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机械结构用合金钢

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机械结构用合金钢

作者: 来源: 日期:2018/10/12 10:14:24 人气:0

机械结构用合金钢主要用于制造各种机械零件,大多需经热处理后才能使用。

1.机械结构用合金钢的分类及牌号

1)分类

按用途及热处理特点,机械结构用合金钢可分为:渗碳钢、调质钢与非调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、超高强度钢、易切削钢等。

按冶金质量的不同,可分为:优质钢,高级优质钢和特级优质钢。

2)牌号表示方法

① 合金渗碳钢、合金调质钢及合金弹簧钢 这些钢的牌号由“数字(两位)+元素符号+数字”组成(可理解为:在优质碳素结构钢钢号后加上合金元素符号及其名义含量数详见教材P104105)。

② 滚动轴承钢 常见的高碳铬轴承钢的牌号由“G+Cr+数字”组成(详见教材P105)。

2.合金渗碳钢

合金渗碳钢通常是指经渗碳、淬火、低温回火后使用的低碳合金结构钢。

1)工作条件 许多机械零件如汽车、拖拉机上的变速齿轮与内燃机上的凸轮轴、活塞销等,在工作时,表面受到强烈摩擦、磨损,同时又承受较大的交变载荷,特别是冲击载荷的作用。

2)性能要求 要求零件表面具有优异的耐磨性和高的疲劳强度,心部具有较高强度和足够的韧性;有良好的热处理工艺性能,如在高的渗碳温度下,奥氏体晶粒长大倾向小,并且具有良好的淬透性。

3)化学成分

低碳WC0.1%0.25%以保证淬火后零件心部有足够的塑性和韧性);

加入(可强化铁素体和提高淬透性的合金元素CrNiMnB等(Cr是主加元素);

加入(可形成细小难溶的碳化物,阻止晶粒长大的合金元素VTiWMo从而有利于防止渗碳层剥落及提高心部性能,并使零件渗碳后能直接淬火,简化热处理工序。特殊碳化物还可增加渗层的耐磨性)。

4)热处理工艺

预先热处理为:※低、中淬透性的渗碳钢,锻造后正火;※高淬透性的渗碳钢,锻压后空冷淬火后,再于650℃左右高温回火,以改善渗碳钢毛坯的切削加工性。

最终热处理为:渗碳后淬火和低温回火(180200℃)。

渗碳件一般热处理工序安排:

锻造  热处理   机加工  渗碳   淬火  低温回火   磨削

 

淬火回火后,合金钢渗碳件表面层组织是高碳回火马氏体和合金渗碳体或碳化物及少量的残留奥氏体,硬度可达6062HRC心部组织与钢的淬透性及零件截面尺寸有关,若心部淬透,则回火组织是低碳回火马氏体,硬度为4048 HRC;若未淬透,则为托氏体加少量低碳回火马氏体及铁素体混合组织,硬度为2540 HRC。高碳马氏体保证了表面的高硬度和耐磨性,心部的混合组织则具有足够的强度和韧性。常用的热处理方法如上一章所述。

5)常用的合金渗碳钢

① 低淬透性渗碳钢 这类钢淬透性低,水淬临界淬透直径为2035 mm心部强度不高,渗碳时晶粒易长大(特别是锰钢)。典型钢种为20Cr20MnV等。

② 中淬透性渗碳钢 这类钢油淬临界淬透直径为2560 mm渗碳过渡层比较均匀,奥氏体晶粒长大倾向小,可自渗碳温度预冷到870℃左右直接淬火。典型钢种为20CrMnTi20MnVB等。

③ 高淬透性渗碳钢 这类钢油淬临界淬透直径为100mm以上,甚至空冷也能淬成马氏体。典型钢种为20Cr2Ni418Cr2Ni4WA

常用合金渗碳钢的牌号、成分、热处理、力学性能及用途见表4-9

6)新工艺发展:近年来,生产中采用渗碳钢进行淬火、低温回火,以获得低碳马氏体组织,制造某些要求综合力学性能较高的零件(如传递动力的轴,生根的螺栓等),在某些场合下,可用以代替碳钢的调质处理。

3.合金调质钢与非调质钢