【教学课件】第四章结构钢及其选用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第四章 结构钢及其选用,第一节 概述,第二节 碳及杂质对钢力学性能的影响,第三节 合金元素对钢的影响,第四节 结构钢,第五节 结构钢选用,第六节 典型零件的选材及热处理,作业：P94 14、15、18、22、24,补充名词解释：回火稳定性、回火脆性、二次硬化、红硬性,本章重点,10/12/2024,1,本章重点：,1.各种钢的牌号含义、成分及合金元素的作用,2.典型零件的选材、工艺路线、热处理工艺、组织及性能特点,10/12/2024,2,第一节 概述,一、钢的分类,1.按用途分类,10/12/2024,3,2.按化学成分分类,10/12/2024,4,4.按冶炼方法分类,5.按金相组织分类,（1）按退火组织分类,（2）按正火组织分类,3.按质量分类,10/12/2024,5,一、,碳素结构钢,二、合金结构钢,第四节 结构钢,10/12/2024,6,1,普通碳素结构钢,2,优质碳素结构钢,3,碳素铸钢,4易切削钢,一、碳素结构钢,10/12/2024,7,1普通碳素结构钢,牌号：,如 Q235B，表示,s,235 MPa，B级质量。

用途,铆钉、钢筋、型钢，桥梁、建筑等热处理：,热轧空冷,组织,：,SF,10/12/2024,8,多边型角钢,螺钉、铆钉,钢筋、螺纹钢,建筑构件,钢桥梁,10/12/2024,9,2优质碳素结构钢,牌号：,45 钢，含C量为 45/10000，即c%=0.45%,用途,较重要的零件，如,齿轮、轴、连杆、弹簧,等热处理：,淬火、回火、表面热处理等10/12/2024,10,汽车曲轴,10/12/2024,11,3.碳素铸钢,钢号：,如 ZG270-500,性能：,强度和塑性、韧性高于铸铁，但铸造流动性能差，收缩率大热处理：,退火或正火，细化晶粒，消除魏氏组织及铸造应力组织：,PF,用途：,形状复杂，需一定强度、塑性、韧性的零件，如,轧辊、机座、外壳10/12/2024,12,轧辊,外壳,10/12/2024,13,二、合金结构钢,1.工程构件用钢（,低合金结构钢,）,2.,机械零件用钢,1）渗碳钢,2）调质钢,3）弹簧钢,4）滚动轴承钢,10/12/2024,14,1低合金结构钢,成分,：,c0.2%，主加元素Mn，附加V、Ti、Nb，如15MnVN,性能,：,强度、韧性高，焊接、冷成形性能好。

应用,热处理、组织,热轧空冷，SF,10/12/2024,15,高压容器,桥梁,船舶,车辆,10/12/2024,16,2.机械零件用钢,1）,渗碳钢,2）,调质钢,3）,弹簧钢,4）,滚动,轴承钢,10/12/2024,17,渗碳钢的工作条件及性能要求,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，故其性能要求：,(1)有一定的强度和塑性，以抵抗拉伸，弯曲，扭转等变形破坏；,(2)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；,(3)有较高的韧性以承受强烈的冲击作用；,(4)当外载是循环作用时，要求零件有好的抗疲劳破坏能力1渗碳钢,10/12/2024,18,1渗碳钢,成分,：,c=0.10.25%,韧性好合金元素提高淬透性、耐磨性，细化晶粒性能,：,表面硬度高，耐磨性好；心部韧性高应用：,耐磨件如：,15，活塞销,20Cr，小轴、活塞销、小齿轮20CrMnTi，,汽车齿轮,18Cr2Ni4WA，如曲轴、连杆10/12/2024,19,热处理,组织：,表层,：高碳M,回,+碳化物+Ar；,心部,：低碳M,回,（+T+F）,渗碳 淬火 低温回火,10/12/2024,20,10/12/2024,21,2调质钢,成分,：,c,=0.250.50%，合金元素消除回火脆性,提高回火抗力,强化F。

