機(jī)械工程材料第七章(2)

1、7.3.2 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼：經(jīng)淬火加高溫回火而使用的結(jié)構(gòu)鋼組織特點(diǎn)：回火索氏體性能特點(diǎn)：綜合機(jī)械性能好 調(diào)質(zhì)鋼的工作條件及性能要求：使用調(diào)質(zhì)鋼的零件：機(jī)床主軸，曲軸，連桿工作條件：承受較大彎矩，傳遞扭矩受交變應(yīng)力，已產(chǎn)生疲勞啟動(dòng)或剎車時(shí)受沖擊與軸承配合部有磨損 調(diào)質(zhì)鋼的性能要求：高的屈服強(qiáng)度和疲勞極限良好的韌性塑性局部表面的耐磨性較好的淬透性2. 常用調(diào)質(zhì)鋼及其合金化：調(diào)質(zhì)處理低碳鋼中碳鋼高碳鋼韌性好，但強(qiáng)度過(guò)低強(qiáng)度韌性最佳配合強(qiáng)度高，但韌性偏低調(diào)質(zhì)鋼為中碳（合金）鋼，如調(diào)質(zhì)鋼為中碳（合金）鋼，如45, 40Cr, 38CrMoAl 調(diào)質(zhì)鋼合金化調(diào)質(zhì)鋼良好的綜合機(jī)械性能特點(diǎn)通過(guò)選擇中碳鋼的調(diào)制處

2、理實(shí)現(xiàn)但中碳碳素鋼滿足不了高性能零件的要求，由于：1）高的淬透性要求2）更高的整體機(jī)械性能和局部表面耐磨性的要求合金化合金化元素Cr, Mn, Ni, Si, B W, Mo, Ti, V主要提高淬透性細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性抑制回火脆比較：4540Cr38CrMoAl3. 調(diào)質(zhì)鋼的熱處理及加工工藝 工藝路線：以車床主軸（多階梯中小尺寸軸）為例。下料鍛造預(yù)備熱處理機(jī)械加工調(diào)質(zhì)局部感應(yīng)淬火磨削精加工裝配銑鍵槽承受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力；有沖擊作用；鍵槽部分有磕碰或滑動(dòng)，軸承部分摩擦，提高局部耐磨性預(yù)備熱處理：正火或完全退火改善性能（HB220)改善組織（細(xì)小S）試確定45鋼的正火溫度，指出正火后組織

3、局部感應(yīng)淬火 感應(yīng)淬火感應(yīng)淬火是一種表面強(qiáng)化處理工是一種表面強(qiáng)化處理工藝。利用感應(yīng)電流加熱工件，并藝。利用感應(yīng)電流加熱工件，并快速冷卻而在表面獲得馬氏體的快速冷卻而在表面獲得馬氏體的工藝工藝交變磁場(chǎng)交變磁場(chǎng)感應(yīng)電流感應(yīng)電流趨膚效應(yīng)趨膚效應(yīng)表面加熱表面加熱快速冷卻快速冷卻表面獲表面獲得馬氏體得馬氏體T7T7鋼感應(yīng)淬火金相組織鋼感應(yīng)淬火金相組織1000 表面回火組織1000 心部組織7.3.3 彈簧鋼彈簧類零件的使用條件及性能要求用于制造彈簧或類似彈簧性能零件的鋼種。常用零件：汽車蝶板彈簧，儀表彈簧，汽閥彈簧主要作用和使用條件間斷吸收能量緩和機(jī)械振動(dòng)和沖擊周期性儲(chǔ)存能量主要失效形式疲勞斷裂塑性變形

4、，失去彈性彈簧鋼的性能要求1）高的屈服強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和高的屈強(qiáng)比2）一定的塑性和韌性3）好的淬透性，以保持零件組織均勻性4）在高溫和腐蝕介質(zhì)下工作時(shí)，有好的環(huán)境穩(wěn)定性2. 常用彈簧鋼及其合金化彈簧鋼分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼彈簧鋼零件性能以強(qiáng)度要求為主彈簧鋼成分特點(diǎn)含碳量較高（0.50.9%)以Si、Mn為主要合金化元素以Cr、W、V為輔合金化元素討論：1.說(shuō)明含碳量較高的原因，什么條件下使用上限含量？2.合金元素Si、Mn在彈簧鋼中的作用3.Cr、W、V的作用又是什么？ 3. 彈簧鋼的熱處理及加工工藝彈簧鋼按成形方法分為冷成形和熱成形兩類1）冷成形，即強(qiáng)化后成形的彈簧（絲徑小于810mm的彈

5、簧或鋼絲）v冷成形彈簧表面質(zhì)量好v多次冷拔的鋼絲強(qiáng)度可達(dá)1600MPaA體化等溫鉛淬（450550C）獲得細(xì)小珠光體冷拔成形去應(yīng)力退火(250300 C )最終成形均勻組織直接冷拔680 C中間退火試說(shuō)明上述工藝主要步驟的選擇機(jī)制2）熱成形，即成形后強(qiáng)化的彈簧（中大型彈簧）v熱成形時(shí)材料表面會(huì)有氧化、脫碳，彈簧表面質(zhì)量不好，故增加噴丸處理v汽車板簧用60Si2Mn鋼熱成型，經(jīng)噴丸處理后使用壽命提高（35）倍A體化熱卷成形中溫回火（350450C）表面噴丸處理成品出廠余熱淬火試說(shuō)明彈簧鋼中溫回火組織及其性能7.3.4 滾動(dòng)軸承鋼主要用于制造滾動(dòng)軸承零件的鋼種。滾動(dòng)軸承由內(nèi)套、外套、滾動(dòng)體及保持架

6、組成滾動(dòng)軸承內(nèi) 套外 套滾動(dòng)體保持架軸承鋼低碳鋼沖制成形1.軸承鋼的工作條件及性能要求 工作條件和失效形式工作條件失效形式高速運(yùn)轉(zhuǎn)，受載面積小滾動(dòng)及滑動(dòng)摩擦機(jī)器震動(dòng)沖擊長(zhǎng)期工作穩(wěn)定交變載荷，接觸疲勞表面磨損擦傷沖擊變形損傷尺寸不穩(wěn)定，配合不好環(huán)境和潤(rùn)滑油腐蝕 Surface appearances of failure bearings 性能要求1）高而均勻的表面硬度（HRC61-65），提高耐磨性2）高的彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度3）良好的組織均勻性和尺寸穩(wěn)定性4）一定的耐蝕性和足夠的韌性5）好的淬透性為什么軸承鋼還要有好的淬透性？這為什么軸承鋼還要有好的淬透性？這與其失效特征有什么關(guān)系？與其失效特征有什么關(guān)系？ 高含碳量：一般為0.951.15% 2.軸承鋼及其合金化根據(jù)軸承高性能要求，軸承鋼成分要求如下：馬氏體中有足夠的碳含量鋼中有足夠的碳化物保證高硬度高耐磨性 加入Cr、Mn、Si合金化元素提高淬透性提高回火穩(wěn)定性，尺寸穩(wěn)定性強(qiáng)化F穩(wěn)定碳化物細(xì)化組織 高的接觸疲勞極限對(duì)材料中的微小缺陷敏感。高高的冶金質(zhì)量要求，的冶金質(zhì)量要求，S, P 0.02%v在軋鋼、礦山機(jī)械中受沖擊載荷較大的軸承，大型軸承也可選用滲碳鋼制造，如20NiMo, 20Cr2Ni4WA等v高溫軸承選用高合金鋼制造，如Cr4Mo4V, 9Cr18Mov軸承鋼為高碳低合金鋼，冶金質(zhì)量