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机械制造结构钢
第1页，共69页，2022年，5月20日，***9分，星期四
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
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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整体强化态钢
基本
情况
整体强化态钢均承受拉、压、扭等交变应力，
大部分是整体受力；
其主要失效形式是疲劳破坏，
主要性能指标σ-1、AK、KIC等；
总体上要求良好的综合力学性能；
主要
应用
主要制造轴、杆、轴承类等机器零件，
如连杆、螺栓、主轴、半轴等；这类钢主
要有调质钢、弹簧钢、轴承钢、低碳马氏
体钢、超高强度钢等
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调质钢
组织性能特点
F基体＋均匀粒状K（回火索氏体）
组织均匀，↓裂纹的形成，↑塑性、韧性
F晶粒细小，Tk↓
化学成分
碳含量：%～%，%左右，
以保证调质处理后优良的强度和韧性的配合；
合金元素：主加Mn、Si、Cr、Ni、B等，辅加Mo、W、V
作用：↑淬透性；固溶强化；防止第二类回火脆性；↓d
力学性能指标范围
σb800~1100MPa, ~1000MPa, δ: 9~15% φ: 45~55%
αk60~120J/cm2 Tk≤-40℃
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曲轴
连杆
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淬透性原则：淬透性相同的同类调质钢，可互相代用
~%C的合金钢经调质后室温性能变化
屈服强度相同的碳钢和合金结构钢断面收缩率变化
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在机械制造工业中，调质钢是按淬透性高低来分级的
低淬透性调质钢: 45、45Mn、40Cr、35SiMn、42Mn2V等
中淬透性调质钢: 38CrSi、35CrMo、40CrNi、42CrMo、
40CrMn、30CrMnSi等
高淬透性调质钢: 有37SiMn2MoVA、37CrNi3、
25Cr2Ni4WA 、40CrNiMo、40CrMnMo等
常用调质钢
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下料→锻造→预备热处理→机加工(粗加工)→调质→机加工(半精加工)→表面淬火或氮化→精加工
调质钢零件生产过程
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调质钢的热处理
调质钢的预先热处理
（1）改善切削加工性，改善热变形过程中的晶粒粗大，带状组织
（2）合金元素低→正火、退火处理；
（3）合金元素高→正火后得到马氏体，需要高温回火
调质钢的最终热处理
（1）要求较高的综合性能：高温回火（500~600℃）→调质
（2）要求强度较高：低温回火（200~250℃）、中温回火（450℃）
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调质钢的热处理选择
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，回火温度高；冲击能量较小时，强度应高些，以达最佳配合，回火温度低
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调质机械制造钢的发展动向
低碳马氏体钢
组织：高密度位错的板条M+自回火均匀分布碳化物+板条间残余奥氏体薄膜
热处理：淬火＋低温回火
　成分：确保Ms>200℃
特点：具有良好的综合性能（强韧匹配）
　应用：石油钻机提升系统的吊环、吊卡等
中碳微合金化非调质钢：
在中碳钢（wc =%～%）中加入微量V、Ti、Nb等强化物形成元素（组织为：F+P+弥散K）
工艺特点：锻轧过程中结合机加工，改善切削性加S、Pb（微）
优点：简化工序、节约能源、↓成本
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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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弹簧钢
组织性能要求
弹簧功能
储能减振
弹簧类型