第四章機器零件用鋼ppt課件

1、第四章第四章 機器零件用鋼機器零件用鋼主要內容主要內容滲碳鋼調質鋼彈簧鋼滾動軸承鋼機器零件用鋼的強韌化超高強度結構鋼了解機器零件用鋼的強韌化機制；了解機器零件用鋼的強韌化機制； 滲碳鋼、調質零件、彈簧、滾動軸承以及超強度滲碳鋼、調質零件、彈簧、滾動軸承以及超強度結構鋼的服役條件及對鋼的基本性能要求，化結構鋼的服役條件及對鋼的基本性能要求，化學成分特點和熱處理特點；學成分特點和熱處理特點； 掌握常用滲碳鋼、調質鋼、彈簧鋼及滾動軸承鋼掌握常用滲碳鋼、調質鋼、彈簧鋼及滾動軸承鋼以及超強度結構鋼的組織性能特點及用途。以及超強度結構鋼的組織性能特點及用途。 本章教學基本要求本章教學基本要求 一、應用背景

2、： 機器零件用鋼也稱機械制造結構用鋼，是用于制造各種機械零件的鋼種。 機器零件用鋼是在優(yōu)質碳素結構鋼的基礎上發(fā)展起來的，如各種齒輪零件、軸桿類零件、彈簧、軸承及高強度結構件等。廣泛應用在汽車、拖拉機、機床、工程機械、電站設備、飛機及火箭等裝置上。 引言引言撥叉撥叉變速齒輪變速齒輪變速箱變速箱齒輪齒輪曲軸曲軸汽車萬向節(jié)汽車萬向節(jié)連桿連桿彈簧彈簧離合器彈簧離合器彈簧蝶形彈簧蝶形彈簧板彈簧板彈簧拉力彈簧拉力彈簧滾珠軸承滾珠軸承滾珠軸承滾珠軸承調心球軸承調心球軸承 履帶履帶鐵軌分道叉鐵軌分道叉破碎機顎板破碎機顎板挖掘機斗齒挖掘機斗齒 受載情況：主要承受拉伸、緊縮、改動、剪切、彎曲、沖擊、疲勞、摩擦等力

3、的作用，或者承受多種載荷的交互作用。 服役環(huán)境：大氣、水和潤滑油，溫度在-50100。 要求結構緊湊、運轉快速準確以及零件間有合適的公差配合等。 由此便決定機器零件用鋼在性能上要求與工程構件用鋼有所不同。二、機器零件用鋼的服役條件二、機器零件用鋼的服役條件良好的強度和韌性良好的強度和韌性 以保證機器零件體積小、結構緊湊及安全性以保證機器零件體積小、結構緊湊及安全性好；好； 良好的疲勞性能與耐磨性等良好的疲勞性能與耐磨性等 因此對機器零件用鋼必須進行熱處理強化以因此對機器零件用鋼必須進行熱處理強化以充分發(fā)揮鋼材的性能潛力，所以機器零件用鋼的充分發(fā)揮鋼材的性能潛力，所以機器零件用鋼的使用狀態(tài)通常為

4、淬火加回火態(tài)，即強化態(tài)。使用狀態(tài)通常為淬火加回火態(tài)，即強化態(tài)。三、機器零件用鋼對力學性能要求三、機器零件用鋼對力學性能要求 機器零件用鋼制造工藝繁多：機器零件用鋼制造工藝繁多： 熱加工：鑄造、軋制、擠壓、拉拔、鍛造、焊接、熱處理。熱加工：鑄造、軋制、擠壓、拉拔、鍛造、焊接、熱處理。 冷加工：車、銑、刨、磨冷加工：車、銑、刨、磨等等。等等。 通常機器零件的制造工藝流程為：通常機器零件的制造工藝流程為： 其中以切削加工性能和熱處理工藝性能為機器零其中以切削加工性能和熱處理工藝性能為機器零件用鋼的主要工藝性能；件用鋼的主要工藝性能；型材型材改鍛改鍛預先熱處理預先熱處理粗加工粗加工最終熱處理最終熱處理

5、精加工精加工四、機器零件對工藝性能的要求四、機器零件對工藝性能的要求 機器零件用鋼鋼種：機器零件用鋼鋼種： 滲碳用鋼、調質鋼、彈簧鋼、軸承鋼、氮化滲碳用鋼、調質鋼、彈簧鋼、軸承鋼、氮化用鋼、低碳馬氏體鋼、超高強度鋼、低淬透性用鋼、低碳馬氏體鋼、超高強度鋼、低淬透性鋼、耐磨鋼、易切削鋼等。鋼、耐磨鋼、易切削鋼等。 機器零件用鋼通常以力學性能為主，機器零件用鋼通常以力學性能為主，工藝性能為輔。工藝性能為輔。第一節(jié)第一節(jié) 機器零件用鋼的強韌化機器零件用鋼的強韌化一、機器零件用鋼的強韌化的基本方法一、機器零件用鋼的強韌化的基本方法 由前面介紹的機器零件用鋼的工作環(huán)境、力學由前面介紹的機器零件用鋼的工作

6、環(huán)境、力學性能要求和工藝性能要求可以看到：性能要求和工藝性能要求可以看到： 不同零件對性能要求側重點有很大的區(qū)別，但不同零件對性能要求側重點有很大的區(qū)別，但其共同特點都可以歸一為強度和韌性兩個方面。其共同特點都可以歸一為強度和韌性兩個方面。因此機器零件用鋼在使用過程中，總希望盡可因此機器零件用鋼在使用過程中，總希望盡可能高的強度和保證足夠的韌性。能高的強度和保證足夠的韌性。 為使機器零件用鋼獲得高強度和足夠韌性，主為使機器零件用鋼獲得高強度和足夠韌性，主要采用固溶強化、沉淀強化、細晶強化等方法。要采用固溶強化、沉淀強化、細晶強化等方法。 熱處理淬火，回火等相變強化手段也是機器零熱處理淬火，回火

7、等相變強化手段也是機器零件用鋼必不可少的工藝方法。件用鋼必不可少的工藝方法。二、合金元素在機器零件用鋼中的作用二、合金元素在機器零件用鋼中的作用 在機器零件用鋼中合金元素分為兩大類：在機器零件用鋼中合金元素分為兩大類： 主加元素：提高淬透性和固溶強化主加元素：提高淬透性和固溶強化 輔加元素：細化晶粒，防止第二類回火脆性輔加元素：細化晶粒，防止第二類回火脆性 和改善切削加工性能。和改善切削加工性能。 1 主加元素作用主加元素作用 (1).提高淬透性提高淬透性 提高淬透性元素：提高淬透性元素：Ni，Si，Cr，Mo，Mn，（，（B等等 只有合金元素完全溶入奧氏體中才能提高淬透性只有合金元素完全溶入

