表面）淬火,，目的是使表面獲得細(xì)小的馬氏體加粒狀碳化物組織，以滿足表面高性能的要求；,,最后進(jìn)行低溫回火,起消除應(yīng)力、穩(wěn)定組織和穩(wěn)定尺寸的作用。,這類熱處理工藝主要用于航空發(fā)動機(jī)齒輪的熱處理。,航空發(fā)動機(jī)齒輪,(,可達(dá),GB10095-88 4,級,),典型滲碳鋼的熱處理和力學(xué)性能,鋼號,熱處理（℃）,,,,力學(xué)性能,,,,,,滲碳,預(yù)備處理,淬火,回火,σ,b,MPa,σ,s,MPa,δ,%,ψ,%,α,k,J.cm,15,9

42、30,890空,790,200,≥500,≥300,≥15,≥15,,20Cr,930,880油,800,200,≥850,≥550,≥10,≥40,≥60,20CrMnTi,930,880油,870,200,≥1100,≥850,≥10,≥45,≥70,20Cr2Ni4,930,880油,780,200,≥1200,≥1100,≥10,≥45,≥80,,,,,,,,,,,這些組織使零件具有更好的強(qiáng)硬度與韌塑性,,的配合，心部的沖擊韌性一般都高于,700kJ/m2。,,托氏體加少量低碳回火馬氏體及鐵素體,（,25~40HRC）,,—淬透性,小,的鋼種。,,,心部,低碳回火馬氏體,40～48HR

43、C —淬透性,高,的鋼種；,低碳回火馬氏體加貝氏體,（,40~48HRC）,,—淬透性,中等,的鋼種,；,表層,高碳回火馬氏體和合金滲碳體或碳化物及少量 的殘余奧氏體，硬度可達(dá),60～62HRC。,滲碳后的組織,｛,（,5） 典型鋼號及其應(yīng)用,① 低淬透性合金滲碳鋼:,水淬臨界淬透直徑為,20～35mm抗拉強(qiáng)度通常為800~1000MN/m2。,,,20Cr,15Cr 、20Mn2,等制造受沖擊載荷較小的，且對于心部要求不高的小型滲碳件，如小齒輪、活塞銷、套筒、鏈條等,②中淬透性:,油淬臨界淬透直徑為,25～60mm，,抗拉強(qiáng)度通常為,1000~1200MN/m2。,,20CrMnTi、20M

44、n2TiB、20MnVB等,有良好的力學(xué)性能和工藝性能,,適合高速、較高載、有沖擊的耐磨件,如重要齒輪,連軸器,十字銷頭.,20CrMnTi鋼有良好的機(jī)械性能和工藝性能。淬透性較高，,,由于含有,Ti，其過熱敏感性小,20CrMnTi鋼齒輪可在滲碳后預(yù)冷到875℃直接淬火。先,預(yù),,冷,再淬火是為了減少淬火變形；同時(shí)在預(yù)冷過程中滲碳層中,,析出一些二次滲碳體（合金滲碳體），使得淬火后的滲碳層,,中的殘余奧氏體的數(shù)量減少。,因此這種鋼大量用于制造承受高速、中載并要求抗沖擊和,,耐磨損的零件，特別是汽車、拖拉機(jī)上的重要齒輪及離合器,,軸等。,20CrMnTi,,20Mn2TiB,、,20MnVB,

45、是為,節(jié)約,Cr,而發(fā)展的代用鋼，它們的缺點(diǎn)是淬透性不夠穩(wěn)定，熱處理變形稍大且缺乏規(guī)律。,,離,,合,,器,,片,,淬,,火,③高淬透性:,油淬臨界淬透直徑為,100mm以上，甚至空冷,,也能淬成馬氏體,,。,抗拉強(qiáng)度通常高于,1200MN/m,,,18Cr2Ni4WA 20Cr2Ni4A,,12Cr2Ni4A、15CrMn2SiMo,等,,這類鋼由于含有較多的,Cr,和,Ni,等合金元素，滲碳層后表層的,C,含量又很高，這樣就導(dǎo)致了馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的大幅度下降。若滲碳后直接淬火，滲碳層中將保留大量的殘余奧氏體，使表面硬度下降，因,此必須設(shè)法減少殘余奧氏體的數(shù)量,。,2,由于這類鋼含有較多

