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chd第3章机械制造结构钢
某军舰汽轮机主轴
Chapter 3 机械制造结构钢
齿轮
曲轴
汽车万向节
连杆
Chapter 3 机械制造结构钢i > 40Cr
40CrNiMo > 40CrNi > 40Cr
40CrNiMo > 40CrNi > 40Cr
40CrNi > 40Cr > 40CrNiMo
思考：以Mn代Ni，在性能上有什么差别？
3、调质钢强韧化工艺的发展
正确
认识
性能
指标
AK是一次大能量冲击性能指标，
小能量多冲条件下工作的，很难正确
反映。有些重要零件应以断裂韧度KIC
来衡量。
由于服役条件差异，钢最佳综合性
能也不一定都是高温回火态好。零件
在承受冲击能量大时，钢强度应低些，
塑性和韧度宜高些；冲击能量较小时，
强度应高些。以达最佳配合。
综合
强化
工艺
如复合热处理，即热处理强化、表面
处理及形变强化工艺结合起来。如汽车转
向节园角处进行高频淬火处理后，疲劳寿
命提高了50倍
冷变
形
锻造
余热
淬火
如滚压、喷丸等冷变形方法的效果也比
较好, 能提高零件寿命
既能节约能源、简化工序，又能细化组
织，提高零件的强韧性。如柴油机连杆，
已普遍采用锻造余热淬火工艺
微合金非调质钢
一、 微合金元素对强韧化的贡献
非调钢组织：主要是F+P+弥散析出K。
主要强化作用：细化组织和相间沉淀。
微合金化元素： Ti、Nb、V 、N等元素，
V是主要的。
多元适量，复合加入：Nb-V-N和Ti-V等—
主要贡献是细化组织。
二、 获得最佳强韧化的工艺因素
相间
析出
沉淀强化
细化组织
工艺参数
是关键
细化组织和沉
淀析出要协调
控制轧制
控制冷却
决定各种强化机制的效果
三、 组织因素对强韧性贡献的大小
间隙型碳氮化合物沉淀析出的强化量
一般认为可提高150~400 MPa，甚至可达
到600 MPa。
细化组织强化量大约在50 ~ 300 MPa，
脆化矢量为- ℃/ MPa。
其它强化机制都不同程度地降低韧度
C、N原子的固溶强化，其脆化矢量分别
℃/ MPa、℃/ MPa；
Mn和Cr元素的脆化矢量为零；
℃/ MPa。
铁素体中固溶C、N量极小，Mn和Si固溶
量有限。所以固溶强化相对是较小的。
在强化机制上，不同的成分和工艺是不同
的，所以使钢的组织、性能也有很大的差异。
Mn对非调质钢韧性的影响
V、Ti、Nb对 强度的影响
四 非调质钢的优化设计
通过合适的成分配比和工艺控制可达到同时提高
强度和韧度的目的。
+
CU为冲击韧性,Rm为抗拉强度,D是珠光体片间距,fp是珠光体
体积分数,dr为奥氏体晶粒大小, △Rmp为析出强化增量
牌号
C
Si
Mn
Cr
V
Nb
Ti
其他
27MnSiVS6(德)





S1000(法)






Mo
30ΧΓΦΤ(俄)




≤
≤
1524MoV(美)




Mo
NC33HFB(日)






AHF50B(日)
~
~
~
~
45VNbN(中)






复合微合金化非调质钢典型成分
弹簧钢
一、弹簧的服役条件及性能要求
弹簧功能
储能减振
弹簧类型
板簧，螺簧；
压簧、拉簧和扭簧等
典型的螺旋弹簧及板簧
压缩螺簧
拉伸螺簧
扭转螺簧
单板弹簧
椭圆板簧
叠形板簧
卡簧（圈）基本形状
碟形弹簧截面
扭杆弹簧
a)实芯扭杆b)串联式扭杆
板簧
弯曲载荷
螺簧
扭转应力
疲劳破坏
弹性减退
高的弹性极限σe、屈强比σs/σb→弹性↓
高的疲劳强度σ-1 → 避免早期疲劳破坏
有足够的塑性和韧性→ 不产生脆性断裂