8、奧氏體中才能提高淬透性 (2).固溶強化固溶強化 Ni，Si，Cr，Mo，Mn等不僅可以提高淬透性而且都等不僅可以提高淬透性而且都能產生固溶強化效果。能產生固溶強化效果。 2、輔加元素作用、輔加元素作用 (1).提高回火穩(wěn)定性提高回火穩(wěn)定性 W ，Mo，v，Ti等。等。 (2).細化晶粒細化晶粒 除除Mn外，碳化物形成元素均能細化外，碳化物形成元素均能細化A晶粒，其中強晶粒，其中強碳化物形成元素作用大。碳化物形成元素作用大。 (4).防止第二類回火脆性防止第二類回火脆性 Mo，W等等 (5).改善切削性能改善切削性能 S，Ca，Se，Pb，Bi等等三三. .機器零件用鋼的含碳量和熱處理工藝的選

9、擇機器零件用鋼的含碳量和熱處理工藝的選擇 一般不重要的零件：一般不重要的零件： 中碳鋼，正火中碳鋼，正火 表面耐磨及接觸應力較大的零件：表面耐磨及接觸應力較大的零件： 滲碳鋼，滲碳、淬火低溫回火滲碳鋼，滲碳、淬火低溫回火 綜合力學性能：綜合力學性能： 中碳調質鋼，淬火高溫回火中碳調質鋼，淬火高溫回火 低碳馬氏體鋼，淬火低溫回火低碳馬氏體鋼，淬火低溫回火 高的彈性極限：高的彈性極限： 0.6-0.90.6-0.9C C，彈簧鋼，淬火中溫回火，彈簧鋼，淬火中溫回火 高硬度高耐磨、高接觸疲勞性能：高硬度高耐磨、高接觸疲勞性能： 軸承鋼，淬火低溫回火軸承鋼，淬火低溫回火第二節(jié)第二節(jié) 滲碳鋼滲碳鋼一、滲

10、碳鋼一、滲碳鋼 機器零件中，如齒輪，用低碳鋼、機器零件中，如齒輪，用低碳鋼、低碳合金鋼進行滲碳，使零件從表低碳合金鋼進行滲碳，使零件從表面到心部具有從高碳面到心部具有從高碳0.80.81.1%C1.1%C到低碳到低碳0.100.100.25%C0.25%C連續(xù)過渡連續(xù)過渡的化學成分。稱這類鋼為滲碳鋼。的化學成分。稱這類鋼為滲碳鋼。 淬火、回火后：零件表面層具有淬火、回火后：零件表面層具有高強度、高耐磨性，零件心部具有高強度、高耐磨性，零件心部具有適當?shù)膹姸群洼^好的韌性。適當?shù)膹姸群洼^好的韌性。 1. 1. 低碳低碳 一般在一般在0.12% 0.12% 0.25%C0.25%C。主要目的是為了。

11、主要目的是為了保證心部有良好的韌性。保證心部有良好的韌性。2. 2. 合金化特點合金化特點 常用的合金元素有常用的合金元素有CrCr、MnMn、NiNi、SiSi、MoMo、TiTi、V V、B B、W W等。等。（1 1提高淬透性提高淬透性 CrCr、MnMn、NiNi、SiSi、MoMo、B B提高鋼材的淬透性，提高鋼材的淬透性，提高零件的強度和韌性；提高零件的強度和韌性；二、二、 滲碳鋼的化學成分特點滲碳鋼的化學成分特點 常加入少量強碳化物形成元素常加入少量強碳化物形成元素Ti、 V等等阻止奧氏體的晶粒長大。阻止奧氏體的晶粒長大。（3 3細化晶粒細化晶粒 利用碳化物形成元素，如利用碳化物

12、形成元素，如Cr，Mo，W等在滲等在滲碳后的表層形成碳化物，提高硬度和耐磨性。碳后的表層形成碳化物，提高硬度和耐磨性。（2 2提高滲層硬度和耐磨性提高滲層硬度和耐磨性（1 1對表層碳濃度對表層碳濃度及滲碳層濃度梯及滲碳層濃度梯度的影響度的影響 碳化物形成元碳化物形成元素素 CrCr、MoMo、W W能能增大鋼表面吸收增大鋼表面吸收滲碳氣氛中滲碳氣氛中C C原子原子能力，同時又降能力，同時又降低了低了C C在奧氏體中在奧氏體中的擴散系數(shù)，因的擴散系數(shù)，因此滲層表面碳濃此滲層表面碳濃度大，滲碳層表度大，滲碳層表面碳分布陡；面碳分布陡；3 3、合金元素對、合金元素對滲層性能的影響滲層性能的影響 Si

13、元素元素 Si使鋼的表面增碳困難，使?jié)B碳速度降低，因此滲碳鋼很少加使鋼的表面增碳困難，使?jié)B碳速度降低，因此滲碳鋼很少加Si 非碳化物形成元素非碳化物形成元素Ni Ni 的作用相反，的作用相反， 加加速速C C原子擴散，降低表原子擴散，降低表層碳濃度，有利于形層碳濃度，有利于形成由表及里的較平緩成由表及里的較平緩的碳濃度梯度。的碳濃度梯度。（2 2對表層碳化物形態(tài)的影響對表層碳化物形態(tài)的影響V V，W W，MoMo易使表面碳化物呈長條狀和網狀易使表面碳化物呈長條狀和網狀分布，產生脆化。分布，產生脆化。CrCr易使碳化物呈粒狀分易使碳化物呈粒狀分布，韌性降低不明顯。布，韌性降低不明顯。 因此，合理

14、搭配碳化物形成元素和非碳化物形因此，合理搭配碳化物形成元素和非碳化物形成元素成元素Ni），可以加快鋼滲碳速度和較快獲得），可以加快鋼滲碳速度和較快獲得必要的表面碳濃度、滲層深度，避免表面碳濃度必要的表面碳濃度、滲層深度，避免表面碳濃度太高及滲層碳濃度分布太陡。太高及滲層碳濃度分布太陡。三、三、 常用滲碳鋼及熱處理常用滲碳鋼及熱處理（一常用滲碳鋼（一常用滲碳鋼1.1.低淬透性滲碳鋼低淬透性滲碳鋼 （適用于負荷（適用于負荷不大，對心部要不大，對心部要求不高的小型滲求不高的小型滲碳件）碳件） 1515，2020，20Mn220Mn2，20MnV20MnV，15Cr15Cr，20Cr20Cr，20Cr

15、V20CrV柴油機凸輪軸柴油機凸輪軸凸輪軸工作原理示意圖凸輪軸工作原理示意圖2. 2. 中淬透性滲碳鋼中淬透性滲碳鋼 適用于中型負荷，適用于中型負荷，截面較大的耐磨件，截面較大的耐磨件，如汽車的變速箱齒輪如汽車的變速箱齒輪 20CrMn 20CrMnTi 20MnVB 20Mn2B汽車的變速箱齒輪汽車的變速箱齒輪3. 3. 高淬透性滲碳鋼高淬透性滲碳鋼 適用于重載荷，大截面，高耐磨性，良好心部韌性的零件，如航空發(fā)動機齒輪，高速柴油機曲軸等 20CrMnMo，12Cr2Ni4，20Cr2Ni4, 18Cr2Ni4WA增壓柴油機曲軸增壓柴油機曲軸( (二二) )滲碳鋼熱處理滲碳鋼熱處理o預先熱處理

