金屬材料第三章-2

1、第三章第三章 機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼一、滾動(dòng)軸承鋼的工作條件及性能要求u 承載大，接觸面積小，載荷交變 高的彈性極限和高的接觸疲勞強(qiáng)度 3000-5000MPau 轉(zhuǎn)速快、摩擦力大 高的硬度和耐磨性 循環(huán)周次高達(dá)每分鐘數(shù)萬次。u 有強(qiáng)烈的沖擊 高的沖擊韌性u(píng) 摩擦?xí)?dǎo)致溫度升高 良好的尺寸穩(wěn)定性u(píng) 常常與腐蝕介質(zhì)接觸 較好的抗腐蝕性能u 用量大 有良好的加工性能u 高靈敏度 精度要求高 失效形式：接觸疲勞破壞，麻點(diǎn)、剝落第七節(jié) 滾動(dòng)軸承鋼u 軸承：軸的支承體，分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承u 滾動(dòng)軸承鋼：用來制造滾動(dòng)軸承套圈和滾動(dòng)體的專用鋼種應(yīng)當(dāng)搞清的問題：u 并非所有的滾動(dòng)軸承都用軸承鋼制作，如有

2、時(shí)用滲碳鋼u 滾動(dòng)軸承鋼也并非只用來制作軸承，還可用來制作精密模具、量具等滾動(dòng)軸承由內(nèi)套、外套、滾動(dòng)體（滾珠、滾輪、滾針）和保持架四部分組成。滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)第三章第三章 機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼第五節(jié) 滾動(dòng)軸承鋼三、滾動(dòng)軸承鋼的化學(xué)成分v 含碳量：0.951.15%v過低不能滿足強(qiáng)度和耐磨性的要求，過高則易形成網(wǎng)狀碳化物v 主加元素：Crv提高淬透性v形成穩(wěn)定細(xì)小的合金滲碳體(FeCr)3C，提高鋼的硬度和耐磨性v提高電極電位，從而提高鋼的耐腐蝕性能含量高于1.65%時(shí)，會(huì)使殘余奧氏體含量增加，碳化物不均勻性增加v 輔加元素： Mn, Siv進(jìn)一步提高淬透性v起到固溶強(qiáng)化的作用，

3、進(jìn)一步提高鋼的強(qiáng)度vSi可以提高回火穩(wěn)定性4. 屬于高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，雜質(zhì)含量低: S 0.02%，P0.02%第三章第三章 機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼第五節(jié) 滾動(dòng)軸承鋼四、常用的滾動(dòng)軸承鋼v 最常用的滾動(dòng)軸承鋼為GCr15vC: 0.95 1.05%; Cr: 1.30 1.65%v用途廣泛，約占滾動(dòng)軸承鋼總量的90%v 其它滾動(dòng)軸承鋼v為了進(jìn)一步提高淬透性發(fā)展起來了GCr15SiMnv為了節(jié)約Cr發(fā)展了低Cr滾動(dòng)軸承鋼：GCr6, GCr9, GCr9SiMnv抗蝕滾動(dòng)軸承用鋼：9Cr18, 9Cr18Mov高溫滾動(dòng)軸承用鋼：Cr14Mo4V(430C), W6Mo5Cr4V2(482 C)v 沖

4、擊載荷較大的機(jī)械用滾動(dòng)軸承鋼v采用滲碳鋼，如20NiMo, 12Cr2Ni4A, 20Cr2Ni4A等五第三章第三章 機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼第九節(jié) 滲碳鋼一、滲碳鋼的工作條件及對(duì)性能的要求v 滲碳鋼指通過滲碳處理后使用的鋼種。滲碳鋼制備的零件的代表是汽車變速箱齒輪，其工作條件如下：輪齒承受脈動(dòng)彎曲應(yīng)力 高的彎曲疲勞強(qiáng)度齒面接觸、傳遞動(dòng)力 高的接觸疲勞強(qiáng)度齒面相對(duì)運(yùn)動(dòng) 高的耐磨性承受較大沖擊 高的韌性總的來講是表面強(qiáng)度高、耐磨性好，心部有一定的強(qiáng)度和良好的韌性。如何來實(shí)現(xiàn)？通過低碳鋼滲碳淬火加低溫回火處理汽車、拖拉機(jī)上的變速箱齒輪，內(nèi)燃機(jī)上的凸輪、活塞銷和部分量具，要求表面耐磨、耐接觸疲勞及有

