軸的常用材料及其機械性能

1、軸的常用材料及其機械性能軸的常用材料及其機械性能軸的材料種類很多，選用時主要根據(jù)對軸的強度、剛度、耐磨性等要求，以及為實現(xiàn)這些要 求而采用的熱處理方式，同時考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟合理。軸的常用材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼35、45、50,最常用的是45和40Cr鋼。對于受載較小或不 太重要的鋼，也常用Q235或Q275等普通碳素鋼。對于 受力較大，軸的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的軸，可采用合金鋼，常用的有40Cr、40MnB 40CrNi等。球墨鑄鐵和一些高強度鑄鐵，由于鑄造性能好，容易鑄成復(fù)雜形狀，且減振性能好，應(yīng) 力集中敏感性低，支點位移的影響小，故常用于 制造外形復(fù)雜的軸。特

2、別是我國研制成功的 稀土-鎂球墨鑄鐵，沖擊韌性好，同時具有減摩、吸振和對應(yīng)力集 中敏感性小等優(yōu)點，已用于制造汽車、拖拉機、機床上的重要軸類零件，如曲軸等。根據(jù)工作條件要求，軸都要整體熱處理，一般是調(diào)質(zhì)，對不重要的軸采用正火處理。對 要求高或要求耐磨的軸或軸段要進行外表處理，以及外表強化處理（如噴丸、輻壓等）和化學(xué)處理 （如滲碳、滲氮、氮化等），以提高其強度尤其疲勞強度和耐磨、耐腐蝕等性能。在一般工作溫度下，合金鋼的彈性模量與碳素鋼相近，所以只為了提高軸的剛度而選用 合金鋼是不合適的。軸一般由軋制圓鋼或鍛件經(jīng)切削加工制造。軸的直徑較小時，可用圓鋼棒制造；對于重 要的，大直徑或階梯直徑變化較大的軸

3、，多采用鍛件。為節(jié)約金屬和提高工藝性，直徑大的軸還 可以制成空心的，并且?guī)в泻附拥幕蛘咤懺斓耐咕墶τ谛螤顝?fù)雜的軸如凸輪軸、曲軸可采用鑄造。軸的常用材料及其機械性能（MPa）若曲扭轉(zhuǎn)許用彎曲應(yīng)力抗拉屈服疲毛印t疲材料牌號熱處硬度強度勞極備 注理徑(mm)強度勞極限HB(T b(T s>限b(+1o何-1 aT -1>Q235-A4402401801051257040卅十不重-要或載荷小大的軸正火25<1564202501801001257040< 100正火>100 40022016595用于裁荷不2030010338020015590大，要求韌性回火>30

4、0 500156370190150851257040較局的場合。36018014580>500 70035正火25<875403202301301657545FFI中右 牛用有1 ZE正火回火< 100>100 300>300 500>500 750>750 10001491871431871371875205004804604402702602402302202102051901851751201151101051001657545強皮要求和 加工塑性要 求的軸。調(diào)質(zhì)< 100>100 30015620756054030028023022

5、01301251758550正火25<2416103602601501959555< 10017045正火回火>100 300>300 500>500 2171622176005805603002902802402352251401351301959555應(yīng)用最廣泛。156540270215125750217調(diào)質(zhì)<2002172556503602701552151006025100080048528024512070< 10024140Cr調(diào)質(zhì)>100 300>300 500>500 2862292692177507006506005

6、5050045035035032029525520018517014524512070用于載荷較 大，III尢很大 沖擊的重要 軸。800255259007504452552451207035SiMn42SiMn調(diào)質(zhì)< 100>100 300>300 400>400 50022928621726921725519625580075070065052045040038035532029527520518517016024512070性能接近40Cr,用于中小型軸。25100080048528024512070性能同40MnB調(diào)質(zhì)<200241286750500335

7、1952451207040Cr,卅十重 要的軸。40CrNi調(diào)質(zhì)25100080048528028513075用于很重要的軸35CrMo調(diào)質(zhì)2510085050028524512070性能接近40CrNi , MT 重載荷的軸。< 100>100 300>300 500>500 8002072697507006506005505004504003503202952702001851701552451207038SiMnMo調(diào)質(zhì)< 100>100 300>300 500>500 80022928621726919624118724175070065

8、060060055050040036033531027021019517515527512070性能接近于35CrMo。37SiMn2MoV調(diào)質(zhì)25100085049528527512070卅于高強度、 大尺寸和重 載荷的軸。<200>200 400>400 6002693022412862412698808307807006506004253953702452302152751207038CrMoAlA調(diào)質(zhì)30229100085049528527512575用要求耐 磨、高強且熱 處理受形很 小的（氮化）軸20Crw 淬火 回火15<60外表 HRC56 628506