16、預先熱處理o滲碳滲碳o滲碳后熱處理滲碳后熱處理滲碳爐滲碳爐預先熱處理預先熱處理 合金滲碳鋼零件，在機械加工前的合金滲碳鋼零件，在機械加工前的預先熱處理通常分兩步進行。預先熱處理通常分兩步進行。第一步：正火第一步：正火退火對退火對P型鋼）型鋼）第二步：第二步：高溫回火對高溫回火對M型鋼）型鋼）正火的目的：正火的目的： 是細化晶粒，減少組織中的帶狀程度并調是細化晶粒，減少組織中的帶狀程度并調整好硬度，便于機械加工，。整好硬度，便于機械加工，。對珠光體型鋼，通常用在對珠光體型鋼，通常用在800800左右的一次退左右的一次退火代替正火，可得到相同的效果，即既細火代替正火，可得到相同的效果，即既細化晶粒

17、又改善切削加工性能；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，再在對馬氏體型鋼，則必須在正火之后，再在Ac1Ac1以下溫度進行高溫回火，以獲得回火索氏以下溫度進行高溫回火，以獲得回火索氏體組織，這樣可使馬氏體型鋼的硬度由體組織，這樣可使馬氏體型鋼的硬度由380550HB380550HB降低到降低到207240HB207240HB，以順利地進，以順利地進行切削加工。行切削加工。 滲碳滲碳 在機械加工到只留有磨削余量時，進行滲碳在機械加工到只留有磨削余量時，進行滲碳處理。溫度：處理。溫度：900-950 滲碳后熱處理：滲碳后熱處理： 淬火低溫回火淬火低溫回火( 高硬度表層強韌的心

18、部組織高硬度表層強韌的心部組織) 具體方法有以下幾種：具體方法有以下幾種： 滲碳后降溫直接淬火低溫回火滲碳后降溫直接淬火低溫回火 滲碳后一次淬火低溫回火，滲碳后一次淬火低溫回火， 滲碳后二次淬火低溫回火，滲碳后二次淬火低溫回火， 滲碳后多次高溫回火淬火低溫回火滲碳后多次高溫回火淬火低溫回火 (高淬透性滲碳鋼高淬透性滲碳鋼) 滲碳后空冷并直接冷處理低溫回火滲碳后空冷并直接冷處理低溫回火 (高淬透性滲碳鋼高淬透性滲碳鋼) 滲后熱處理滲后熱處理1. 1. 滲碳后降溫直接淬火低溫回火滲碳后降溫直接淬火低溫回火 這種工藝主要用于這種工藝主要用于滲碳后不容易過熱的滲碳后不容易過熱的鋼種鋼種(含含Ti，V)

19、 ， 如如20CrV，20CrMnTi 零件表面高硬度和零件表面高硬度和高耐磨性，對心部性高耐磨性，對心部性能要求不高。能要求不高。 20CrMnTi20CrMnTi鋼齒輪的熱處理規(guī)范鋼齒輪的熱處理規(guī)范預備熱處理預備熱處理2.2.一次淬火一次淬火 對于碳素鋼15，20或者易過熱的合金滲碳鋼20Mn2，20Mn2B，20Cr等），在滲碳后空冷到室溫即正火處理） ，再重新加熱到略高于心部Ac3溫度淬火。細化心部晶粒并消除表面網狀組織。 對要求表面高硬度、高耐磨性外，對心部性能有較高要求時，可采用這種工藝。滲碳滲碳3.3.二次淬火二次淬火u滲碳空冷后，進行兩次淬火。當對零件表滲碳空冷后，進行兩次淬火

20、。當對零件表面和心部性能的要求都很嚴格，易過熱的面和心部性能的要求都很嚴格，易過熱的鋼，可用這種工藝；鋼，可用這種工藝；u第一次按鋼的心部成分加熱淬火第一次按鋼的心部成分加熱淬火 加熱溫加熱溫度較高度較高Ac3以上以上870左右），目的是細左右），目的是細化心部組織并進一步消除表面滲碳層中的化心部組織并進一步消除表面滲碳層中的網狀滲碳體；網狀滲碳體； u第二次按外表第二次按外表)高碳鋼成分進行淬火加熱高碳鋼成分進行淬火加熱溫度較低，溫度較低，Ac1以上，不完全淬火，目的以上，不完全淬火，目的是使表面獲得細小的馬氏體是使表面獲得細小的馬氏體+粒狀碳化物粒狀碳化物組織，以滿足表面高性能的要求；組織

21、，以滿足表面高性能的要求； u最后進行低溫回火最后進行低溫回火 ，起消除應力、穩(wěn)定組，起消除應力、穩(wěn)定組織和穩(wěn)定尺寸的作用。織和穩(wěn)定尺寸的作用。4.4.高合金元素滲碳鋼的淬火、回火高合金元素滲碳鋼的淬火、回火 高合金含量的滲碳鋼，滲后表層碳濃度高合金含量的滲碳鋼，滲后表層碳濃度高，導致高，導致Ms點大大降低，使淬火后的殘余點大大降低，使淬火后的殘余A量很大，使表面硬度下降，因此為減少量很大，使表面硬度下降，因此為減少殘余殘余A數(shù)量，一般的方法有兩種：數(shù)量，一般的方法有兩種：（1滲碳后，淬火前進行一次或多次高溫回滲碳后，淬火前進行一次或多次高溫回火；火；（2滲碳后空冷并直接冷處理；滲碳后空冷并直

22、接冷處理；（1 1滲碳后，淬火前進行一次或多次高溫回火滲碳后，淬火前進行一次或多次高溫回火 一次或多次回火的目的是，從一次或多次回火的目的是，從M M及殘余及殘余A A中析出中析出碳化物，然后再加熱到碳化物，然后再加熱到Ac1Ac130305050較低溫度淬較低溫度淬火，這時已析出的碳化物不能再溶入火，這時已析出的碳化物不能再溶入A A中，從而減中，從而減少了少了A A中碳及合金元素的含量，提高了中碳及合金元素的含量，提高了MsMs點，減少點，減少了殘余了殘余A A數(shù)量。數(shù)量。（2 2） 滲碳后空冷并直接冷處理滲碳后空冷并直接冷處理 有的高合金鋼滲碳后的Ms點在室溫以下，如18Cr2Ni4W，