46、的Ni，使得鋼具有很好的韌性，特別是,,低溫沖擊韌性，因此主要用于制造大截面、高載荷的重要齒輪,,和耐磨件，如飛機(jī)、坦克中的重要齒輪及曲軸等。,,為了減少殘余奧氏體的數(shù)量，通?？梢圆捎孟旅娴娜N方法：,,,第一種方法,是淬火后進(jìn)行冷處理（,-60~-100,℃,），使殘余奧氏體繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；,第二種方法,,滲碳及正火后進(jìn)行,一次高溫回火,（,600~620,℃,），使碳化物從馬氏體和殘余奧氏體中進(jìn)一步析出（高淬透性鋼在正火時(shí)就可淬火形成馬氏體）；,,隨后再,加熱到較低溫度,（,Ac1+30~50,℃,），,淬火,時(shí)，這些碳化物不再溶入奧氏體中，故減少了奧氏體中碳及合金元素含量，使馬氏體轉(zhuǎn)變

47、溫度有所升高，淬火后殘余奧氏體數(shù)量就自然減少了。,,最后再進(jìn)行,低溫回火,，以消除內(nèi)應(yīng)力并提高滲層的強(qiáng)度和韌性。若將上述兩種減少奧氏體的方法同時(shí)采用，效果更好。,第三，在滲碳后進(jìn)行噴丸強(qiáng)化,，也可以有效地使?jié)B層中的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。,本溪鋼鐵集團(tuán),1500,熱軋線主減速機(jī)一軸和二軸用,,軸承套圈和滾子選取了滲碳鋼,G20Cr2Ni4A,滲碳鋼還可以用來制造軸承,。,最后應(yīng)該指出的是，目前,碳氮共滲用鋼,大多沿用如上所述的滲碳鋼，但對碳氮共滲鋼而言還要更加注意表面殘余奧氏體含量以及力求使碳和氮原子同時(shí)滲入等問題。,,通常碳氮共滲用鋼常加入,Cr,、,Mo,、,B,等元素而不用,Ni,合金化

48、，對,Mn,的含量也宜加以限制,。,,為了提高碳氮共滲溫度而不降低氮的濃度，可加入,Al0.2%,，,Al,能促進(jìn)氮的滲入，并使碳氮共滲溫度提高到,875,℃,~880,℃,。典型的鋼號為,20Cr2MoAlB,。,典型合金滲碳鋼應(yīng)用,,低淬透性合金滲碳鋼,:,含合金元素總量＜,3 %,,15Cr,、,20Cr,、,20Mn2,。用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。,活塞銷,( 20Cr ),中淬透性合金滲碳鋼,:,含合金元素總量在,4 %,左,,,右。,20CrMn,、,20CrMnTi,、,20Mn2TiB,。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。,變速齒輪,撥叉,柴油機(jī)凸輪軸,

49、,20 CrMnTi 鋼制造齒輪的熱處理工藝曲線,,高淬透性合金滲碳鋼,:,含合金元素總量在,4 %,～,6 %,。,18Cr2NiWA,、,20Cr2Ni4A,等。用于大載荷的耐磨件,,,如柴油機(jī)曲軸。,,柴油機(jī)曲軸,,現(xiàn)有,φ35x20mm的兩根軸。一根為20鋼，經(jīng)920℃滲碳后直接淬火(水冷)及180℃回火，表層硬度為58 ～ 62HRC；另一根為20CrMnTi鋼，經(jīng)920℃滲碳后直接淬火(油冷)，-80℃冷處理及180℃回火后表層硬度為60 ～ 64HRC。問這兩根軸的表層和心部的組織(包括晶粒粗細(xì))與性能有何區(qū)別?為什么?,鋼種,表面組織,心部組織,晶粒大小,性能,20鋼,回火馬氏