性能,：具有良好的综合力学性能,应用,：,45，一般尺寸零件，机床主轴,40Cr，一般尺寸重要零件，如齿轮、主轴35CrMo，较大截面零件，如,曲轴,、连杆40CrNiMo，大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮10/12/2024,22,热处理,组织,：S,回,表面淬火、低温回火：,表层：M,回,+Ar,心部：S,回,氮化：,表层：S,回,+氮化物,心部：S,回,调质，可附加表面淬火或氮化(38CrMoAl)10/12/2024,23,汽车曲轴,10/12/2024,24,1、弹簧的使用条件及性能要求,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存能量常用零件：,汽车叠板弹簧，仪表弹簧，汽阀弹簧等,性能要求：,(1)高的屈服强度，疲劳强度和高的屈强比；,(2)一定的塑性和韧性；,(3)保证组织性能均匀，要求材料淬透性好；,(4)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3弹簧钢,10/12/2024,25,3弹簧钢,成分,：c=0.550.70%，Si,Mn为主要元素，提高屈强比性能,：e、s、屈强比和疲劳抗力高，塑性大，耐震动、冲击应用,65Mn、60Si2Mn：汽车，拖拉机，机车的板簧和螺旋弹簧。

10/12/2024,26,汽车板簧,火车螺旋弹簧,热处理,热轧弹簧：,热成型 淬火+中温回火喷丸,冷轧弹簧：,淬火+中温回火 冷成型 去应力 喷丸,组织,：T,回,10/12/2024,27,4滚动轴承钢,成分：,c=0.951.10%，主加元素是Cr，形成细小的碳化物性能：,高接触疲劳强度、高硬度和耐磨性，韧性、淬透性好应用,GCr15：中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥10/12/2024,28,热处理：,球化退火+淬火+低温回火,冷处理，时效（120140,1020h）：稳定尺寸，去应力组织：,M,回,细碳化物少量Ar,10/12/2024,29,第六节 典型零件的选材及热处理,一,、热处理工序位置,二,、选材及热处理,应用（请链接到工程材料CAI）,10/12/2024,30,一、热处理工序位置,1.预先热处理的工序位置,退火、正火,：毛坯生产之后，切削加工之前,目的：调整硬度，改善切削加工性能，消除毛坯内应力，细化晶粒，均匀组织,10/12/2024,31,2.最终热处理的工序位置,调质,：粗加工之后，精加工或半精加工之前,表面热处理,：半精加工之后，磨削之前,调质件热处理工艺路线：,下料锻造退火或正火粗加工调质精加工,淬火件热处理工艺路线：,下料锻造正火（退火）粗加工、半精加工淬火、回火磨削,表面淬火件热处理工艺路线：,下料锻造正火（退火）粗加工调质半精加工表面淬火、低温回火磨削,10/12/2024,32,渗碳件热处理工艺路线：,下料锻造正火（退火）粗加工、半精加工渗碳淬火、低温回火磨削,渗氮件热处理工艺路线：,下料锻造正火（退火）粗加工调质精加工去应力退火粗磨渗氮精磨或研磨,10/12/2024,33,二、选材及热处理,1.轻载、低速，不重要的轴,Q235、Q255、Q275,等碳素结构钢，不进行热处理,2.中等载荷而且强度要求一般的轴,优质碳素结构钢，,35、40、45,。

常采用正火或调质处理，轴颈等处要求耐磨时进行表面淬火和低温回火,3.较大载荷或要求精度高的轴以及处于强烈摩擦或高、低温等恶劣条件下工作的轴,合金结构钢，,20Cr、40MnB、40Cr、38CrMoAl、GCr15,，调质、表面淬火、渗碳、渗氮、淬火、低温回火,一）轴类零件,10/12/2024,34,二）齿轮类零件,1.轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的一般齿轮,中碳钢，Q255、Q275、,40、45、50,、50Mn，正火或调质，（软齿面齿轮）,2.中载、中速、承受一定冲击载荷、运动较为平稳的齿轮,中碳钢、中碳合金结构钢，,45,、50Mn、,40Cr,、42SiMn，调质+表面淬火+低温回火，（硬齿面齿轮）,3.重载、高速或中速，且受较大冲击载荷的齿轮,低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢，,20Cr、20CrMnTi,等，渗碳+淬火+低温回火,4.精密传动齿轮,氮化钢，,38CrMoAl，,调质，氮化,10/12/2024,35,。