机器零件用钢.docx

7机器零件用钢7.1 渗碳钢所谓渗碳钢是指经渗碳处理的钢种，碳氮共渗用钢与渗碳钢大体相同，可将其归为一类。常用渗碳钢的牌号、成分、力学性能及应用如表7-1、7-2所示。按淬透性大小可将渗碳钢分为3类。低淬透性渗碳钢：其强度级别b在800Mpa以下，又称为低强度渗碳钢。常用的又15、20、20Mn2、20MnV、15Cr等。由于这类钢淬透性低，因此只适用于对心部强度要求不高的小型渗碳件如套筒、链条、活塞销等。中淬透性渗碳钢：其强度级别在800-1200Mpa范围内。这类钢的淬透性与心部强度均较高，可用于制造一般机器中较为重要的渗碳件如汽车，拖拉机齿轮，活塞销等。高淬透性渗碳钢：其强度级别在1200Mpa以上。由于具有很高的淬透性，心部强度很高，因此可用于制造截面负荷较大的重负荷渗碳件如航空发动机齿轮、曲轴、坦克齿轮等。7-1常用渗碳钢的牌号、化学成分、热处理（GB/T699-1999和GB/T3077-1999）类别钢号化学成分（质量分数）（%）热处理/CMnSiCr其他一次淬火二次淬火回火低淬透性150.12-0.180.35-0.650.17-0.37-200.17-0.230.35-0.650.17-0.37-20Mn20.17-0.241.40-1.800.17-0.37-850水、油-200水空15Cr0.12-0.180.40-0.700.17-0.370.70-1.00-880水、油780-820水油20020Cr0.18-0.240.50-0.800.17-0.370.70-1.00-880水、油780-820水油水空20MnV0.17-0.241.30-1.600.17-0.37-V0.07-0.12880水、油-200中淬透性20CrMn0.17-0.230.90-1.200.17-0.370.90-1.20-850油-水空20CrMnTi0.17-0.230.80-1.100.17-0.371.00-1.30Ti0.04-0.10880油870油20020MnTiB0.17-0.241.30-1.600.17-0.37-Ti0.04-0.10B0.0005-0.0035860油-水空20MnVB0.17-0.231.20-1.600.17-0.37-B0.0005-0.0035V0.07-0.12860油-200高淬透性18Cr2Ni4WA0.13-0.190.30-0.600.17-0.371.35-1.65W0.8-1.2Ni4.0-4.5950油850空水空20Cr2Ni40.17-0.230.30-0.600.17-0.371.25-1.65Ni3.25-3.65880油780油20012Cr2Ni40.10-0.160.30-0.600.17-0.371.25-1.65Ni3.25-3.65860油780油水空注：1.钢中的磷、硫质量分数不大于0.035% 2.15、20钢的力学性能为正火状态时的力学性能，15钢正火温度为920，20钢正火温度为910。7-2常用渗碳钢的力学性能及用途类别钢号力学性能（不小于）应用举例b/MpaS/Mpa(%)(%)AKV2/J低淬透性钢153752252755-小轴、小模数齿轮等小型渗碳件204102452555-20Mn2785590104047代替20Cr做小齿轮、小轴、活塞销、十字销头等船舶主机螺钉、齿轮、活塞销、凸轮、滑阀、轴等15Cr73549011455520Cr835540104047机床变速箱齿轮、齿轮轴、活塞销、凸轮、蜗杆等20MnV785590104055锅炉、高压容器、大型高压管道等中淬透性钢20CrMn930735104547齿轮、轴、蜗杆、活塞销、摩擦轮20CrMnTi1080850104555汽车，拖拉机齿轮、齿轮轴、十字销头20MnTiB1130930104555代替20MnTi制造汽车、拖拉机中等负荷渗碳件20MnVB1080885104555代替2CrMnTi、20Cr、20CrNi制造重型机床齿轮，轴，汽车齿轮高淬透性钢18Cr2Ni4WA1180835104578大型渗碳齿轮、轴类和飞机发动机齿轮20Cr2Ni411801080104563大截面渗碳件如大型齿轮和轴等12Cr2Ni41080835105071承受高负荷的齿轮、涡轮、蜗杆、轴、方向接头叉等渗碳钢热处理：渗碳钢的热处理一般是渗碳后进行淬火和低温回火，以获得高硬度表层和强韧心部。