机械制造结构钢.ppt

Chapter 3 机械制造结构钢
主 要 内 容
调质钢
弹簧钢
滚动轴承钢
渗碳钢
氮化钢
马氏体结构钢
特殊用途钢
根本要求：
了解各类钢的服役条件、对钢的根本性能要求、化学成分特点和热处理特点；
掌握常用调为了便于切削加工和改善钢件因热加工不当而造成的粗晶组织和带状组织，需要进行预备热处理。
合金含量较少的钢在轧制和锻造后的组织多半是珠光体，对此类钢一般采用在AC3线以上加热进行正火。
调质钢
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合金含量较多的钢在轧制和锻造后的组织多为马氏体组织，对此类钢一般采用在AC3线以上加热进行正火，随后再进行一次高温回火，使马氏体型钢的强度由HB380～550降至HB207～240，可以顺利地进行切削加工。
2 最终热处理
〔1〕淬火
将钢件加热至AC3线以上进行淬火，淬火温度由钢的成分来决定，淬火介质根据钢件尺寸大小和钢的淬透性加以选择。
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调质钢
〔2〕回火
根据所要求的性能来决定回火温度，回火是使调质钢的性能定型化的重要工序。高温回火时应考虑钢材的回火脆性问题。
〔3〕外表处理
某些零件除了要求较高的强、韧、塑性配合以外，往往还要求某些部位〔如轴类零件的轴颈或花键局部〕有良好的耐磨性。为此，经调质处理后，在局部部位进行高频感应外表淬火。
调质钢
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四、调质钢的合金元素与机械性能
1 调质钢的硬度
回火索氏体的硬度取决于铁素体的硬度和碳化物的弥散强化作用，并可用下式表示：
H=HF + αS 
式中：H为钢高温回火后的硬度；HF为铁素体的硬度；α为碳化物的强化系数；S为碳化物颗粒的总外表积。
上式说明：铁素体的晶粒大小，合金元素在铁素体中的固溶程度，碳化物的数量和碳化物的弥散程度与调质钢的硬度有着密切的关系。
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调质钢
2 回火温度与调质钢综合机械性能的关系
当调质钢淬火成马氏体，在450～650℃温度范围内回火时，随着回火温度的升高，硬度、抗拉强度，屈服强度等不断降低，而延伸率、断面收缩率及冲击韧性等不断上升。
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调质钢
3 调质钢在高温回火后的韧性
(1) 合金元素与调质钢的韧性
碳：是降低调质钢冲击韧性的元素。
在保证钢调质后的硬度及强度的前提下，应把钢中碳含量限制在较低的范围内。对于重要的零件，一般选用高淬透性的低碳合金钢。
锰：调质钢中参加<2%的锰后，钢的冲击韧性有所改善，但含锰量超高2％后，钢的脆性转化温度反而升高，冲击韧性恶化。
镍：可改善钢的冲击韧性，使脆性转化温度不断下降。
磷：对钢的冲击韧性危害甚大。它提高脆性转化温度，降低冲击值，因此在高级优质钢中的含磷量限制在≤%，为了进一步改善钢的韧性，%以下。
调质钢
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(2) 调质钢的高温回火脆性
①回火脆性与冷却速度关系
某些调质钢在高温回火并以不同速度冷却后，钢的硬度、拉伸强度、屈服强度、断面收缩率和延伸率等性能没有明显差异，但是缓慢冷却的试样的冲击韧性却明显低于快速冷却的试样，见表3-1。
处理条件
冷却
方式
室温冲击值
（J/cm2）
40CrNi钢820℃淬火650℃回火
炉冷

40CrNi钢820℃淬火650℃回火
空冷
24
40CrNi钢820℃淬火650℃回火
油冷
61
40CrNi钢820℃淬火650℃回火
水冷
76
调质钢
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表3-1
②回火脆性与回火保温时间的关系
在500～550℃之间回火脆性发生得最快；随着保温时间的延长，脆化程度曲线上的温度越来越高。
③回火脆性与钢种的关系
碳素钢高温回火脆性是不敏感的；
钢中参加锰或铬后就成为敏感的了；硅锰钢、铬锰钢回火脆化倾向性更加增大；
单纯镍钢对高温回火脆性不敏感，而铬钢中加镍那么明显促进回火脆性；
钼、钨是降低高温回火脆性的元素；
调质钢
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④ 防止或减轻回火脆性的措施
；
；
；
，并尽可能降低钢中的磷、锡、锑含量；
，用重新加热到650℃后快冷的方法来恢复。
调质钢
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