50、體＋滲碳體,F+P,較細(xì)小,外硬內(nèi)韌,20CrMnTi,回火馬氏體＋合金碳化物,F+P（細(xì)）＋低碳回火馬氏體,更細(xì)小,表面強(qiáng)度、硬度更高，心部不僅強(qiáng)、硬度較高，同時(shí)韌性好。,3.合金調(diào)質(zhì)鋼與非調(diào)質(zhì)鋼,②,成分特點(diǎn),◆,中,C：0.25%～0.50%，以0.4左右為主 。,◆加入提高淬透性元素 Cr,Ni,Mn,Si,B 等 。,◆,加入,Mo,W消除回火脆性。,◆,加入強(qiáng)碳化物形成元素,Ti, V , W. Mo提高回火穩(wěn)定性和,,細(xì)化晶粒.,◆,,Ni, Si, Mn可強(qiáng)化Ｆ.,①工作條件及性能要求,重載荷、受沖擊、重要零件,,高強(qiáng)度、高韌性相結(jié)合的良好綜合力學(xué)性能，良好的淬透性,（,1）

51、合金調(diào)質(zhì)鋼,調(diào)質(zhì)鋼的牌號（摘自,GB/T3077－1999）,淬,,透,,性,,鋼號,,主,,要,,成,,分,,,%,,淬火,,℃,,回火,,℃,,C,,Mn,,SiCr,,低,,45,,0.42~0.50,,0.50~0.80,,0.17~0.37,,830~840水,,580~640空,,40Cr,,0.37~0.45,,0.50~0.80,,Cr 0.8~1.10,,850油,,500 水，油,,中,,高,,35CrMo,,0.32~0.40,,0.40~0.70,,Cr 0.8~1.10,,850油,,550 水，油,,38CrMoAlA,,0.35~0.

52、42,,Al 0.7~1.1,,Cr 1.35~1.65,,940水，油,,640水，油,,40CrMnMo,,0.37~0.45,,0.90~1.20,,Cr 0.9~1.20,,850油,,600 水，油,,機(jī)械性能,,?,,?,b,,MPa,,?,s,,MPa,,a,KU2,,J,,?,600,,?,355,,39,,40MnB,,0.37~0.44,,1.10~1.40,,0.20~0.40,,850油,,500 水，油,,980,,785,,47,,980,,785,,47,,980,,835,,63,,980,,835,,71,,980,,785,,63,,

53、③性能特點(diǎn),,,④ 應(yīng)用,,汽車，拖拉機(jī)，機(jī)床，工程機(jī)械等的重要零件,,如：齒輪，軸類，連桿，螺栓等。,良好的綜合力學(xué)性能,, 能滿足多種和較復(fù)雜載荷的工作條件,⑤熱處理工藝及使用態(tài)組織,預(yù)先熱處理,最終熱處理,:,:低淬透性調(diào)質(zhì)鋼，常采用正火；中淬透性調(diào)質(zhì),,鋼，常采用退火；高淬透性調(diào)質(zhì)鋼，則用正火,,后高溫回火。,,,調(diào)質(zhì)，可附加表面淬火或氮化,(38CrMoAl)。,⑥ 典型鋼號及其應(yīng)用,,低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼,合金元素總量＜,3 %,油淬臨界直徑,,為20～40mm,,。,常用鋼號40Cr, 40MnB 用于制作一般,,尺寸重要零件,如齒輪、主軸等,連,,桿,,軸,,連桿,,,柴油

54、機(jī)凸輪軸,圓錐齒輪,,,合金元素總量在4 %左右，,油淬臨界直徑,,最大為,40mm~60mm。,典型鋼種是35CrMo、40CrMn、40CrNi、,,30CrMnSi等。,,35CrMo、40CrMn,等鋼可用于,500℃,,以下的較高溫度下服役的零件，如,汽輪機(jī)轉(zhuǎn),,子、葉輪,等。,38 CrSi、35 CrMo 等常用于制造較小的,齒輪、軸、螺栓,等零件。,中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼,葉輪、轉(zhuǎn)子,,曲軸,,汽車曲軸,電氣機(jī)車大軸,,磨床主軸,,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子,,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子,,（,AETC,公司）,,3. 1,調(diào)質(zhì)鋼,,,高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼,合金元素總量在4 %～ 10 %，,油淬臨界直,,徑最大為