23、零件冷卻到室溫只能有一部分過冷奧氏體轉變成M，一般通過深冷處理就可以使A完全轉變成M滲碳滲碳第三節(jié)第三節(jié) 調質鋼調質鋼調質鋼：調質鋼： 淬火高溫回火后使用的淬火高溫回火后使用的中碳鋼或中碳合金鋼為調中碳鋼或中碳合金鋼為調質鋼，是機械制造業(yè)中用質鋼，是機械制造業(yè)中用量最大的鋼種。量最大的鋼種。調質件螺桿）調質件螺桿）一、調質鋼組織和性能特點一、調質鋼組織和性能特點（一）（一） 性能要求性能要求 以機床主軸和柴油機曲軸為例：以機床主軸和柴油機曲軸為例： 1.1.受載情況：負荷經常變動，承受沖受載情況：負荷經常變動，承受沖擊作用，軸頸處還存在劇烈摩擦。擊作用，軸頸處還存在劇烈摩擦。 2.2.失效形式

24、：易產生疲勞斷裂，過量失效形式：易產生疲勞斷裂，過量變形，局部磨損。變形，局部磨損。 3. 3. 性能要求：較高的屈服、疲勞性能要求：較高的屈服、疲勞強度，高的耐磨性，較好的韌性。強度，高的耐磨性，較好的韌性。 （二調質鋼組織特點（二調質鋼組織特點 調質后得到回火索氏體，其特點是：調質后得到回火索氏體，其特點是： 1.1.鐵素體基體上均勻分布的粒狀碳化物，起彌散鐵素體基體上均勻分布的粒狀碳化物，起彌散強化，溶入基體的碳與合金元素起固溶強化，這強化，溶入基體的碳與合金元素起固溶強化，這樣保證了高強度；樣保證了高強度； 2.2.鐵素體基體上均勻分布的粒狀碳化物，組織均鐵素體基體上均勻分布的粒狀碳化

25、物，組織均勻，保證良好的塑性、韌性；勻，保證良好的塑性、韌性； 3. 3. 由淬火馬氏體轉變來的鐵素體，晶粒細小，使由淬火馬氏體轉變來的鐵素體，晶粒細小，使得韌脆轉變溫度低。得韌脆轉變溫度低。 以上組織特點使調質鋼具有強度、塑性和以上組織特點使調質鋼具有強度、塑性和韌性的良好配合韌性的良好配合二、調質鋼化學成分二、調質鋼化學成分 中碳：中碳：0.3-0.5%C0.3-0.5%C 合金元素作用：合金元素作用： 提高淬透性提高淬透性: : MnMn、SiSi、CrCr、Ni Ni 、Mo Mo 、 B B 固溶強化固溶強化: : MnMn、SiSi、 CrCr、Ni Ni 、Mo Mo 細化晶粒細

26、化晶粒: Ti: Ti、V V、W W、MoMo 防止第二類回火脆性防止第二類回火脆性: : 0.3-0.5%W 0.3-0.5%W、0.3-0.3-0.5%Mo 0.5%Mo 調質件冷卻輪）調質件冷卻輪）破碎機主軸破碎機主軸三、常用調質鋼三、常用調質鋼1. 1. 低淬透性低淬透性 4545，45Mn245Mn2，35SiMn35SiMn，40MnB40MnB，40MnVB40MnVB，40Cr40Cr2. 2. 中淬透性中淬透性 38CrSi38CrSi，35CrMo35CrMo，40CrMn40CrMn，30CrMnSi30CrMnSi，40CrNi40CrNi，38CrMoAl38CrM

27、oAl3. 3. 高淬透性高淬透性 37SiMn2MoVA37SiMn2MoVA，37CrNi37CrNi，40CrMnMo40CrMnMo，40CrNiMoA40CrNiMoA，45CrNiMoVA45CrNiMoVA，25Cr2NI4WA25Cr2NI4WA等等注：根據(jù)淬火回火鋼的力學性能相似規(guī)律，同一級別淬透注：根據(jù)淬火回火鋼的力學性能相似規(guī)律，同一級別淬透性的鋼種可以相互替代。性的鋼種可以相互替代。四、典型調質鋼介紹四、典型調質鋼介紹 調質鋼中最常用的有調質鋼中最常用的有45，40Cr，35CrMo，40CrNiMoA等等45鋼鋼 有好的強度和韌性的配合，但淬透性低，有好的強度和韌性的

28、配合，但淬透性低，水中淬火易裂，直徑超過水中淬火易裂，直徑超過80mm，一般不，一般不用它。用它。 45鋼適合表面淬火，代替部分滲碳件鋼適合表面淬火，代替部分滲碳件 運用：中小型零件，如小型齒輪、軸、螺運用：中小型零件，如小型齒輪、軸、螺栓等。栓等。o40Cro 最常用的合金最常用的合金調質鋼淬透性好于調質鋼淬透性好于45鋼。鋼。o 用于制造中等用于制造中等負荷及中等速度工負荷及中等速度工作的零件，如：汽作的零件，如：汽車轉向節(jié)，齒輪，車轉向節(jié)，齒輪，蝸桿，軸等。蝸桿，軸等。汽車轉向節(jié)汽車轉向節(jié)o35CrMoo 具有較好的淬具有較好的淬透性，高的屈服強度，透性，高的屈服強度，疲勞強度和沖擊韌性

29、疲勞強度和沖擊韌性用于受沖擊，振動，用于受沖擊，振動，彎曲，扭轉的零件。彎曲，扭轉的零件。o o 用于制造：車軸，用于制造：車軸，大電機軸，錘桿，汽大電機軸，錘桿，汽輪機主軸，工作溫度輪機主軸，工作溫度高的螺栓和螺母。高的螺栓和螺母。汽輪機汽輪機o40CrNiMoAo 高強度，高韌高強度，高韌性，高淬透性。用性，高淬透性。用于制作高強度，高于制作高強度，高韌性的大尺寸重要韌性的大尺寸重要零件。零件。o如：重型機械中的如：重型機械中的高負荷軸類，直徑高負荷軸類，直徑大于大于250mm的汽的汽輪機軸和葉片，高輪機軸和葉片，高負荷傳動件，曲軸負荷傳動件，曲軸等。等。某軍艦汽輪機主軸某軍艦汽輪機主軸五

30、、調質鋼的熱處理五、調質鋼的熱處理1. 1. 預處理預處理對珠光體型鋼：對珠光體型鋼： 熱加工后的組織是鐵素體和細片狀珠光熱加工后的組織是鐵素體和細片狀珠光體的，應加熱到體的，應加熱到Ac3Ac3以上正火或完全退火，以上正火或完全退火，以細化晶粒，減輕帶狀程度，改善鋼的切削以細化晶粒，減輕帶狀程度，改善鋼的切削加工性能。加工性能。對馬氏體型鋼：對馬氏體型鋼： 熱加工后的組織出現(xiàn)馬氏體，應正火熱加工后的組織出現(xiàn)馬氏體，應正火高溫回火，以降低硬度，便于切削加工。高溫回火，以降低硬度，便于切削加工。淬火高溫回火淬火高溫回火淬火：淬火：Ac3以上，油淬。以上，油淬。回火：回火：500-650，獲得，獲

