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材料工程学院 Nanjing Institute of Technology 机械制造结构钢材料工程学院 Nanjing Institute of Technology 绪论钢的合金化概论工程结构钢机械制造结构钢工模具钢不锈钢耐热钢与耐热合金铸铁铝合金铜合金钛合金镁合金材料工程学院 Nanjing Institute of Technology ?用于制造轴、齿轮、紧固件、轴承等各种机械零件?汽车、机床、工程机械、电站设备?主要承受拉、压、弯、扭、冲击、疲劳应力,几种载荷同时作用; ?恒载或变载,力的方向是单向或反复; ?环境是大气、水、润滑油; ?温度: -50~100 ℃; ?强度、塑性、韧度、疲劳强度、耐磨性汽车曲轴材料工程学院 Nanjing Institute of Technology ?机械制造结构钢概述?分类?特点与合金化原则?零件工艺选择概论?整体强化态钢?调质钢?弹簧钢?滚动轴承钢?表面强化态钢?渗碳钢?氮化钢?耐磨钢材料工程学院 Nanjing Institute of Technology 机械制造结构钢的分类?按强度: Rel<700MPa 低强度钢,大多数构件钢 Rel=700~1400MPa 中强度钢,机械制造结构钢 Rel>1400MPa 超高强度,宇航/重工业?按热处理强化工艺特点: 整体强化态钢/表面强化态钢?按钢的生产工艺和用途: 调质钢、非调质钢、低碳马氏体钢、超高强度结构钢、渗碳钢、氮化钢、弹簧钢、轴承钢材料工程学院 Nanjing Institute of Technology 机械制造钢的特点与合金化?机器零件用钢的性能要求(1)具有良好的冷热加工工艺性如锻造、冲压、热处理、车、铣、刨、磨等(2)具有良好的力学性能强、塑、韧、疲劳、耐磨性等?一般为亚共析钢,低合金或中合金,优质钢或高级优质钢?零件:区分易换、不易换;重要、不重要材料工程学院 Nanjing Institute of Technology 合金元素在机械制造钢中的作用主加元素 Ni, Si, Cr, Mn (由弱到强) 主要作用: ↑淬透性和力学性能辅加元素 Mo 、W、V、B等↓过热敏感性, ↓回脆, ↑淬透性合金元素在机器零件用钢中的其他作用 1)↑回火稳定性:韧; 2)↓d:强韧 3)固溶强化:强; 4)防止第二类回火脆性:韧 5)改善切削性能< %Si <2%Mn 1~2%Cr 1~4%Ni <%Mo <%V ~%W <%Ti ≤%B 7材料工程学院 Nanjing Institute of Technology C含量与热处理工艺的选择?回火温度↑→ K长大、球化;强度、硬度↓,塑性↑, 韧性↑(一类、二类脆性) ?综合力学性能要求不高时:中碳、正火?表面要求耐磨、接触疲劳抗力→渗碳钢?轴承→轴承钢?调质、弹簧、轴承、渗碳、氮化钢、耐磨、易切削等?可以用不同钢种制造同一零件; ?同一钢种采用不同热处理制度,获得不同组织,生产不同零件; ?某一零件用某一钢种制造,热处理制度也可不同材料工程学院 Nanjing Institute of Technology ①低碳马氏体型结构钢,采用淬火+低温回火为↑耐磨性,可进行渗碳处理(实际上就是复合材料);汽车拖拉机齿轮类为代表②回火索氏体型,选择中碳钢,采用淬火+高温回火;为↑耐磨性,可进行渗氮处理或高频感应加热淬火等表面硬化工艺方法;轴类零件为典型 1、对于要求良好综合力学性能,零件选材料的途径为: 9材料工程学院 Nanjing Institute of Technology 2 、如要求更高的强度,则适当牺牲塑韧性; 可选择中碳钢,采用低温回火工艺。如低合金中碳马氏体钢农业机械较多 3 、如要求高的弹性极限和屈服强度,又要有较高的塑性和韧度,则选择中高碳钢,进行中温回火; 如弹簧钢 4 、零件要求高强度、高硬度,高接触疲劳性和一定的塑性和韧度,可用高碳钢,淬火+低温回火;如轴承钢 10