9、5055040037528021516021510060附十要求強 度、韌性均較 高的軸（如齒 輪軸、蝸桿20CrMnTi淬火 回火15外表 HRC56 6211008505253003651651001Cr13調(diào)質(zhì)<6018721760042027515527513075用于腐蝕條 件卜工作的 軸。2Cr13調(diào)質(zhì)< 100197248660450295170275130751Cr18Ni9Ti淬火<60>60<1925505402202002051951201151657545用在同、低 溫及強腐蝕180>100 200500200185105條件卜，作

10、的軸。QT400-15-156197400300145125100用于結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜的軸QT450-10-170207450330160140110QT500-7-187255500380180155125QT600-3-197269600420215185150注：1.表中所列疲勞極限數(shù)據(jù)，均按下式計算b -0.27( (Tb+(T s),產(chǎn)0.156( (Tb+b s)2.其他性能，一般可取 Ps=(0.55 0.62) (T s,(7 0=-1, P0=-1。3. 球墨鑄鐵(T -1=b, P - b。4.許用靜應(yīng)力b +1= b b/S b,許用疲勞應(yīng)力b -1 = b -i/S -i

11、o5.選用(r-1時，重要零件取小值，一般零件取大值。各種發(fā)動機曲軸材料及熱處理預(yù)備熱處理最終熱處理用途材料可硬度可層深硬度H8H8mm轎車、輕型45正火170228217感應(yīng)淬火 氮碳共滲：570C,24.555 63車拖拉機50MnQT600-3調(diào)質(zhì) 正火277229302180min油冷氮碳共滲：560C,180min油冷>0.5>0.1>500HV>650HV220載重車及拖QT600-3正火260 163感應(yīng)淬火，自回火2.93.546 58拉機4545正火 調(diào)質(zhì)196207感應(yīng)淬火，自回火 感應(yīng)淬火，自回火34.5>355 63>55241重型載

12、重車45 QT900-2正火正火+回火280321氮碳共滲0.91.2> 300HV。35CrMo調(diào)質(zhì)216269感應(yīng)淬火3553 58QT600-3正火+回火240大馬力柴油35CrNi3Mo調(diào)質(zhì)+穩(wěn)定300滲氮，490 C, 60h>0.3>600HV機35CrMo化處理離子滲氮，515C, 40h>0.5>550HVQT600-3調(diào)質(zhì)滲氮，510C, 120h>0.7>600HV正火+回火各種凸輪軸材料及熱處理工藝用途材料預(yù)備熱處理最終熱處理可硬度H®可層深mm硬度H0小拖拉機 轎車口目QT600-3合金鑄鐵45正火 去應(yīng)力退 火調(diào)質(zhì)2

13、29302241302187229貝氏體等溫淬火 貝氏體等溫淬火氮碳 共滲感應(yīng)淬火6.043 50 >700HV 頸5563 齒4558載重車 拖拉機45 QT600-3正火去應(yīng)力退 火163197230280感應(yīng)淬火貝氏體等溫淬火5.5頸5563齒4558>45重型車20 QT600-3 50去應(yīng)力退 火 正火>170滲碳、淬火回火 貝氏體等溫淬火 感應(yīng)淬火、回火2.058 6243 5159 63大馬力 柴油機船20CrMnTi正火-滲碳、淬火、回火2.256 61機車50Mn退火 去應(yīng)力退 火241285感應(yīng)淬火凸輪 軸頸2458 6255 6245正火-感應(yīng)淬火、回火

14、2.550 55機床主軸材料和熱處理工作條件材料熱處 理硬度原因使用實 例1）與滾動軸承配合2）輕載荷或中等載荷，轉(zhuǎn) 速低3）精皮要求小局4）稍有沖擊載荷，交變載 荷可以忽略不計45調(diào)質(zhì) 處理220250HB1）調(diào)質(zhì)后，保證主軸具有 一定強度2）精皮要求小局一機 床上軸1）與滾動軸承配合2）輕載荷或中等載荷，轉(zhuǎn) 速略高3）裝配精度要求不太高4）沖擊和父笠載荷可以45調(diào)質(zhì) 后局 部整 體淬4247HRC1）有足夠的強度2）軸頸及配件裝拆處得 到需要的硬度3）簡化熱處理操作4）不承受較大沖擊載荷龍門銃 床，立式 銃床小型立 式車床忽略不計硬等的主 軸1）與滾動軸承配合45正火170217HB1）正

