结构钢及其选用ppt课件

1、第四章第四章 构造钢及其选用构造钢及其选用第一节第一节 概述概述第二节第二节 碳及杂质对钢力学性能的影响碳及杂质对钢力学性能的影响第三节第三节 合金元素对钢的影响合金元素对钢的影响 第四节第四节 构造钢构造钢第五节第五节 构造钢选用构造钢选用第六节第六节 典型零件的选材及热处置典型零件的选材及热处置作业：作业：P94 14、15、18、22、24补充名词解释：回火稳定性、回火脆性、二次硬补充名词解释：回火稳定性、回火脆性、二次硬化、红硬性化、红硬性本章重点本章重点 本章重点：本章重点： 1.各种钢的牌号含义、成分及合金元各种钢的牌号含义、成分及合金元素的作用素的作用 2.典型零件的选材、工艺道

2、路、热处典型零件的选材、工艺道路、热处置工艺、组织及性能特点置工艺、组织及性能特点第一节第一节 概述概述一、钢的分类一、钢的分类1.1.按用途分类按用途分类 2.2.按化学成分分类按化学成分分类 4.4.按冶炼方法分类按冶炼方法分类 5.5.按金相组织分类按金相组织分类 1 1按退火组织分类按退火组织分类 2 2按正火组织分类按正火组织分类 3.按质量分类 一、碳素构造钢一、碳素构造钢二、合金构造钢二、合金构造钢第四节第四节 构造钢构造钢1 1普通碳素构造钢普通碳素构造钢2 2优质碳素构造钢优质碳素构造钢3 3碳素铸钢碳素铸钢4 4易切削钢易切削钢一、碳素构造钢一、碳素构造钢1 1普通碳素构造

3、钢普通碳素构造钢牌号牌号 ：如如 Q235B，表示，表示 s 235 MPa，B级质量。级质量。 用途用途铆钉、钢筋、型钢，桥梁、建筑等。铆钉、钢筋、型钢，桥梁、建筑等。 热处置：热轧空冷热处置：热轧空冷组织：组织：S SF F多边型角钢多边型角钢螺钉、铆钉螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢钢筋、螺纹钢建筑构件钢桥梁2 2优质碳素构造钢优质碳素构造钢牌号牌号 ：45 钢，含钢，含C量为量为 45/10000 ，即，即c%= 0.45 % 用途用途较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。 热处置：热处置：淬火、回火、外表热处置等。淬火、回火、外表热处置等。汽车曲轴汽车

4、曲轴3. 3. 碳素铸钢碳素铸钢钢号钢号 ：如：如 ZG270-500 ZG270-500 性能性能 ：强度和塑性、韧性高于铸铁：强度和塑性、韧性高于铸铁 ，但铸造流，但铸造流动性能差，收缩率大。动性能差，收缩率大。热处置：退火或正火，细化晶粒，消除魏氏组织热处置：退火或正火，细化晶粒，消除魏氏组织及铸造应力。及铸造应力。组织组织 ：P PF F用途用途 ：外形复杂，需一定强度、塑性、韧性的零：外形复杂，需一定强度、塑性、韧性的零件，如轧辊、机座、外壳。件，如轧辊、机座、外壳。轧辊轧辊外壳外壳二、合金构造钢二、合金构造钢1.1.工程构件用钢低合金构造钢工程构件用钢低合金构造钢2.2.机械零件用

5、钢机械零件用钢1 1渗碳钢渗碳钢2 2调质钢调质钢3 3弹簧钢弹簧钢4 4滚动轴承钢滚动轴承钢1 1低合金构造钢低合金构造钢成分成分 ：cc0.2% 0.2% ，主加元素，主加元素MnMn，附加，附加V V、TiTi、NbNb，如，如15MnVN15MnVN性能性能 ：强度、韧性高，焊接、冷成形性能好。：强度、韧性高，焊接、冷成形性能好。运用运用热处置、组织热处置、组织 热轧空冷，热轧空冷，S SF F高压容器高压容器桥梁桥梁船舶船舶车辆车辆2.2.机械零件用钢机械零件用钢1 1渗碳钢渗碳钢2 2调质钢调质钢3 3弹簧钢弹簧钢4 4滚动轴承钢滚动轴承钢渗碳钢的任务条件及性能要求渗碳钢的任务条件

