轴的常用材料及其机械性能95465

1、轴的常用材料及其机械性能轴的常用材料及其机械性能轴的材料种类很多，选用时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。轴的常用材料是优质碳素钢 35 、45 、50 ，最常用的是 45 和 40Cr 钢。 对于受载较小或不太重要的钢，也常用 Q235 或 Q275 等普通碳素钢。对于受力 较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常 用的有 40Cr 、40MnB 、40CrNi 等。球墨铸铁和一些高强度铸铁，由于铸造性能好，容易铸成复杂形状，且 减振性能好，应力集中敏感性低，支点位移的影响小

2、，故常用于制造外形复杂的 轴。特别是我国研制成功的稀土 -镁球墨铸铁，冲击韧性好，同时具有减摩、 吸振和对应力集中敏感性小等优点，已用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴 类零件，如曲轴等。根据工作条件要求，轴都要整体热处理，一般是调质，对不重要的轴采 用正火处理。对要求高或要求耐磨的轴或轴段要进行表面处理，以及表面强化处 理（如喷丸、辐压等 ）和化学处理 （如渗碳、渗氮、氮化等 ），以提高其强度（尤其疲 劳强度）和耐磨、耐腐蚀等性能。在一般工作温度下，合金钢的弹性模量与碳素钢相近，所以只为了提高轴的刚度而选用合金钢是不合适的。轴一般由轧制圆钢或锻件经切削加工制造。轴的直径较小时，可用圆钢棒制造

3、；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，多采用锻件。为节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以制成空心的，并且带有焊接的或者锻造的凸缘。对于形状复杂的轴（如凸轮轴、曲轴）可采用铸造。轴的常用材料及其机械性能（MPa）材料牌号热处理毛坏直径（mm）硬度HB抗拉强度Ob屈服强度os'弯曲疲劳极限o-1 '扭转疲劳极限T1 '许用弯曲应力备注O+1000-1Q235-A-4402401801051257040用于不重要或载何不大的轴20正火25<1564202501801001257040用于载荷不<100大，要求韧>100 40022016595性较咼的

4、场正火30010338020015590合。>300 156370190150851257040回火50036018014580>500 700正火25<875403202301301657545<100>100 149300187520270210120正火>300 500260205115用于有疋15001434802401901101657545强度要求和35回火>500 187460230185105加工塑性要750137440220175100求的轴。>750 1871000<100156560300230130调质>100

5、 207540280220125175855030045正火25<2416103602601501959555应用最广<100170泛。>100 217600300240140正火300162580290235135>300 2175602802251301959555回火500540270215125>500 156750217217调质<2002556503602701552151006025100080048528024512070<100241>100 286750550350200用于载何较300229大，而无很40Cr调质>30

6、0 26970050032018524512070大冲击的重650450295170500600350255145要轴。>500 21780025535SiM n调质2590075044525524512070性能接近42SiM n<10022940Cr，用于286中小型轴。>100 217800520355205300269750450320185>300 21770040029517024512070400255650380275160>400 19650025525100080048528024512070性能同40MnB调质<200241750500

7、3351952451207040Cr，用于286重要的轴。用于很重要40CrNi调质25100080048528028513075的轴2510085050028524512070<100>100 750550350200性能接近30040CrNi，用35CrMo调质>300 20770050032018524512070于重载荷的269650450295170500600400270155O 由 车>500 800229<100286>100 217750600360210300269700550335195性能接近于38Si MnMo调质>300 1

8、966505003101752751207035CrMo。500241600400270155>500 18780024125100085049528527512070269<200302用于冋强>200 880700425245度、大尺寸37SiM n2MoV调质40024183065039523027512070和重载荷的286>400 241780600370215O 由 车600269用于要求耐磨、高强且38CrMoAIA调质30229100085049528527512575热处理变形很小的（氮化）轴20Cr渗碳淬火回火15<60表面HRC5662850

9、65055040037528021516021510060用于要求强 度、韧性均 较咼的轴（如表面渗碳HRC齿轮轴、蜗20CrM nTi淬火15561100850525300365165100杆）回火621871Cr13调质<6021760042027515527513075用于腐蚀条件下工作的1972Cr13调质<10024866045029517027513075O 由 车<60用于在咼、>60550220205120低温及强腐1Cr18Ni9Ti淬火180<1925402001951151657545蚀条件下工>100 500200185105作的轴。

10、200156QT400-15197400300145125100用于结构、形状复杂的170QT450-102074503301601401 10轴QT500-7-187255500380180155125QT600-3-197269600420215185150注: 1.表中所列疲劳极限数据，均按下式计算6 -1 0.27( (T b+ (T s) , T -1 V0.156( (T b+ ff s)。2.其他性能，一般可取 T s气0.55 0.62) T s,T1.4 t -1 , to1.5 t -1。3.球墨铸铁 T -1 M0.36 (T b ,T-1 0.31 (T b。4.许用静

11、应力T +1 = T b/Sb，许用疲劳应力T -1T -1/S-1。5.选用T -1时，重要零件取小值，一般零件取大值。各种发动机曲轴材料及热处理用途材料预备热处理最终热处理工艺硬度(HB )工艺层深(mm )硬度(HB)170感应淬火22855 6345正火氮碳共渗：570 °C ,2 4.5轿车、轻型217>50Mn调质180min油冷> 0.5车拖拉机277500HV 0.1QT600-3正火氮碳共渗：560 C ,>0.1229>650HV180min油冷302载重车及QT600-3正火220感应淬火，自回火2.9 3.546 58拖拉机4545正火