15、火或調(diào)質(zhì)后保證主 軸具有一定的強度和韌C65RC66R2）輕載荷或中等載荷，轉(zhuǎn) 速低調(diào)質(zhì)220250HB性2）軸頸處有滑動摩擦，需C8480等大重型PV< 150N- m/（cm 2 - s）3）精度要求不很高4）沖擊,交及載荷小大軸頸 部分 外表 淬硬4853HRC要后較局的硬度車床主 軸1）與滾動軸承配合2）承受中等，轉(zhuǎn)速較局40Cr(42MnVB)淬硬 調(diào)質(zhì) 后局4247HRC或1）為保證有足夠的強度，選用40Cr調(diào)質(zhì)2）軸頸和配件裝拆處得齒輪銃床，組合3）精皮要求較局部淬52到需要的硬度車床等4）父父,沖擊敵何較小硬57HRC3）假設(shè)尢沖擊力，硬度要 求取局值的主軸1）與滾動軸承

16、配合2）承受中等，轉(zhuǎn)速較局40Cr(42MnVB)調(diào)質(zhì)220250HB1）調(diào)質(zhì)后主軸有較高的銃床，龍軸頸強度和韌性門銃床，3）精皮要求較局部分482）軸頸處得到需要的硬車床等4）父父，沖擊敵何較小5）工作中受沖擊載荷外表 淬硬53HRC度的主軸1）與滑動軸承配合2）承受中等載荷，轉(zhuǎn)速較 高PVv400N, m/（cm2 s）3）承受較局的交及和沖 擊載荷調(diào)質(zhì)處理220250HB或250280HB1）調(diào)質(zhì)后主軸有較高的車床主40Cr(42MnVB)軸頸 部分 外表 淬火5257HRC強度和韌性2）為獲得良好的耐磨性 選擇外表淬硬3）配件裝拆部分有一軸或磨 床砂輪 主軸（6 80mm裝拆硬度以下）

17、4）精皮要求較局配件 處外 表淬 硬4853HRC1）與滑動軸承配合2）承受中等載荷，轉(zhuǎn)速較調(diào)質(zhì)處理外表硬 度5661HRC1）調(diào)質(zhì)后主軸有較高的PV400N- m/（cm2 - s）提高3）承受較局的交及和沖 擊載荷40Cr(42CrMn)軸頸 部分 外表 淬火強度和韌性2）為獲得良好的耐磨性 選擇外表淬硬3）配件裝拆部分有一磨床砂 輪主軸4）精皮要求更局裝拆硬度配件 處外 表淬 硬1）與滑動軸承配合2）承受中等載荷或重載 荷PVv400N, m/（cm2 s）3）要求軸頸后更局的耐65Mn調(diào)質(zhì)軸頸 部分 外表 淬硬250280HB> 59HR(1）調(diào)質(zhì)后有較高的強度、2）外表淬硬后提

18、高耐疲C勞性能3）獲得較高的硬度，提高磨床砂 輪主軸磨性4）精皮要求較局5）承受較高的交變，但沖 擊載何較小裝拆 配件 處外 表淬 硬5055HRC耐磨性4）外表馬氏體易粗大，沖 擊值低1）與滑動軸承配合調(diào)質(zhì)2）承受中等載荷或重載 荷PVv400N m/（cm2 s）3）要求軸頸后更局的耐GCr15軸頸 部分 外表 淬硬2501）獲得高的外表硬度和 良好的耐磨性能較身精磨性4）精皮要求較局5）承受較高的交變，但沖 擊載何較小6）外表硬度和顯微組織 要求更局9Mn2V裝拆 配件 處外 表淬 硬280HB> 59HR(2）超精磨性好，粗糙度易降低度的磨 床上軸1）與滑動軸承配合2）受重載荷，轉(zhuǎn)速很高3）精度要求極高，軸隙< 0.003mm4）受很局的疲方應(yīng)力和 沖擊載荷38CrMoAlA正火 或調(diào) 質(zhì)滲氮250280HB>900HV1）有很高的心部強度2）到達很高的外表硬度， 不易磨損保持精度穩(wěn)定 ,3）優(yōu)良的耐疲勞性能4）畸艾量小高精度 磨床主 軸，鎮(zhèn)床 主軸、坐 標(biāo)鎮(zhèn)床 等的主軸1）與滾動或滑動軸承配 合，轉(zhuǎn)速較低2）受輕載荷或中等載荷50Mn2正火192241H