第四節(jié)調(diào)質(zhì)鋼

第四節(jié)調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼

是指經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后使用的碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。鋼調(diào)質(zhì)后的性能：具有高的強(qiáng)度、良好的塑性與韌性的配合，即具有良好的綜合力學(xué)性能。

在機(jī)械制造中最常用的一類鋼。如柴油機(jī)連桿和連桿螺栓及曲軸、汽車半軸、機(jī)床主軸等。1一、化學(xué)成分

WC=0.25~0.5%在相同回火溫度下，含碳量越高，硬度、強(qiáng)度也越高，但塑性和韌性降低。碳含量過(guò)低使硬度不足，過(guò)高使韌性不足。所以調(diào)質(zhì)鋼的含碳量在中碳范圍。（一）調(diào)質(zhì)鋼的含碳量合金調(diào)質(zhì)鋼中的主加元素有Cr、Ni、Mn、Si等，它們大都溶入鐵素體，使鐵素體得到強(qiáng)化，并增加鋼的淬透性。（二）調(diào)質(zhì)鋼的合金化2二、熱處理特點(diǎn)下料鍛造預(yù)備熱處理機(jī)加工（調(diào)質(zhì)）（表面局部淬火）精加工成品1、退火（合金鋼）完全退火、不完全退火和等溫退火2、正火（碳素鋼或合金元素少的鋼）3、（正火+）高溫回火（650~700℃）（合金鋼）4、調(diào)質(zhì)（對(duì)強(qiáng)度和硬度要求較低，調(diào)質(zhì)后進(jìn)行機(jī)加工，加工后不再進(jìn)行熱處理）（二）預(yù)備熱處理處理后硬度為180~200HBS，便于機(jī)加工。（一）生產(chǎn)工藝路線3調(diào)質(zhì)：淬火+高溫回火組織：回火索氏體（回火S）性能：強(qiáng)度、塑性和韌性均較高；缺口敏感性??；接觸疲勞強(qiáng)度、耐磨性較低?；鼗餝（三）調(diào)質(zhì)處理4加熱:在箱式爐（批量較?。┗蜻B續(xù)爐（大批量）中加熱到單相奧氏體（830~880℃）保溫。冷卻：碳素鋼水冷；合金鋼油冷或水淬油冷。箱式電阻爐1、淬火5回火是控制其力學(xué)性能的關(guān)鍵，一般采用500~600℃回火。回火后采用水冷、油冷（防止第二類回火脆性）或空冷。2、回火6表面局部淬火感應(yīng)淬火部位對(duì)許多零件通過(guò)調(diào)質(zhì)處理能滿足強(qiáng)韌性要求，但局部對(duì)耐磨性要求高，滿足不了耐磨性要求。對(duì)局部進(jìn)行感應(yīng)淬火。78910111213三、常用調(diào)質(zhì)鋼及性能特點(diǎn)碳素鋼力學(xué)性能不高，只適用于尺寸和負(fù)荷較小的零件合金鋼因鋼中含有合金元素，提高了其淬透性和力學(xué)性能，故適用于尺寸較大、負(fù)荷較重的零件。