6、及性能要求 零件在渗碳热处置后运用。这种零件任务时，零件在渗碳热处置后运用。这种零件任务时，除要求较高强度可靠性外，还经常遭到较大的外除要求较高强度可靠性外，还经常遭到较大的外表磨擦和冲击作用，故其性能要求：表磨擦和冲击作用，故其性能要求： (1) (1) 有一定的强度和塑性，以抵抗拉伸，弯有一定的强度和塑性，以抵抗拉伸，弯曲，改动等变形破坏；曲，改动等变形破坏； (2) (2) 要求外表有较高的硬度和耐磨性，以要求外表有较高的硬度和耐磨性，以抵抗磨损及外表接触疲劳破坏；抵抗磨损及外表接触疲劳破坏； (3) (3) 有较高的韧性以接受剧烈的冲击作用；有较高的韧性以接受剧烈的冲击作用； (4)

7、(4) 当外载是循环作用时，要求零件有好当外载是循环作用时，要求零件有好的抗疲劳破坏才干。的抗疲劳破坏才干。1 1渗碳钢渗碳钢1 1渗碳钢渗碳钢成分：成分：c=0.1c=0.10.25%, 0.25%, 韧性好。韧性好。 合金元素提高淬透性、耐磨性，细化晶粒。合金元素提高淬透性、耐磨性，细化晶粒。性能：外表硬度高，耐磨性好；心部韧性高。性能：外表硬度高，耐磨性好；心部韧性高。运用：耐磨件。如：运用：耐磨件。如： 15 15，活塞销，活塞销 20Cr20Cr，小轴、活塞销、小齿轮。，小轴、活塞销、小齿轮。 20CrMnTi20CrMnTi，汽车齿轮。，汽车齿轮。18Cr2Ni4WA18Cr2Ni

8、4WA，如曲轴、连杆。，如曲轴、连杆。 热处置热处置组织组织 ：表层：高碳表层：高碳M M回回+ +碳化物碳化物+ Ar+ Ar；心部：低碳心部：低碳M M回回+T + F+T + F 渗碳渗碳 淬火淬火 低温回火低温回火2 2调质钢调质钢成分成分 ： c=0.25 c=0.250.50%0.50%，合金元素消除回火脆，合金元素消除回火脆性性, , 提高回火抗力提高回火抗力, , 强化强化F F 。性能性能 ：具有良好的综合力学性能：具有良好的综合力学性能运用：运用：4545，普通尺寸零件，机床主轴，普通尺寸零件，机床主轴 40Cr40Cr，普通尺寸重要零件，如齿轮、主轴。，普通尺寸重要零件，

9、如齿轮、主轴。35CrMo35CrMo，较大截面零件，如曲轴、连杆。，较大截面零件，如曲轴、连杆。40CrNiMo40CrNiMo，大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶，大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮。轮。热处置热处置组织：组织：S S回回外表淬火、低温回火：外表淬火、低温回火：表层：表层：M M回回+Ar+Ar心部：心部：S S回回氮化：氮化：表层：表层：S S回回+ +氮化物氮化物心部：心部：S S回回调质，可附加外表淬火或氮化调质，可附加外表淬火或氮化(38CrMoAl)。 汽车曲轴汽车曲轴1 1、弹簧的运用条件及性能要求、弹簧的运用条件及性能要求零件的主要作用：延续吸收冲击能量，缓和机

10、械零件的主要作用：延续吸收冲击能量，缓和机械振动及冲击作用以及周期性储存能量。振动及冲击作用以及周期性储存能量。常用零件：汽车叠板弹簧，仪表弹簧，汽阀弹簧常用零件：汽车叠板弹簧，仪表弹簧，汽阀弹簧等等性能要求：性能要求：(1) (1) 高的屈服强度，疲劳强度和高的屈强比；高的屈服强度，疲劳强度和高的屈强比；(2) (2) 一定的塑性和韧性；一定的塑性和韧性；(3) (3) 保证组织性能均匀，要求资料淬透性好；保证组织性能均匀，要求资料淬透性好；(4) (4) 另外在高温或腐蚀介质下任务时，资料应有另外在高温或腐蚀介质下任务时，资料应有好的环境稳定性。好的环境稳定性。3 3弹簧钢弹簧钢3 3弹簧

11、钢弹簧钢成分：成分：c=0.55c=0.550.70 %0.70 %， Si, Mn Si, Mn为主要元素，为主要元素，提高屈强比。提高屈强比。性能：性能：e e 、ss、屈强比和疲劳抗力高，塑性大，、屈强比和疲劳抗力高，塑性大，耐震动、冲击。耐震动、冲击。运用运用 65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn：汽车，迁延机，机车的板簧和：汽车，迁延机，机车的板簧和螺旋弹簧。螺旋弹簧。 汽车板簧汽车板簧火车螺旋弹簧火车螺旋弹簧热处置热处置热轧弹簧：热成型热轧弹簧：热成型 淬火淬火 + + 中温回火中温回火喷丸喷丸冷轧弹簧：淬火冷轧弹簧：淬火 + + 中温回火中温回火 冷成型冷成型 去应去应