55、,60mm~100mm。,典型鋼種是38 Cr Mo Al A、,,37CrNi3A、,,40CrMnMo、40CrNiMoA、25Cr2Ni4WA等。,,這類鋼多半是鉻鎳鋼，較多的Cr和Ni的適當(dāng),,配合可大大提高鋼的淬透性，并獲得優(yōu)良的,,機(jī)械性能。,,40CrNiMoA,鋼主要用于制造大截面、重載,,荷的重要零件，如航空發(fā)動機(jī)軸、汽輪機(jī)主軸、,,葉輪等。,3.1,調(diào)質(zhì)鋼,某軍艦汽輪機(jī)主軸,,W,c = 0.25～0.6 %,W,c = 0.25～0.5 %,合金元素,:,,Cr,、,Mn,、,,,Ni,、,B,、,Si,、,V、,,W、Mo、Ti等,。,表層,:,S,回,碳素調(diào)質(zhì)鋼,合金

56、調(diào)質(zhì)鋼,化學(xué)成分,熱處理后的組織,心部,:,P + F,表層,:,S,回,心部,:,S,回,,40Cr鋼制造連桿螺栓的熱處理工藝曲線,,典型氮化鋼種及應(yīng)用,,,經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化處理后，,38CrMoAl,鋼表面可獲得最高氮化層硬度，達(dá),900~1000HV,。,,廣泛應(yīng)用的氮化鋼主要是,38CrMoAlA、38Cr2WVAlA,等。在,500℃~600℃溫度范圍內(nèi)氮化物擴(kuò)散層的深度不大，因而表面薄層所達(dá)到的高力學(xué)性能從表層迅速下降,。,要求,高耐磨性,的零件要有高硬度的表面氮化層，一般采用,含強(qiáng)氮化物形成元素鋁,的鋼種，如,38CrMoAl,。,,僅,要求高疲勞強(qiáng)度,的零件，可采用,不合鋁的,

57、Cr-Mo型氮化鋼,，如,35CrMo、40CrV等，其氮化層的硬度控制在500~800HV。,RN2-25-6,氮化爐,,超精密鏜床,,防震鏜桿,,,,,,,,,,,真空隔離閘板閥－閥桿,,（,2）非調(diào)質(zhì)鋼,,中碳鋼中添加微量合金元素（,V、Ti、Nb、N等）,——,加熱,——,控溫軋制（鍛制）,——,控溫冷卻,,①切削加工用非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼，牌號以YF,,為首；,YF35MnV,,②熱鍛用非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼，牌號以F為首。,,F40MnV,,,,,,,,,,彈簧的主要作用是吸收沖擊能量，緩和機(jī)器的振動和沖擊作用，或儲存能量使機(jī)件完成事先規(guī)定的動作，保證機(jī)器和儀表的正常工作。,,彈簧按其外形可

58、分為板彈簧和螺旋彈簧。,,板彈簧主要用于機(jī)車、汽車、拖拉機(jī)上，起著車輪和車架之間聯(lián)結(jié)的作用。受力則以反復(fù)彎曲應(yīng)力為主。提高板簧的使用壽命主要提高其疲勞強(qiáng)度。,,螺旋彈簧不管是受壓或受拉，其承受的應(yīng)力主要是扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。螺旋彈簧的主要破壞方式是疲勞。,,4.合金彈簧鋼,,（,1）工作條件及性能要求,,工作條件,性能要求,◇具有高的,強(qiáng)度極限,，特別是,彈性極限,σe，還要求有高的,,屈強(qiáng)比,σs/σb，以提高強(qiáng)度的利用率。,◇具有高的疲勞極限。,◇具有良好的,表面狀態(tài),,,疲勞性能對于表面狀態(tài)很敏感。所以要求彈簧鋼的表面不,,應(yīng)有裂紋、折疊、斑疤、發(fā)裂、氣泡、夾雜和壓入的氧物鐵,,皮等，這就要求注意

