6.3 合金结构钢及其应用.ppt

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1、6.36.3合金结构钢及其应用合金结构钢及其应用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5.5.低合金结构钢低合金结构钢1.1.渗碳钢渗碳钢 性能要求：性能要求：(1)(1)有一定的强度和塑性，以抵抗拉伸，弯曲，扭转等变有一定的强度和塑性，以抵抗拉伸，弯曲，扭转等变形破坏；形破坏；(2)(2)要求表面有较高的硬度和耐磨性，以抵抗磨损及表面要求表面有较高的硬度和耐磨性，以抵抗磨损及表面接触疲劳破坏；接触疲劳破坏；(3)(3)有较高的韧性以承受强烈的冲击作用；有较高的韧性以承受强烈的冲击作用；(4)(4)当外载是循环作用时，要求零件有好的抗疲劳破坏能

2、当外载是循环作用时，要求零件有好的抗疲劳破坏能力。力。渗碳钢的工作条件渗碳钢的工作条件零件在渗碳热处理后使用。这种零件工作时，除要求较高零件在渗碳热处理后使用。这种零件工作时，除要求较高强度可靠性外，还常常受到较大的表面磨擦和冲击作用。强度可靠性外，还常常受到较大的表面磨擦和冲击作用。w(C)=0.10.25%,韧性好。合金元素提高淬透性、耐磨性韧性好。合金元素提高淬透性、耐磨性,细化晶粒细化晶粒。（渗渗C C:930，回火：回火：200）主主 要要 化化 学学 成成 分分,%预备预备/淬火淬火 CMnCr，Ni0.170.240.170.240.500.801.301.600.701.008

3、80 800水水,油油800水水,油油0.170.270.170.240.901.200.801.100.901.201.001.30850油油830油油钢号钢号20Cr20MnV20CrMn20CrMnTi淬淬透透性性低低中中高高18Cr2Ni4WA20Cr2Ni4A0.130.190.170.24W0.81.20.300.601.351.654.04.51.251.653.253.75950 850空空880 780油油机械性能机械性能bMPasMPa8357855405909301080735835118011808351080AKJ475547557863渗渗C C钢的牌号（摘自钢的牌

4、号（摘自GB/T3077-1999GB/T3077-1999）最终热处理最终热处理：渗碳渗碳 淬火淬火 低温回火低温回火组织组织 表层：表层：M M回回+碳化物碳化物+A A残残；心部：低心部：低C C的的M M回回（+T+F+T+F）应用应用 耐磨件耐磨件 2020CrCr，小轴、活塞销、小轴、活塞销、小齿轮。小齿轮。2020CrMnTiCrMnTi，汽车齿轮。汽车齿轮。1818Cr2Ni4WACr2Ni4WA，大型渗碳大型渗碳齿轮齿轮2 2调质钢调质钢成分成分 w(C)=0.250.50%，合金元素提高淬透性，强化合金元素提高淬透性，强化F，消除回火脆性消除回火脆性。性能性能 综合力学性能

5、高。综合力学性能高。调质钢调质钢的牌号（摘自的牌号（摘自GB/T30771999）淬淬透透性性钢号钢号主主 要要 成成 分分,%淬火淬火回火回火CMnSiCr低低450.420.500.500.800.170.37830840水水580640空空40Cr0.370.450.500.80Cr0.81.10850油油500水，油水，油中中高高35CrMo0.320.400.400.70Cr0.81.10850油油550水，油水，油38CrMoAlA0.350.42Al0.71.1Cr1.351.65940水，油水，油640水，油水，油40CrMnMo0.370.450.901.20Cr0.91.2

6、0850油油600水，油水，油机械性能机械性能 bMPasMPaAKJ6003553940MnB0.370.441.101.400.200.40850油油500水，油水，油9807854798078547980835639808357198078563最终热处理最终热处理:调质调质 可附加表面淬火或氮化可附加表面淬火或氮化(38CrMoAl)(38CrMoAl)组织组织 S回回应用应用 4040CrCr，尺寸不大的重要零件，如齿轮、主轴。尺寸不大的重要零件，如齿轮、主轴。3535CrMoCrMo，较大截面零件，如曲轴、连杆。较大截面零件，如曲轴、连杆。4040CrNiMoCrNiMo，大截面重

