金属材料组织与性能课件 08-第八单元低合金钢和合金钢-模块4 机械结构用钢

机械结构用钢

机械结构用钢拨叉变速齿轮变速箱齿轮曲轴汽车万向节连杆4.滚动轴承钢1.合金渗碳钢2.合金调质钢3.合金弹簧钢机械结构用钢的分类5.其他合金结构钢20Mn2Ti

A等级:高级优质含钛量WTi＜1.5%含锰量WMn

2%含碳量WC

0.20%一、牌号表示方法专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明。如:滚珠轴承钢，在钢号前标以“G”。

GCr15表示碳质量分数约1.0%、铬质量分数约1.5%(这是一个特例,铬质量分数以千分之一为单位的数字表示)的滚珠轴承钢。

Y40Mn,表示碳质量分数为0.4%、锰质量分数少于1.5%的易切削钢等等。

1.成分特点

低碳：碳质量分数一般为0.10%～0.25%，使零件心部有足够的塑性和韧性。

加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。

加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素：主要加入少量强碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物。

合金渗碳钢

2.常用钢种

20Cr低淬透性合金渗碳钢。淬透性较低，心部强度较低。

20CrMnTi中淬透性合金渗碳钢。淬透性较高、过热敏感性较小，渗碳过渡层比较均匀，具有良好的机械性能和工艺性能。

18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金渗碳钢。含有较多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韧性和低温冲击韧性。

低淬透性合金渗碳钢含合金元素总量＜3%，如：15Cr、20Cr、20Mn2。用于力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴。活塞销(20Cr)中淬透性合金渗碳钢含合金元素总量在4%左右。如20CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。高淬透性合金渗碳钢含合金元素总量在4%～6%。如18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。柴油机曲轴

合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆、螺栓等。

合金调质钢

成分特点

中碳：碳质量分数一般在0.25%～0.50%之间，以0.4%居多；

加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：这些合金元素除了可提高淬透性外，还能形成合金铁素体，提高钢的强度。如调质处理后的40Cr钢的性能比45钢的性能高很多；加入防止第二类回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn的合金调质钢，高温回火慢冷时易产生第二类回火脆性。在钢中加入Mo、W可以防止第二类回火脆性，其适宜含量：Mo的质量分数为0.15%～0.30%，或W的质量分数为0.8%～1.2%。

合金调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。合金调质钢淬透性较高，一般都用油淬，淬透性特别大时甚至可以空冷，这能减少热处理缺陷。合金调质钢的最终性能决定于回火温度。一般采用

500℃～650℃回火。通过选择回火温度，可以获得所要求的性能。为防止第二类回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韧性的提高。

热处理特点

弹簧

拉力弹簧

离合器弹簧蝶形弹簧合金弹簧钢性能要求高的弹性极限，尤其是高的屈强比以保证弹簧有足够高的弹性变形能力和较大的承载能力。高的疲劳强度，以防止在震动和交变应力作用下产生疲劳断裂。足够的塑性和韧性，以免受冲击时脆断。此外，弹簧钢还要求有较好的淬透性，不易脱碳和过热，容易绕卷成形等。一些特殊弹簧钢还要求耐热性、耐蚀性等。成分特点

中、高碳高的屈强比要求弹簧钢的碳含量比调质钢高，碳的质量分数一般为0.50%～0.70%。碳含量过高时，塑性、韧性降低，疲劳抗力也下降。加入以Si、Mn为主的提高淬透性的元素，Si和Mn同时也提高了屈强比。基本工艺方式热成形冷成形大型弹簧

热成形后+淬火、回火小型弹簧热处理强化+冷成形+低温退火弹簧的成形方式性能要求高的硬度强度和耐磨性;高的接触疲劳强度;足够的韧性和耐蚀性;高的纯净度;

滚动轴承钢3.加入硅、锰、钒等Si、Mn进一步提高淬透性，便于制造大型轴承。V部分溶于奥氏体中，部分形成碳化物VC，提高钢的耐磨性并防止过热。4.高的冶金质量轴承钢中非金属夹杂和碳化物的不均匀性对钢的性能尤其是接触疲劳强度影响很大。因此，轴承钢一般采用电炉冶炼和真空去气处理。

3.常用的滚动轴承钢GCr15

含Cr量WCr≈1.5%

滚动轴承钢

4.热处理特点球化退火+淬火+低温回火极细回火马氏体+细粒状碳化物+少量残余奥氏体

工艺特点是简单而要求高。热处理特点