12、力力 喷丸喷丸组织组织 ：T T回回4 4滚动轴承钢滚动轴承钢成分：成分：c=0.95c=0.951.10%1.10%，主加元素是，主加元素是CrCr，构成细，构成细小的碳化物。小的碳化物。性能：高接触疲劳强度、高硬度和耐磨性，韧性、性能：高接触疲劳强度、高硬度和耐磨性，韧性、淬透性好。淬透性好。运用运用 GCr15GCr15：中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥。：中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥。热处置：热处置：球化退火球化退火 + + 淬火淬火 + + 低温回火低温回火冷处置，时效冷处置，时效120120140,10140,1020h20h：稳定：稳定尺寸，去应力。尺寸，去应力。组织：组织：M

13、M回细碳化物少量回细碳化物少量ArAr第六节第六节 典型零件的选材及热处置典型零件的选材及热处置一、热处置工序位置一、热处置工序位置二、选材及热处置二、选材及热处置运用请链接到工程资料运用请链接到工程资料CAICAI一、热处置工序位置一、热处置工序位置1.预先热处置的工序位置预先热处置的工序位置退火、正火：毛坯消费之后，切削加工之前退火、正火：毛坯消费之后，切削加工之前目的：调整硬度，改善切削加工性能，消除毛坯目的：调整硬度，改善切削加工性能，消除毛坯内应力，细化晶粒，均匀组织内应力，细化晶粒，均匀组织2.最终热处置的工序位置最终热处置的工序位置 调质：粗加工之后，精加工或半精加工之前调质：粗

14、加工之后，精加工或半精加工之前 外表热处置：半精加工之后，磨削之前外表热处置：半精加工之后，磨削之前 调质件热处置工艺道路：调质件热处置工艺道路： 下料下料锻造锻造退火或正火退火或正火粗加工粗加工调调质质精加工精加工 淬火件热处置工艺道路：淬火件热处置工艺道路： 下料下料锻造锻造正火退火正火退火粗加工、半粗加工、半精加工精加工淬火、回火淬火、回火磨削磨削 外表淬火件热处置工艺道路：外表淬火件热处置工艺道路： 下料下料锻造锻造正火退火正火退火粗加工粗加工调质调质半精加工半精加工外表淬火、低温回火外表淬火、低温回火磨削磨削 渗碳件热处置工艺道路：渗碳件热处置工艺道路： 下料下料锻造锻造正火退火正火

15、退火粗加工、半粗加工、半精加工精加工渗碳渗碳淬火、低温回火淬火、低温回火磨削磨削 渗氮件热处置工艺道路：渗氮件热处置工艺道路： 下料下料锻造锻造正火退火正火退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工去应力退火去应力退火粗磨粗磨渗渗氮氮精磨或研磨精磨或研磨二、选材及热处置二、选材及热处置1.轻载、低速，不重要的轴轻载、低速，不重要的轴Q235、Q255、Q275等碳素构造钢，不进展热处置等碳素构造钢，不进展热处置2.中等载荷而且强度要求普通的轴中等载荷而且强度要求普通的轴优质碳素构优质碳素构造钢，造钢，35、40、45。常采用正火或调质处置，轴。常采用正火或调质处置，轴颈等处要求耐磨时进展外表淬火和低

16、温回火颈等处要求耐磨时进展外表淬火和低温回火3.较大载荷或要求精度高的轴以及处于剧烈摩擦或较大载荷或要求精度高的轴以及处于剧烈摩擦或高、低温等恶劣条件下任务的轴高、低温等恶劣条件下任务的轴合金构造钢，合金构造钢，20Cr、40MnB、40Cr、38CrMoAl、GCr15，调，调质、外表淬火、渗碳、渗氮、淬火、低温回火质、外表淬火、渗碳、渗氮、淬火、低温回火一轴类零件一轴类零件二齿轮类零件二齿轮类零件 1.轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的普通齿轮普通齿轮中碳钢，中碳钢，Q255、Q275、40、45、50、50Mn，正火或调质，软齿面齿轮，正火或调质，软齿面齿轮 2.中载、中速、接受一定冲击载荷、运动较为中载、中