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机械制造结构钢
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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
第二页，共69页
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
第三页，共69页
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
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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
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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
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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
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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
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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：
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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
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