常用热处理方法有以下几种：1. 渗碳后预冷直接淬火及低温回火这种方法适用于合金元素含量较低又不易过热的钢，如20CrMnTi、20CrTi。2. 一次淬火渗碳后缓冷至室温，重新加热淬火并低温回火。适用于渗碳时易过热的碳钢、低合金钢工件。3. 二次淬火渗碳后缓冷至室温，重新加热低温回火并两次淬火。适用于本质粗晶粒钢及对性能要求很高的工件。7.2调质钢经调质处理后使用的结构钢称为调质钢，具有良好的综合力学性能。根据淬透性的高低，可将其分为3类。1. 低淬透性调质钢这类钢油淬的临界直径最大为30-40mm，典型钢种有45、40Cr等。2. 中淬透性调质钢这类钢的油淬临界尺寸为40-60mm，典型钢种有40CrMn、35CrMo等。由于淬透性较好，可用以制造截面尺寸较大的中型甚至大型零件，如曲轴、齿轮、连杆等。3. 高淬透性调质钢这类钢的油淬临界直径在60mm以上，大多含有Ni、Cr等元素。为防止回火脆性，钢中还含有Mo，如40CrNiMo等，用于制造大截面承受载荷的重要零件，如航空发动机轴。常用调质钢的牌号、化学成分、热处理、用途如表7-3、7-4所示。7-3 常用调质钢牌号、化学成分、热处理（GB/T699-1999和GB/T3077-1999）类别钢号化学成分（质量分数）%热处理/CMnSiCr其他淬火回火低淬透性450.42-0.500.50-0.800.17-0.370.25-840水60040Mn0.37-0.440.70-1.000.17-0.370.25-840水60040Cr0.37-0.440.50-0.800.17-0.370.80-1.10-850油52045Mn20.42-0.491.40-1.800.17-0.37-840油55045MnB0.42-0.491.10-1.400.17-0.37-B0.0005-0.0035840油50040MnVB0.37-0.441.10-1.400.17-0.37-V0.05-0.10B0.0005-0.0035850油52035SiMn0.32-0.401.10-1.401.10-1.40-900水570中淬透性40CrNi0.37-0.440.50-0.800.17-0.370.45-0.75Ni1.00-1.40820油50040CrMn0.37-0.450.90-1.200.17-0.370.90-1.20-840油55035CrMo0.32-0.400.40-0.700.17-0.370.80-1.10Mo0.15-0.25850油55030CrMnSi0.27-0.340.80-1.100.90-1.200.80-1.10-880油52038CrMnAl0.35-0.420.30-0.600.20-0.451.35-1.65Mo0.15-0.25Al0.70-1.10940水油640高淬透性37CrNi30.34-0.410.30-0.600.17-0.371.20-1.60Ni3.00-3.50820油50025Cr2Ni4WA0.21-0.280.30-0.600.17-0.371.35-1.65Ni4.00-4.50W0.80-1.20850油50040CrNiMoA0.37-0.440.50-0.800.17-0.370.60-0.90Mo0.15-0.25Ni1.25-1.65850油60040CrMnMo0.37-0.450.90-1.200.17-0.370.90-1.20Mo0.20-0.30850油600调质钢热处理1. 预备热处理调质钢经加工后，必须经过预备热处理以降低硬度，便于切削加工，消除热加工时造成的组织缺陷、细化晶粒、改善组织，为最终热处理做好准备。对于合金元素含量较低的钢，可进行正火退火处理；对于合金元素含量较高的钢，正火处理后可能得到马氏体组织，尚需在Ac1以下进行高温回火，使其组织转变为粒状珠光体，降低硬度，便于切削加工。2. 最终热处理调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。合金钢的淬透性比较高，