31、得回火索氏體，但應注意第回火索氏體，但應注意第二類回火脆性。二類回火脆性。 45#45#調質處理后調質處理后的回火索氏體的回火索氏體 有時為了獲得高強度，調質有時為了獲得高強度，調質鋼也可進行低溫鋼也可進行低溫200-250） 回火，適當犧牲塑回火，適當犧牲塑性、韌性，獲得回火馬氏體。性、韌性，獲得回火馬氏體。2 2、最終熱處理、最終熱處理六、調質鋼的發(fā)展動向六、調質鋼的發(fā)展動向（一低碳馬氏體鋼（一低碳馬氏體鋼 1.調質鋼熱處理后性能的缺點調質鋼熱處理后性能的缺點 （1淬火高溫回火淬火高溫回火S回）回） 塑性、韌性的提高犧牲了強度。塑性、韌性的提高犧牲了強度。 （2淬火低溫回火淬火低溫回火M回

32、）回） 強度的提高犧牲了韌性。強度的提高犧牲了韌性。 2.低碳馬氏體鋼解決了上述一對矛盾）低碳馬氏體鋼解決了上述一對矛盾） 低碳馬氏體鋼是低碳合金鋼，淬火后獲得低碳馬氏體鋼是低碳合金鋼，淬火后獲得組織為：組織為： M板板條間相界板板條間相界A薄膜板條內部自回火薄膜板條內部自回火或低溫回火析出的均勻分布的細小碳化物或低溫回火析出的均勻分布的細小碳化物 這種組織實現(xiàn)了鋼的強度、塑性和韌性的最佳配合，比調質鋼熱處理這種組織實現(xiàn)了鋼的強度、塑性和韌性的最佳配合，比調質鋼熱處理后具有更優(yōu)越的綜合力學性能。后具有更優(yōu)越的綜合力學性能。3.3.代表牌號代表牌號 15MnVB，20CrMnTi，20SiMn2

33、MoVA，18Cr2Ni4WA 用低碳馬氏體鋼代替調質鋼用低碳馬氏體鋼代替調質鋼40Cr，40CrNi等可大等可大幅度降低構件的重量，改善產品工藝性能切削，焊接幅度降低構件的重量，改善產品工藝性能切削，焊接等），提高產品質量、可靠性及使用壽命。等），提高產品質量、可靠性及使用壽命。 是機械制造行業(yè)中調質鋼的一個重要分支。是機械制造行業(yè)中調質鋼的一個重要分支。（二中碳微合金非調質鋼（二中碳微合金非調質鋼1. 中碳微合金非調質鋼：是調質零件用鋼的一種新型鋼種。中碳微合金非調質鋼：是調質零件用鋼的一種新型鋼種。 優(yōu)點：在鍛造熱軋后直接加工成零件，就可以達到強度韌性的要求，優(yōu)點：在鍛造熱軋后直接加工成

34、零件，就可以達到強度韌性的要求， 省去了調質處理及熱處理變形校直等工序，工序簡單，節(jié)省成本，節(jié)約能省去了調質處理及熱處理變形校直等工序，工序簡單，節(jié)省成本，節(jié)約能源。源。2.合金化特點合金化特點 （1中碳合金鋼，中碳合金鋼，Mn固溶強化；固溶強化； （2加微量元素：加微量元素：V，Ti，Nb 細化晶粒，沉淀強化；細化晶粒，沉淀強化； （3加加S，Pb改善切削加工性能；改善切削加工性能；3. 組織：組織：FP 如果在高強韌性非調質鋼適當降低碳含量并再添加如果在高強韌性非調質鋼適當降低碳含量并再添加Cr、Mo、B， 便可獲得便可獲得B或或M組織。組織。4. 牌號、性能和用途牌號、性能和用途 45M

35、nV，42MnNbV，35MnVS等等 這種鋼強度較高，可達這種鋼強度較高，可達900MPa，但韌性較差。一般用在非重要的構件。，但韌性較差。一般用在非重要的構件。第四節(jié)第四節(jié) 彈簧鋼彈簧鋼 彈簧的主要作用：彈簧的主要作用： 1.吸收沖擊能量，吸收沖擊能量，緩和機器的振動和緩和機器的振動和沖擊作用；沖擊作用； 2. 儲存能量，使儲存能量，使機件完成事先規(guī)定機件完成事先規(guī)定的動作，保證機器的動作，保證機器和儀表的正常工作。和儀表的正常工作。汽車板簧，連接車輪和車架，汽車板簧，連接車輪和車架，承受車廂的自重和載重，并承受車廂的自重和載重，并承受由于路面不平引起的沖擊承受由于路面不平引起的沖擊一、對

36、彈簧組織性能的要求一、對彈簧組織性能的要求 1.組織組織 回火屈氏體?；鼗鹎象w。 2.性能性能 高的彈性極限；高的彈性極限； 高的屈服強度；高的屈服強度； 高的疲勞強度；高的疲勞強度； 良好的加工性，有良好的加工性，有利成型；利成型； 某些條件下，具有某些條件下，具有良好的耐熱性和耐良好的耐熱性和耐蝕性。蝕性。二、彈簧鋼的化學成分二、彈簧鋼的化學成分 1.碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼 含碳量：含碳量：0.6-0.9，接近共析點，接近共析點 2.合金彈簧鋼合金彈簧鋼 含碳量：含碳量：0.45-0.7，接近共析點，這是由于合，接近共析點，這是由于合金元素使共析點左移的結果金元素使共析點左移的結果 主加合

37、金元素：主加合金元素：Si、MnCr） 輔加合金元素：輔加合金元素：Mo、W、V等等 主要作用主要作用 （1提高淬透性：提高淬透性：Si、MnCr） （2提高回火穩(wěn)定性：提高回火穩(wěn)定性： Mo、W、V （還可以降低（還可以降低Si的脫碳敏感性）的脫碳敏感性）三、常用彈簧鋼及熱處理三、常用彈簧鋼及熱處理（一常用彈簧鋼（一常用彈簧鋼 1. 碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼 代表鋼種：代表鋼種：65鋼鋼 特點：淬透性差，適用制作小截面彈簧，冷成形制特點：淬透性差，適用制作小截面彈簧，冷成形制造。造。 2. 合金彈簧鋼合金彈簧鋼 代表鋼種：代表鋼種：65Mn，60Si2Mn，50CrVA，60CrMnBA 特點：

38、較好的強度、硬度、淬透性，制造較尺寸的特點：較好的強度、硬度、淬透性，制造較尺寸的彈簧。彈簧。常用彈簧鋼常用彈簧鋼（二彈簧鋼的熱處理（二彈簧鋼的熱處理 彈簧按加工方法分為熱成形與冷彈簧按加工方法分為熱成形與冷成形兩大類：成形兩大類： 冷成型彈簧：先進行冷變形使鋼冷成型彈簧：先進行冷變形使鋼具有一定性能之后再制作成一定具有一定性能之后再制作成一定形狀彈簧。形狀彈簧。 冷拔冷拔繞簧冷成型）繞簧冷成型）定型處定型處理（理（ 250-300250-300去應力、穩(wěn)定尺去應力、穩(wěn)定尺寸）寸） 磨端面磨端面 噴丸噴丸第二次第二次去應力退火去應力退火發(fā)藍。發(fā)藍。 用于直徑小于用于直徑小于10mm10mm彈簧