59、冶金質(zhì)量，在加熱處理過程中，盡量預(yù),,防表面缺陷和減輕表面脫碳。采用噴丸處理可顯著改善彈簧,,的表面狀態(tài)，大大提高彈簧的使用壽命。,◇具有較好的,工藝性能,,,具有一定的塑性和淬透性，過熱敏感性要小，不易脫碳。彈,,簧用鋼在卷成型以前要有一定的塑性，以便于成型。,（,2）,成分特點(diǎn),①,中高,C: 0.45%～0.70%,,,合金彈簧鋼,的碳含量為,0.45%~0.7%。,,碳含量過,低,，達(dá)不到高強(qiáng)度的要求； 碳含量過,高,，鋼的脆性很大,。,,②,加入,Si,Mn,Si,和,Mn,是彈簧鋼中經(jīng)常采用的合金元素，目的是,,提高淬透性、 固溶強(qiáng)化鐵素體、提高鋼的回火穩(wěn)定性。,Si,含量高時(shí)增

60、大,C,石墨化的傾向，且在加熱時(shí)易于脫碳；,Mn,則易,于,使鋼過熱。,,,,,,,,,,,④,加入,Si-Cr不易脫C，加入Cr-V,細(xì)化晶粒,, 耐沖擊,,,高溫強(qiáng)度好。,③,加入,Cr、W、V、Nb克服硅錳彈簧鋼的不足,Cr、W、V、Nb為碳化物形成元素，它們可以防,,止過熱（細(xì)化晶粒）和脫碳，從而保證重要用途,,彈簧具有高的彈性極限和屈服極限。,彈簧鋼的純度,對疲勞強(qiáng)度有很大影響，因此，,,彈簧鋼均為優(yōu)質(zhì)鋼（,P≤0.04%，S≤0.04%）,,或高級優(yōu)質(zhì)鋼（P≤0.035%，P≤0.035%）。,典型彈簧鋼的成分和用途,鋼 號,主要化學(xué)成分,(%),,,,,用 途,,C,Mn,Si,

61、Cr,V,,65,0.620.70,0.500.80,0.170.37,,,截面小于,12-15mm的小彈簧,65Mn,0.620.70,0.901.20,0.170.37,,,截面小于,25mm的各種螺旋彈簧、板彈簧,60Si2Mn,0.570.65,0.600.90,1.502.00,,,截面小于,25mm的各種螺旋彈簧、板彈簧,50CrVA,0.460.54,0.500.80,0.170.37,0.801.10,0.100.20,截面小于,30mm強(qiáng)度要求較高的彈簧,（,3）熱處理,①冷成形彈簧的熱處理,●,退火狀態(tài)供應(yīng)的彈簧鋼絲,冷拔 退火

62、 成形 淬火,+中溫回火,,,,,等溫淬火 冷拔 成形 回火,●,鉛浴等溫淬火鋼絲,,,,冷拔 油淬和中溫回火 冷卷 低溫回火,●,油淬回火鋼絲,,,,,由于冷成形彈簧在成形之前，鋼絲已具備了一定的,,性能，即已處于硬化狀態(tài)，所以通常只能制造小型彈簧。,②熱成形彈簧的熱處理,,熱卷成形 余熱淬火,+中溫回火,,,,一般用于制造大型彈簧或形狀復(fù)雜的彈簧。,鋼材在熱成形之前并不具備彈簧所要求的性能，,,在熱成形之后，進(jìn)行淬火及中溫回火，以獲得所,,要求的性能。,在成形及熱處理過程中，要特別注

