轴地常用材料及其机械性能.doc

word轴的常用材料与其机械性能   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，以与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，以与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，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展外表处理，以与外表强化处理(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适宜的。

    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；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与其机械性能(MPa)材料牌号 热处理 毛坯直径(mm) 硬度HB 抗拉强度σb≥屈服强度σs≥弯曲疲劳极限σ-1≥ 扭转疲劳极限τ-1≥许用弯曲应力备  注[σ+1] [σ0] [σ-1] Q235-A - - - 440 240 180 105 125 70 40     用于不重要或载荷不大的轴 20 正火 25 ≤156 420 250 180 100 125 70 40 用于载荷不大，要求韧性较高的场合 正火回火 ≤100>100～300>300～500>500～700 103～156 400380370360 220200190180 165155150145 95908580 125 70 40 35 正火 25 ≤87 540 320 230 130 165 75 45 用于有一定强度要求和加工塑性要求的轴。

正火回火 ≤100>100～300>300～500>500～750>750～1000 149～187143～187137～187 520500480460440 270260240230220 210205190185175 120115110105100 165 75 45 调质 ≤100>100～300 156～207 560540 300280 230220 130125 175 85 50 45 正火 25 ≤241 610 360 260 150 195 95 55 应用最广泛 正火回火 ≤100>100～300>300～500>500～750 170～217162～217156～217 600580560540 300290280270 240235225215 140135130125 195 95 55 调质 ≤200 217～255 650 360 270 155 215 100 60 40Cr 调质 25 1000 800 485 280 245 120 70 用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴 ≤100>100～300>300～500>500～800 241～286229～269217～255 750700650600 550500450350 350320295255 200185170145 245 120 70 35SiMn42SiMn 调质 25 900 750 445 255 245 120 70 性能接近40Cr，用于中小型轴。

≤100>100～300>300～400>400～500 229～286217～269217～255196～255 800750700650 520450400380 355320295275 205185170160 245 120 70 40MnB 调质 25 1000 800 485 280 245 120 70 性能同40Cr，用于重要的轴 ≤200 241～286 750 500 335 195 245 120 70 40CrNi 调质 25 1000 800 485 280 285 130 75 用于很重要的轴 35CrMo 调质 25 100 850 500 285 245 120 70 性能接近40CrNi，用于重载荷的轴 ≤100>100～300>300～500>500～800 207～269 750700650600 550500450400 350320295270 200185170155 245 120 70 38SiMnMo 调质 ≤100>100～300>300～500>500～800 229～286217～269196～241187～241 750700650600 600550500400 360335310270 210195175155 275 120 70 性能接近于35CrMo。

37SiMn2MoV 调质 25 1000 850 495 285 275 120 70 用于高强度、大尺寸和重载荷的轴 ≤200>200～400>400～600 269～302241～286241～269 880830780 700650600 425395370 245230215 275 120 70 38CrMoAlA 调质 30 229 1000 850 495 285 275 125 75 用于要求耐磨、高强且热处理变形很小的(氮化)轴 20Cr 渗碳淬火回火 15≤60 外表HRC56～62 850650 550400 375280 215160 215 100 60 用于要求强度、韧性均较高的轴(如齿轮轴、蜗杆) 20CrMnTi 渗碳淬火回火 15 外表HRC56～62 1100 850 525 300 365 165 100 1Cr13 调质 ≤60 187～217 600 420 275 155 275 130 75 用于腐蚀条件下工作的轴 2Cr13 调质 ≤100 197～248 660 450 295 170 275 130 75 1Cr18Ni9Ti 淬火 ≤60>60～180>100～200 ≤192 550540500 220200200 205195185 120115105 165 75 45 用于在高、低温与强腐蚀条件下工作的轴。

QT400-15 - - 156～197 400 300 145 125 100 用于结构、形状复杂的轴 QT450-10 - - 170～207 450 330 160 140 110 QT500-7 - - 187～255 500 380 180 155 125 QT600-3 - - 197～269 600 420 215 185 150 注：1. 表中所列疲劳极限数据，均按下式计算σ-1≈0.27(σb+σs)，τ-1≈0.156(σb+σs)    2. 其他性能，一般可取τs≈(0.55～0.62)σs，σ0-1，τ0-1    3. 球墨铸铁σ-1b，τ-1b    4. 许用静应力[σ+1]=σb/[S]b，许用疲劳应力[σ-1]≈σ-1/[S]-1    5. 选用[σ-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与热处理用  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〕轿车、轻型车拖拉机 4550MnQT600-3 正火调质正火 170～228217～277229～302 感应淬火氮碳共渗：570℃，180min油冷氮碳共渗：560℃，180min油冷 ≥0.1　 　55～63≥500HV＞650HV 载重车与拖拉机 QT600-34545 正火正火调质 220～260163～196207～241 感应淬火，自回火感应淬火，自回火感应淬火，自回火　 ≥3　 46～5855～63≥55　 重型载重车 45QT900-235CrMo 正火正火+回火调质 280～321216～269 氮碳共渗感应淬火　 3～5 　≥300HV1053～58 大马力柴油机 QT600-335CrNi3Mo35CrMoQT600-3 正火+回火调质+稳定化处理调质正火+回火 240～300 渗氮，490℃，60h离子渗氮，515℃，40h渗氮，510℃，120h　 ≥0.7 ≥600HV≥550HV≥600HV　 各种凸轮轴材料与热处理工艺用  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〕小拖拉机轿车吉普 QT600-3合金铸铁45正火去应力退火调质 。