39、。彈簧。 熱成型彈簧：熱成型彈簧： 熱成型熱成型淬火淬火+ +中溫回火中溫回火噴丸噴丸 使用狀態(tài)下的組織：使用狀態(tài)下的組織：T T回回 用于大截面彈簧用于大截面彈簧(10mm)(10mm) 彈簧的彎曲、扭轉應力在表面彈簧的彎曲、扭轉應力在表面最大，因此表面狀態(tài)非常重要，最大，因此表面狀態(tài)非常重要，彈簧熱處理后，一般要進行噴丸彈簧熱處理后，一般要進行噴丸強化使表面產生殘余壓應力來提強化使表面產生殘余壓應力來提高疲勞強度。高疲勞強度。大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧6565鋼淬火中溫回火組織鋼淬火中溫回火組織（1 165Mn65Mn和和60Si2Mn60Si2Mn等等 用于制造截面尺用于制造截面尺寸較大的

40、彈簧。用寸較大的彈簧。用SiSi、MnMn的復合合金化，其的復合合金化，其性能又高于單用性能又高于單用MnMn的的好，這類鋼主要用于好，這類鋼主要用于汽車、拖拉機和機車汽車、拖拉機和機車上的板簧和螺旋彈簧上的板簧和螺旋彈簧等。等。（三常用合金彈簧鋼舉例（三常用合金彈簧鋼舉例（250CrVA Cr和和V的復合加入，不僅提高彈簧的復合加入，不僅提高彈簧鋼的淬透性，而且有較高的高溫強度、鋼的淬透性，而且有較高的高溫強度、韌性和較好的熱處理工藝性能。韌性和較好的熱處理工藝性能。 這類鋼可用于制造這類鋼可用于制造350-400下承受重下承受重載的大型彈簧，如閥門彈簧、高速柴油載的大型彈簧，如閥門彈簧、高

41、速柴油機的汽門彈簧等。機的汽門彈簧等。 彈簧鋼除制作彈簧外，還可以制造耐彈簧鋼除制作彈簧外，還可以制造耐磨，耐沖擊的工模具。磨，耐沖擊的工模具。第五節(jié)第五節(jié) 滾動軸承鋼滾動軸承鋼圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承自動調心球軸承自動調心球軸承一、滾動軸承鋼的工作環(huán)境及性能要求一、滾動軸承鋼的工作環(huán)境及性能要求 用于制造軸承套圈和滾動用于制造軸承套圈和滾動體的專用鋼種。體的專用鋼種。 滾動軸承通常由內套、外套、滾動軸承通常由內套、外套、滾動體如滾珠、滾輪、滾針滾動體如滾珠、滾輪、滾針和保持架四部分組成。其中除和保持架四部分組成。其中除保持架用低碳鋼薄板沖制而成，保持架用低碳鋼薄板沖制而成，其余三個部分均由軸

42、承鋼制造。其余三個部分均由軸承鋼制造。 （一軸承工作環(huán)境特點（一軸承工作環(huán)境特點 軸承滾動時，內套和滾珠發(fā)軸承滾動時，內套和滾珠發(fā)生轉動和滾動生轉動和滾動1.1.周期性的負荷滾動軸承內、周期性的負荷滾動軸承內、外套圈與滾動體之間，呈點外套圈與滾動體之間，呈點或線接觸，造成局部壓應力或線接觸，造成局部壓應力很大，高達很大，高達1800MPa-1800MPa-5000MPa5000MPa）。）。2.2.除滾動外，滾珠還有滑動，存除滾動外，滾珠還有滑動，存在摩擦。在摩擦。3.3.與水，潤滑劑接觸，受腐蝕。與水，潤滑劑接觸，受腐蝕。4.4.某些情況下，還受沖擊。某些情況下，還受沖擊。（二軸承的失效形式

43、（二軸承的失效形式o疲勞剝落疲勞剝落o磨損磨損o破裂破裂o銹蝕銹蝕滾針軸承滾針軸承滾柱軸承滾柱軸承滾珠軸承滾珠軸承大型軸承大型軸承（三軸承性能要求（三軸承性能要求 1.高的接觸疲勞強度和屈服強度高的接觸疲勞強度和屈服強度 2.高而均勻的硬度和耐磨性高而均勻的硬度和耐磨性 3.適當?shù)捻g性適當?shù)捻g性 4.適當?shù)哪臀g性適當?shù)哪臀g性二、二、 軸承鋼的化學成分和冶金質量軸承鋼的化學成分和冶金質量（一化學成分（一化學成分1. 高碳高碳 0.95-1.15 保證硬度保證硬度2. 加入加入Cr，Si，Mn Cr：0.4-1.65，最常用，提高淬透性，形成合，最常用，提高淬透性，形成合金滲碳體金滲碳體Fe，Cr

44、3C，提高耐磨性和接觸疲勞，提高耐磨性和接觸疲勞抗力，提高耐蝕性抗力，提高耐蝕性 Si，Mn：提高淬透性：提高淬透性 Si還可以提高回火穩(wěn)定性還可以提高回火穩(wěn)定性（二冶金質量（二冶金質量 由于滾動軸承鋼的性能要求很嚴格，特由于滾動軸承鋼的性能要求很嚴格，特別是重要場合使用的軸承。別是重要場合使用的軸承。 為提高使用壽命，對原材料的冶金質量要為提高使用壽命，對原材料的冶金質量要求很嚴格，盡量降低鋼中非金屬夾雜物，提求很嚴格，盡量降低鋼中非金屬夾雜物，提高純凈度。高純凈度。 另外還要求軸承鋼原始組織無縮孔，并要另外還要求軸承鋼原始組織無縮孔，并要嚴格控制疏松組織和改善碳化物不均勻性。嚴格控制疏松組

45、織和改善碳化物不均勻性。1.1.鋼中夾雜物對性能影響鋼中夾雜物對性能影響 夾雜物對軸承的接觸疲勞性能影響很大，夾雜物對軸承的接觸疲勞性能影響很大，鋼中夾雜物可以形成應力集中，形成疲勞裂鋼中夾雜物可以形成應力集中，形成疲勞裂紋源。紋源。鋼中的鋼中的MnS夾雜夾雜鋼中氧化物夾雜鋼中氧化物夾雜2.2.組織均勻性影響組織均勻性影響o由于軸承鋼是高碳鋼，鋼中碳化物多，易形成由于軸承鋼是高碳鋼，鋼中碳化物多，易形成不均勻的碳化物分布。不均勻的碳化物分布。o不均勻的碳化物分布通常通過球化退火工藝調不均勻的碳化物分布通常通過球化退火工藝調整在淬火前進行）。整在淬火前進行）。o 目的：獲得均勻的細片狀珠光體，使