5、一定沖擊韌性。滲碳處理后表層wC0.8，淬火并低溫回火，其組織為回火馬氏體和粒狀碳化物及一定的殘余奧氏體。它具有高硬度（HRC5862）、高耐磨性和高接觸疲勞強(qiáng)度；齒輪心部仍為低碳鋼，其組織為低碳回火馬氏體（全部淬透）或部分鐵素體加屈氏體（未淬透），其硬度可達(dá)HRC3842;第三章第三章 機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼第四節(jié) 滲碳鋼二、滲碳鋼的化學(xué)成分v 含碳量：0.10.25%v含碳量低以保證心部的韌性，但過低又容易使硬化層脫落v 主加元素：Cr, Mn, Ni, Bv主要目的是提高淬透性（為什么？） 保證心部獲得馬氏體vCr, Mn可增加滲碳速度Ni會(huì)降低滲碳速度，降低表面碳濃度Mn會(huì)促進(jìn)奧氏體

6、晶粒長大v 輔加元素： W, Mo, V, Tiv進(jìn)一步提高淬透性v增加滲碳速度，增加表面碳濃度1.阻止奧氏體晶粒長大第三章第三章 機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼第四節(jié) 滲碳鋼三、滲碳鋼的熱處理v 預(yù)先熱處理v一般為正火，現(xiàn)也采用等溫正火，或鍛造余熱正火v主要目的：改善加工性能、為滲碳淬火做組織準(zhǔn)備v 滲碳v現(xiàn)在一般是氣體連續(xù)滲碳爐或自動(dòng)滲碳爐v 淬火v預(yù)冷直接淬火，適合于過熱敏感性不高的低合金滲碳鋼，如20CrMnTi, 20CrV等v一次淬火，即滲碳后緩冷至室溫，重新加熱至心部的淬火溫度，適合于15、20、20Mn2、20Mn2B等鋼種v二次淬火，先心部淬火再表層淬火，現(xiàn)已很少應(yīng)用高淬透性鋼在淬

7、火前要高溫回火或淬火后冷處理，為什么？高淬透性鋼由于含有較多的合金元素，滲層表面含碳量又高，若滲后直接淬火，滲層中將保留大量的殘余奧氏體，使表面硬度下降。第三章第三章 機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼第四節(jié) 滲碳鋼三、滲碳鋼的熱處理4. 回火v 一般為200 C左右的低溫回火u 因此滲碳鋼的熱處理可歸納為滲碳 + 淬火 + 低溫回火u 最終組織是什么？v 心部：低碳回火馬氏體v 表面：碳化物、高碳回火馬氏體、少量殘余奧氏體第三章第三章 機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼第四節(jié) 滲碳鋼四、常用的滲碳鋼v 低淬透性滲碳鋼v主要有15, 20, 15Cr, 20Cr, 20Mn2, 20MnV等v用于負(fù)荷小的小型滲碳

8、零件：活塞銷、小型機(jī)床齒輪等v 中淬透性滲碳鋼v20CrMnTi, 20MnVB, 20Mn2B, 20CrMn等v用于中等負(fù)荷，截面較大的零件：汽車變速箱齒輪、渦桿等v 高淬透性滲碳鋼v12Cr2Ni4, 20Cr2Ni4, 18Cr2Ni4WA等1.用于重載荷、大尺寸、高耐磨及良好強(qiáng)韌性的零件：坦克、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪等球磨機(jī)顎式破碎機(jī)挖掘機(jī)第三章第三章 機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼第十三節(jié) 特殊用途鋼v 特殊用途鋼包括：低溫用鋼、耐磨鋼、無磁鋼、大鍛件用鋼等。在此僅介紹低溫用鋼。問題：設(shè)計(jì)低溫用鋼的思路是什么？v 冷脆溫度要低 鋼的含碳量要低，應(yīng)含Mn, Ni, Rev 如果使用溫度很低 應(yīng)選擇面心立方結(jié)構(gòu)v 主要是做容器 焊接性能好第三章第三章 機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼第六節(jié) 特殊用途鋼v 低溫用鋼的分類鐵素體型低溫用鋼（使用溫度高于-70 C）主要有16MnRe (-40 C