7、载零件，如汽轮机主轴和叶轮。大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮。汽车曲轴汽车曲轴3.3.弹簧钢弹簧钢性能要求：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，要求材料淬透性好；保证组织性能均匀，要求材料淬透性好；(4)(4)另外在高温或腐蚀介质下工作时，材料应有好的环境另外在高温或腐蚀介质下工作时，材料应有好的环境稳定性。稳定性。弹簧的使用条件弹簧的使用条件零件的主要作用：间断吸收冲击能量，缓和机械振动及零件的主要作用：间断吸收冲击能量，缓和机械振动及冲击作用以及周期性贮

8、存能量。冲击作用以及周期性贮存能量。常用零件：汽车叠板弹簧，仪表弹簧，汽阀弹簧等。常用零件：汽车叠板弹簧，仪表弹簧，汽阀弹簧等。弹簧钢的牌号弹簧钢的牌号 （摘自（摘自GB/T1222GB/T122219851985）成分成分 w(C)=0.450.90%，Si,Mn为主要元素，提高屈强比。为主要元素，提高屈强比。性能性能 e、s、屈强比和疲劳抗力高，塑性较好屈强比和疲劳抗力高，塑性较好，耐震动、耐冲击。耐震动、耐冲击。钢号钢号主主 要要 成成 分分,%淬火淬火 油油 回回火火机械性能机械性能 CMnSi,CrbMPasMPa10%akkJ/m2650.620.700.500.800.170.3

9、7840油油50010008009450850.820.900.500.800.170.37820油油48011501000660065Mn0.620.700.901.200.170.37830油油5401000800880060Si2Mn0.560.640.600.901.502.00870油油48013001200580050CrVA0.460.540.500.80Cr0.81.10850油油5001300115059800 汽车板簧汽车板簧火车螺旋弹簧火车螺旋弹簧应用应用 6565MnMn、60Si2Mn60Si2Mn汽车，拖拉机，机车的板簧和螺旋弹簧。汽车，拖拉机，机车的板簧和螺旋弹簧

10、。热处理热处理热轧弹簧：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力去应力喷丸喷丸组织组织 T回回4 4滚动滚动轴承钢轴承钢成分成分 w(C)=0.951.10%，主加元素是主加元素是Cr，形成细小的碳化物。形成细小的碳化物。性能性能 高接触疲劳强度、高硬度和高耐磨性，一定的韧性、淬透性好。高接触疲劳强度、高硬度和高耐磨性，一定的韧性、淬透性好。钢号钢号主要化学成分，主要化学成分，w/%热处理规范及性能热处理规范及性能CCrSiMn淬火淬火回火回火回火后回火后 HRCHRCGCr40.951.050.350.00.15

11、0.300.150.308008201501706266GCr150.951.051.401.650.150.350.250.458208401501606266GCr15SiMn0.951.051.401.650.450.750.951.2582084017020062GMnMoVRE0.951.050.150.401.101.40770810170562GSiMoMnV0.951.100.450.650.751.0578082017520062（摘自（摘自GB/T182542002）应用应用 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。热处理热处理

12、球化退火球化退火 淬火淬火 低温回火低温回火冷处理，时效（冷处理，时效（120120140,10140,102020h h），），目的是稳定尺目的是稳定尺寸，去应力。寸，去应力。组织组织 M M回回细碳化物少量细碳化物少量A A残残 ,硬度可达硬度可达61-65HRC61-65HRC1 1、低合金结构钢低合金结构钢钢号钢号旧钢号旧钢号主主 要要 化化 学学 成成 分分，%机械性能机械性能CMnSi，s，MPab，MPa5，%Q29509MnNb12Mn0.160.801.500.5529557023Q34516Mn16MnRe0.180.201.001.600.553456302122Q390

13、16MnNb15MnTi0.201.001.600.553906501920Q42014MnVTiRe15MnVN0.201.001.700.554206801819Q46014MnMoV18MnMoNb0.201.001.700.5546072017常用低合金结构钢的牌号、成分、性能常用低合金结构钢的牌号、成分、性能（厚度（厚度(直径直径)16mm，AKV34J）成分成分 w(C)0.2%，主加元素主加元素Mn，附加附加V、Ti、Nb。性能性能 强度比普通碳钢高、韧性高，焊接、冷成形性能好。强度比普通碳钢高、韧性高，焊接、冷成形性能好。(摘自摘自GB/T1591-1994)GB/T1591-1994)热处理、组织热处理、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应用应用of 6.3&Chapter 6of 6.3&Chapter 6