46、在后目的：獲得均勻的細片狀珠光體，使在后續(xù)淬火時，碳化物易于溶解于奧氏體中，使奧續(xù)淬火時，碳化物易于溶解于奧氏體中，使奧氏體有較高的合金度，成分均勻，保證淬透性氏體有較高的合金度，成分均勻，保證淬透性和淬硬性及淬火組織的均勻性，使回火后得到和淬硬性及淬火組織的均勻性，使回火后得到最佳的力學性能。最佳的力學性能。三、常用軸承鋼及熱處理三、常用軸承鋼及熱處理（一（一CrCr軸承鋼及熱處理軸承鋼及熱處理1. Cr軸承鋼代表鋼種 GCr15，GCr9SiMn，GCr15SiMn 其中GCr15使用最廣泛，使用量占軸承鋼的絕大部分。由于淬透性不是很高，因此多用于制造中小型軸承。GCr15軸承軸承球化退火

47、球化退火目的：為得到粒目的：為得到粒狀，分布均勻的狀，分布均勻的珠光體，為淬火珠光體，為淬火做組織準備做組織準備2. Cr2. Cr軸承鋼的熱處理軸承鋼的熱處理（1 1預處理預處理GCr15正常鍛后空冷組織正常鍛后空冷組織GCr15球化退火組織球化退火組織GCr15非正常鍛后空冷組織非正常鍛后空冷組織（2 2最終熱處理最終熱處理 淬火淬火 淬火溫度：淬火溫度：840左右左右 溫度過低，碳化物溶解不足，淬透性淬硬性差；溫度過低，碳化物溶解不足，淬透性淬硬性差； 溫度過高，易出現(xiàn)過熱組織溫度過高，易出現(xiàn)過熱組織 淬火組織：隱針馬氏體碳化物殘余奧氏體淬火組織：隱針馬氏體碳化物殘余奧氏體 回火：回火：

48、 低回火，低回火， 1605 回火組織：回火馬氏體均勻分布的細粒狀碳化物少量殘余奧氏體回火組織：回火馬氏體均勻分布的細粒狀碳化物少量殘余奧氏體 硬度：硬度：61-65HRC Gr15正常的淬火、回火組正常的淬火、回火組織：織： 回火馬氏體未溶碳化物回火馬氏體未溶碳化物顆粒少量殘余奧氏體；顆粒少量殘余奧氏體； 黑區(qū)為黑區(qū)為 回火隱針馬氏體回火隱針馬氏體 亮區(qū)為亮區(qū)為 回火細小的針狀馬回火細小的針狀馬 氏體少量殘余奧氏體氏體少量殘余奧氏體 白色小顆粒為碳化物白色小顆粒為碳化物GCr15 850淬火，淬火，160回火回火（二其他軸承鋼（二其他軸承鋼1. 1. 無無CrCr軸承鋼軸承鋼 為節(jié)約為節(jié)約C

49、rCr而開發(fā)的軸承鋼：而開發(fā)的軸承鋼： GSiMnVGSiMnV，GMnMoVGMnMoV，GSiMnMoVGSiMnMoV 利用合金元素共同作用，使此類鋼有較好利用合金元素共同作用，使此類鋼有較好的淬透性，高硬度，耐磨性，接觸疲勞抗力的淬透性，高硬度，耐磨性，接觸疲勞抗力和韌性，可替代和韌性，可替代GCr15GCr15 軋鋼機械、礦山挖掘機械、建筑機械等一些受軋鋼機械、礦山挖掘機械、建筑機械等一些受沖擊負荷較大的機械使用的軸承，不僅要求其表面沖擊負荷較大的機械使用的軸承，不僅要求其表面硬度高、耐磨性好，具有較高的接觸疲勞強度，還硬度高、耐磨性好，具有較高的接觸疲勞強度，還要求心部有一定的韌性

50、、足夠的強度和硬度。因而要求心部有一定的韌性、足夠的強度和硬度。因而也可以選用滲碳鋼制造。也可以選用滲碳鋼制造。 滲碳軸承鋼，采用合金結構鋼的牌號表示方法，另滲碳軸承鋼，采用合金結構鋼的牌號表示方法，另在牌號頭部加符號在牌號頭部加符號“G”。例如：。例如：“G20CrNiMo”。特級優(yōu)質滲碳軸承鋼，在牌號尾部加特級優(yōu)質滲碳軸承鋼，在牌號尾部加“A” ，例如：，例如：“G20CrNiMoA”。2. 2. 滲碳軸承鋼滲碳軸承鋼l可用于制造軸承鋼的滲碳鋼，如可用于制造軸承鋼的滲碳鋼，如20Mn20Mn、20NiMo20NiMo、12Cr2Ni4A12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A20Cr2Ni4

51、A、20Cr2Mn2MoA20Cr2Mn2MoA等，等，l 并發(fā)展了一些新鋼種，如并發(fā)展了一些新鋼種，如G10CrNi3MoG10CrNi3Mo、G20CrMoG20CrMo、 G20CrNiMoG20CrNiMo、 G20Cr2Mn2MoG20Cr2Mn2Mo、G20CrNi2MoG20CrNi2Mo及及G20Cr2Ni4G20Cr2Ni4等。等。 l用滲碳軸承鋼制造軸承，加工工藝性能好，可以采用滲碳軸承鋼制造軸承，加工工藝性能好，可以采用冷沖壓技術，提高材料的利用率，再經滲碳、淬用冷沖壓技術，提高材料的利用率，再經滲碳、淬火及回火處理后，在零件的表面形成有利的殘余壓火及回火處理后，在零件的

52、表面形成有利的殘余壓應力，提高軸承的使用壽命。應力，提高軸承的使用壽命。3. 3. 不銹軸承鋼不銹軸承鋼 對于在酸、堿、鹽等腐蝕介質中使用的軸對于在酸、堿、鹽等腐蝕介質中使用的軸承，要求具有良好的化學穩(wěn)定性，故而常采承，要求具有良好的化學穩(wěn)定性，故而常采用高碳高鉻不銹鋼制造，如用高碳高鉻不銹鋼制造，如9Cr18等。等。4. 4. 高溫軸承鋼高溫軸承鋼 高溫軸承鋼：燃汽輪機、航空及航天工業(yè)用軸承的高溫軸承鋼：燃汽輪機、航空及航天工業(yè)用軸承的工作溫度已超過工作溫度已超過300300以上，因此對所用軸承的材以上，因此對所用軸承的材料要求有足夠的高溫硬度、高溫強度、耐磨性、抗料要求有足夠的高溫硬度、高