63、意防止表面,,產(chǎn)生氧化脫碳及傷痕。,彈簧在熱處理后通常還要進(jìn)行噴丸處理，使表,,面強(qiáng)化并在表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力以提高疲勞強(qiáng)度。,典型彈簧鋼的熱處理和力學(xué)性能,鋼 號,熱處理,,力學(xué)性能,,,,,淬火℃,回火℃,σ,b,MPa,σ,0。2,MPa,δ,10,%,ψ,%,75,820,480,1080,880,7,30,65Mn,830,480,980,780,8,30,60Si2Mn,870,460,1270,1180,5,25,55SiMnMoV,880,520-580,≥1370,≥1270,≥7,≥35,50CrV,850,520,1270,1080,10,45,碳素彈簧鋼,合金彈簧鋼,

64、化學(xué)成分,熱處理后的組織,Wc = 0.6～0.9,,%,Wc = 0.5～0.7 %,合金元素,: Si、Mn、,,Cr、V、W、Mo等。,T,回,制造尺寸小于,,Φ8～15mm的,,小型彈簧。,T,回,制造尺寸在,Φ20～25,,mm左右的彈簧。,（,4） 典型鋼號及其應(yīng)用,,碳素彈簧鋼,,65,、,70,、,75,和,85,鋼。碳素鋼經(jīng)熱處理后可以得到較高的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)乃苄?，但其淬透性較低。,,,65Mn,為高錳碳素彈簧鋼。和其他碳素彈簧鋼比較，具有稍高的淬透性，脫碳傾向小，但容易過熱并有回火脆性的傾向。故使用于制造截面尺寸稍大的普通彈簧。,,,60Si2Mn,,,主要用于制造汽車、拖拉

65、機(jī)和機(jī)車上的板簧（,10,～,12mm,厚,）和螺旋彈簧（,直徑為,20,～,25mm,）,等，淬透性和性能高于,65Mn,。,,硅顯著提高彈性極限和屈服比；略提高淬透性，但又不使,Ms,點(diǎn)下降，不致增加淬火開裂傾向；可以防止氧化，但卻促進(jìn)脫碳傾向，故應(yīng)特別注意防護(hù)。,①以Si,Mn合金化,:65Mn, 55Si2Mn, 60Si2Mn ,60Si2CrVA,,用于汽車,拖拉機(jī),機(jī)車的板簧和螺旋彈簧,②以Cr,V合金化,:50CrVA 55CrMnA,,350℃以下重載, 較大型彈簧,如高速柴油機(jī)氣門彈簧.,合金彈簧鋼,50CrV,,,這類鋼,可用于制造,350℃-400℃,下承受重載

66、的大型彈簧，,如閥門彈簧、高速柴油機(jī)的汽門彈簧等。,,Cr,和,V,的復(fù)合加入，不僅提高彈簧鋼的淬透性，而且有較高的高溫強(qiáng)度、韌性和較好的熱處理工藝性能。,,,,汽車板簧,火車螺旋彈簧,,,,應(yīng)用,：,65Mn、60Si2Mn：汽車，拖拉機(jī)，機(jī)車的板簧和螺旋彈簧。,汽車板簧,大型熱卷彈簧,熱卷大彈簧,彈簧絲,,,,,,,,,,各式汽車板簧,,各類汽車用變截面鋼板彈簧,12/14/16Ton,車軸用鋼板彈簧,彈簧,拉力彈簧,離合器彈簧,蝶形彈簧,板彈簧,（,1）工作條件及性能要求,,,,滾動軸承在交變應(yīng)力作用下工作，各部分之間有強(qiáng)烈摩擦，,,還受到潤滑劑的化學(xué)浸蝕。承受周期性交變載荷和沖擊載荷，,,強(qiáng)烈的摩擦，腐蝕；,要求高而均勻的硬度和耐磨性；高的彈性極限和一定的沖,,擊韌性；足夠的淬透性和耐蝕能力、高的接觸疲勞強(qiáng)度和抗,,壓強(qiáng)度。高的淬硬性尺寸要精確而經(jīng)久穩(wěn)定；一定的抗腐蝕,,能力；良好的工藝性能。,5.滾動軸承鋼,,（,2） 成分特點(diǎn),①,高碳,為了保證軸承鋼有高的硬度和耐磨性，軸承鋼的碳含量很高，,,一般為,0.95%~1.15%，,屬于過共析鋼。,一部分碳,存在于馬氏體基體中以