各種調(diào)質(zhì)鋼的性能特點(diǎn)和用途見(jiàn)表6-6（P146~147）常用的合金調(diào)質(zhì)鋼通常包括三種系列：（一）Mn鋼、Mn-B鋼主要合金元素Mn的作用是強(qiáng)化鐵素體和增加淬透性。Si-Mn鋼的強(qiáng)度較好，但韌性和塑性較差，退火后硬度偏高。14（二）Cr鋼、Cr-Mo鋼、Cr-Mn鋼、Cr-V鋼Cr的加入主要是增加淬透性，強(qiáng)度有所提高，對(duì)塑性、韌性影響不大；42CrMo、35CrMo、40CrV鋼中的Mo、V不僅能增加淬透性，也能細(xì)化組織，防止第二類回火脆性，提高塑性和韌性；Cr-Mn鋼中同時(shí)加入Cr、Mn兩種元素，能更好的提高鋼的淬透性和強(qiáng)度。（三）Cr-Ni鋼、Cr-Ni-Mo鋼鋼中同時(shí)加入Cr、Ni兩種元素，可獲得更好的力學(xué)性能，高的強(qiáng)度、韌性和塑性，同時(shí)也有很好的淬透性，但Cr-Ni鋼有回火脆性。15四、典型零件應(yīng)用舉例1汽缸體2活塞3進(jìn)氣閥4排氣閥5連桿6曲軸7凸輪8頂桿9齒輪10齒輪213456789109內(nèi)燃機(jī)裝配動(dòng)畫(huà)內(nèi)燃機(jī)關(guān)鍵零件曲軸、連桿、連桿螺栓齒輪、凸輪軸等16（一）曲軸（１）功用：匯集所有氣缸內(nèi)燃燒氣體所做的功，以旋轉(zhuǎn)的形式輸出。1、曲軸的功用、工作條件及失效形式17斷裂、磨損Ａ.氣體壓力往復(fù)質(zhì)量慣性力，回轉(zhuǎn)離心力，容易產(chǎn)生很大的交變彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力。Ｂ.曲軸本身形狀復(fù)雜，截面變化大，應(yīng)力集中嚴(yán)重。Ｃ.軸頸表面在高比壓下高速運(yùn)動(dòng)，而且載荷時(shí)沖擊的，不容易建立穩(wěn)定的油膜。軸頸處還承受摩擦力。Ｄ.曲軸為細(xì)長(zhǎng)軸，若剛度不足，容易產(chǎn)生變形和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。（２）工作條件(受力分析)（3）失效形式18為提高耐磨性，球墨鑄鐵進(jìn)行正火或高頻淬火，鋼的要調(diào)質(zhì)，高頻淬火或氮化。軸頸表面要精磨，拋光，以防出現(xiàn)裂縫。45、球鐵40Cr、45Mn2、50Mn235CrMo、42CrMo、18Cr2Ni4WA2、材料19下料→鍛造→調(diào)質(zhì)→機(jī)加工→感應(yīng)淬火（或化學(xué)熱處理）→（滾壓）→精加工3、加工路線調(diào)質(zhì)安排在鍛造和機(jī)加工之間；機(jī)加工后對(duì)軸頸進(jìn)行感應(yīng)淬火或化學(xué)熱處理（滲氮），提高耐磨性；對(duì)過(guò)度圓角進(jìn)行滾壓提高疲勞強(qiáng)度，防止疲勞斷裂。20（二）連桿和連桿螺栓軸瓦巴氏合金襯套銅合金連桿1連桿螺栓23螺帽1、連桿的功用、工作條件性能要求：（１）功用：連接曲軸和活塞，將作用于活塞上的力傳給曲軸（２）工作條件：小端往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量慣性力，氣體壓力，擺動(dòng)慣性力。以上各力大小和方向不斷變化易引起連桿疲勞破壞。爆排進(jìn)壓連桿：大壓小拉受力分析：212、連桿的失效形式：斷裂3、連桿的結(jié)構(gòu)

連桿組包括：連桿，連桿蓋，連桿螺栓，連桿軸瓦，小端襯套。

連桿本身又分為：連桿小端，連桿桿身和連桿大端三部分。（３）性能要求：a.強(qiáng)度和剛度。b.盡量減輕連桿質(zhì)量。c.大端及小端軸承可靠，耐磨性好。d.易于制造，成本低。224、連桿材料：低速船用柴油機(jī)：選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼如45鋼

高速?gòu)?qiáng)載柴油機(jī)：選用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度合金鋼如42CrMo

中等強(qiáng)度柴油機(jī)：選用合金結(jié)構(gòu)鋼如40Cr5、連桿加工路線：

下料→鍛造→調(diào)質(zhì)→機(jī)加工236、連桿螺栓受力分析：7、連桿螺栓材料：40Cr鋼拉應(yīng)力8、連桿螺栓加工路線：9、連桿螺栓及其熱處理工藝下料→鍛造→退火（或正火）→機(jī)加工→調(diào)質(zhì)→檢驗(yàn)硬度→加工螺紋→裝配24連桿組件用材：銅合金錫基或鉛基巴氏合金40C鋼45、40Cr、42CrMo45、40Cr、42CrMo45、40Cr、42CrMo25（三）齒輪和凸輪軸1、受力特點(diǎn)：受