53、溫強度、耐磨性、抗氧化性及一定的腐蝕性能、良好的尺寸穩(wěn)定性和高氧化性及一定的腐蝕性能、良好的尺寸穩(wěn)定性和高溫下的壽命。溫下的壽命。 GCr15GCr15軸承鋼的最高工作溫度不超過軸承鋼的最高工作溫度不超過180180，含抗，含抗回火穩(wěn)定性元素回火穩(wěn)定性元素SiSi、MoMo、V V、AlAl的低合金軸承鋼的的低合金軸承鋼的工作溫度也不能超過工作溫度也不能超過260260。因此在更高溫度下使。因此在更高溫度下使用的軸承必須采用高溫軸承鋼。用的軸承必須采用高溫軸承鋼。超高溫軸承超高溫軸承高溫、耐腐蝕、自潤滑軸承高溫、耐腐蝕、自潤滑軸承u常用的高溫軸承鋼常用的高溫軸承鋼u Cr4Mo4VCr4Mo4

54、V、Cr14Mo4Cr14Mo4、Cr15Mo4Cr15Mo4、GCr18MoGCr18Mo、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2等。這類鋼的成分特點是含有大量的等。這類鋼的成分特點是含有大量的W W、MoMo、CrCr、V V等碳化物形成元素，淬火后可獲得高合金化的高等碳化物形成元素，淬火后可獲得高合金化的高碳馬氏體，具有良好的回火穩(wěn)定性，并在高溫回火后碳馬氏體，具有良好的回火穩(wěn)定性，并在高溫回火后產生二次硬化現(xiàn)象，能在高溫下保持高硬度、高耐磨產生二次硬化現(xiàn)象，能在高溫下保持高硬度、高耐磨性和良好的接觸疲勞強度。性和良好的接觸疲勞強度。 uCr4Mo4VCr4Mo4V鋼是航空發(fā)動機上最常

55、用的高溫軸承鋼。鋼是航空發(fā)動機上最常用的高溫軸承鋼。u 在熱處理和性能上具有高速鋼的特點，但含合金在熱處理和性能上具有高速鋼的特點，但含合金元素含量略少，故高溫硬度不如高速鋼，但這種鋼的元素含量略少，故高溫硬度不如高速鋼，但這種鋼的加工性能好于高速鋼。加工性能好于高速鋼。 超高強度鋼是上世紀超高強度鋼是上世紀4040年代以來發(fā)展起來的新鋼種。超高年代以來發(fā)展起來的新鋼種。超高強度鋼最先是為了滿足飛機結構件上需要的具有高比強度強度鋼最先是為了滿足飛機結構件上需要的具有高比強度強度強度/ /密度的材料而研究的。為了提高飛機的飛行速度，密度的材料而研究的。為了提高飛機的飛行速度，要求飛機的結構材料具

56、有更高比強度，以便減輕重量。要求飛機的結構材料具有更高比強度，以便減輕重量。 AlAl合金的比重為鋼的合金的比重為鋼的1/31/3，AlAl合金的強度極限已達到合金的強度極限已達到500500600MPa600MPa，這就要求鋼的強度提高到，這就要求鋼的強度提高到150015001800MPa1800MPa以上才能以上才能與與AlAl合金匹配。所以一般鋼的強度必須達到合金匹配。所以一般鋼的強度必須達到1500MPa1500MPa的超高的超高強度才能在飛機獲得廣泛應用。例如火箭發(fā)動機外殼，飛機強度才能在飛機獲得廣泛應用。例如火箭發(fā)動機外殼，飛機的起落架、機身骨架，高壓容器以及常規(guī)武器等。的起落架

57、、機身骨架，高壓容器以及常規(guī)武器等。 一般認為超高強度是指：一般認為超高強度是指：ss1400MPa 1400MPa ， b b 1500MPa1500MPa第六節(jié)第六節(jié) 超高強度鋼超高強度鋼 按成分和使用性能不同超高強度鋼可分：按成分和使用性能不同超高強度鋼可分： 低合金中碳低合金中碳M M型超高強度鋼型超高強度鋼 中合金低碳中合金低碳M M型超高強度鋼型超高強度鋼 中合金中碳二次硬化型超高強度鋼中合金中碳二次硬化型超高強度鋼 高合金超低碳高合金超低碳M M時效型超高強度鋼時效型超高強度鋼 沉淀硬化超高強度不銹鋼在不銹鋼中介紹）沉淀硬化超高強度不銹鋼在不銹鋼中介紹）（一性能要求（一性能要求

58、1. 高的強度高的強度 b 1500MPa 2. 合適的塑性合適的塑性 8 3. 一定的韌性一定的韌性 ak80 J/cm2 4. 高的疲勞強度高的疲勞強度 5. 良好的焊接性能良好的焊接性能 為保證合適的塑性、一定的韌性，低的缺口敏感為保證合適的塑性、一定的韌性，低的缺口敏感性，高的疲勞強度，良好的焊接性能。采取真空性，高的疲勞強度，良好的焊接性能。采取真空熔煉、真空熱處理；盡量降低熔煉、真空熱處理；盡量降低C含量。含量。一、低合金中碳一、低合金中碳M M型超高強度鋼型超高強度鋼（二合金化特點（二合金化特點 低合金中碳低合金中碳MM型超高強度鋼的強度為型超高強度鋼的強度為1500150020

59、00MPa2000MPa，是，是由調質鋼發(fā)展起來的。不同點，調質鋼是淬火由調質鋼發(fā)展起來的。不同點，調質鋼是淬火+ +高溫回火；高溫回火；這類鋼是淬火這類鋼是淬火+ +低溫回火，組織為回火低溫回火，組織為回火MM或下貝氏體?；蛳仑愂象w。 1. 1. 合金化特點合金化特點 （1 1C C含量含量 含含C C量對鋼的性能影響非常大，隨著含量對鋼的性能影響非常大，隨著含C C量增加鋼的強度量增加鋼的強度隨之增加；但塑性、韌性下降，工藝性能也隨之惡化。隨之增加；但塑性、韌性下降，工藝性能也隨之惡化。因此為了使鋼具有超高強度，而又具有良好塑性、韌性，因此為了使鋼具有超高強度，而又具有良好塑性、韌性，根據(jù)

60、經驗及有關計算含碳量應控制在根據(jù)經驗及有關計算含碳量應控制在0.3 0.3 0.50.5范圍。范圍。 提高淬透性元素提高淬透性元素 碳對強度的貢獻碳對強度的貢獻,必須保證零件截面完全淬透必須保證零件截面完全淬透,才能使零才能使零件截面得到回火件截面得到回火M,碳的作用才能發(fā)揮。碳的作用才能發(fā)揮。 加入提高淬透性元素：加入提高淬透性元素：Si、Mn、Cr、Ni、Mo 提高回火穩(wěn)定性元素提高回火穩(wěn)定性元素 Si是提高回火穩(wěn)定性最有效的元素將第一類回火脆是提高回火穩(wěn)定性最有效的元素將第一類回火脆性溫度從性溫度從250提高到提高到350 ）,其次是碳化物形成元其次是碳化物形成元素。回火穩(wěn)定性的提高，可