12、调质260163196207241感应淬火，自回火感应淬火，自回火3 4.5>355 63>550.9>45正火280氮碳共渗重型载重1.2300HV 10QT900-2正火+回火321车35CrMo调质216感应淬火3553 58269正火+回火240QT600-3调质+稳定300大马力柴35CrNi3Mo渗氮，490 °C , 60h>0.3>600HV化处理油机35CrMo离子渗氮，515 C,40h>0.5>550HV调质QT600-3渗氮，510 C , 120h>0.7>600HV正火+回火各种凸轮轴材料及热处理工艺用

13、途材料预备热处理最终热处理工艺硬度(HB )工艺层深(mm )硬度（HB）小拖拉机QT600-3正火229贝氏体等温淬火0.143 50轿车合金铸铁去应力退302贝氏体等温淬火氮碳0.15>700HV+尿 吉曰45火241共渗3.0 6.0颈5563调质302感应淬火齿4558187229163感应淬火2.5 5.5颈5563正火197齿4558载重车45贝氏体等温淬火>45拖拉机QT600-3去应力退230火28020去应力退渗碳、淬火回火1.3 1.758 62重型车QT600-3>170贝氏体等温淬火43 51火50正火感应淬火、回火1.5 2.059 63船20Cr

14、MnTi正火-渗碳、淬火、回火1.7 2.256 6150Mn退火241大马力机去应力退285感应淬火凸轮2558 62柴油机车火轴颈1.5 455 6245正火-感应淬火、回火1.3 2.550 55机床主轴材料和热处理工作条件材料热处理硬度原因使用实例1）与滚动轴承配合调质处2201）调质后，保证主轴一般机床2）轻载荷或中等载荷，转理250HB具有一定强度主轴速低2）精度要求不咼453）精度要求不咼4）稍有冲击载荷，交变载荷可以忽略不计1）与滚动轴承配合1）有足够的强度龙门铣2）轻载荷或中等载荷，转调2）轴颈及配件装拆床，立式速略高质后局42处得到需要的硬度铳床453）装配精度要求不太高部

15、整体47HRC3）简化热处理操作小型立式4）冲击和交变载荷可以忽淬硬4）不承受较大冲击车床等的略不计载荷主轴451701）正火或调质后保C650、1）与滚动轴承配合正火2）轻载荷或中等载荷，转217HB证主轴具有一定的C660、220强度和韧性C8480 等速低调质250HB2）轴颈处有滑动摩大重型车PV < 150N m/(cm 2 s)轴颈部擦，需要有较咼的硬床主轴3）精度要求不很高48分表度4）冲击,交变载荷不大53HRC面淬硬1）与滚动轴承配合40Cr(42 MnVB)淬硬421）为保证有足够的齿轮铣2）承受中等，转速较高调质后47HRC强度，选用40Cr调床，组合3）精度要求较

16、咼局部淬或质车床等的4）父变,冲击载何较小硬522）轴颈和配件装拆主轴57HRC处得到需要的硬度3）若无冲击力，硬度要求取咼值1）与滚动轴承配合220调质1）调质后主轴有较铳床，龙2）承受中等，转速较高250HB40Cr(42 MnVB)高的强度和韧性门铳床，3）精度要求较咼轴颈部482）轴颈处得到需要车床等的4）父变,冲击载何较小分表53HRC的硬度主轴5）工作中受冲击载何面淬硬2201）与滑动轴承配合250HB1）调质后主轴有较2）承受中等载何，转速较调质处车床主轴或高的强度和韧性高PV v理或磨床砂2502）为获得良好的耐400N m/(cm 2 s)40Cr(42 MnVB)轮主轴28

17、0HB磨性选择表面淬硬3）承受较咼的父变和冲击(0 80mm轴颈部3）配件装拆部分有载荷52以下）分表面一定硬度4）精度要求较咼57HRC淬火装拆配件处表面淬硬4853HRC调质处1）与滑动轴承配合2）承受中等载何，转速较理1）调质后主轴有较轴颈部表面硬高的强度和韧性PV v 400N m/(cm 2 s)分表面度2）为获得良好的耐磨床砂轮提咼3）承受较咼的交变和冲击40Cr(42CrM n)淬火56磨性选择表面淬硬主轴装拆配61HRC3）配件装拆部分有载荷件处表一定硬度4）精度要求更咼面淬硬1）与滑动轴承配合65Mn调质2501）调质后有较高的2）承受中等载何或重载何280HB强度PV v

18、400N m/(cm 2 s)轴颈部分表>2）表面淬硬后提咼耐疲劳性能磨床砂轮3）要求轴颈有更咼的耐磨59HRC性面淬硬3）获得较高的硬度，主轴装拆配提咼耐磨性4）精度要求较咼505）承受较咼的交变，但冲件处表面淬硬55HRC4）表面马氏体易粗大，冲击值低击载何较小1）与滑动轴承配合GCr15调质2501）获得高的表面硬较高精度2）承受中等载何或重载何9Mn 2V轴颈部280HB度和良好的耐磨性的磨床主PV v 400N m/(cm 2 s)分表>能轴3）要求轴颈有更咼的耐磨面淬硬59HRC2）超精磨性好，粗糙性度易降低4）精度要求较咼装拆配5）承受较咼的交变，但冲件处表击载何较小面淬硬6）表面硬度和显微组织要求更咼正火或2501）有很高的心部强1）与滑动轴承配合调质280HB度高精度磨2）受重载荷，转速很高2）达到很咼的表面床主轴，3）精度要求极高，轴隙38CrMoAIA硬度，不易磨损保持镗床主< 0.003mm渗氮>精度稳定轴、坐标4）受很咼的疲劳应力和冲900HV3）优良的耐疲劳性镗床等的击载荷能主轴4）畸变量小对于大直径主轴，当1）与滚动或滑动轴承配192热处理设备或技术重型机床合，转速较低50Mn2正