专题三 低合金钢、合金钢（2）（课件）《金属加工基础》同步教学(机工版)

合金钢 金属加工基础与实训 合金渗碳钢 Part 01 合金调质钢 Part 02 合金弹簧钢 Part 03 滚动轴承钢 Part 04 高速钢 Part 05 冷作合金模具钢 Part 06 CONTENT 目 录 热作合金模具钢 Part 07 塑料模具钢 Part 08 合金量具钢 Part 09 CONTENT 目 录 合金渗碳钢 合金渗碳钢 合金渗碳钢经渗碳+淬火+低温回火的处理后，便具有外硬内韧的性能，用来制造具有优良的耐磨性和耐疲劳性，又能承受冲击载荷作用的零件，如内燃机上的凸轮轴、活塞销、汽车和拖拉机中的变速齿轮等机器零件。 一、性能要求 1. 渗碳层硬度高，具有优良的耐磨性和接触疲劳抗力，同时应具有适当的塑性和韧性。 2. 渗碳件应具有足够高的强度，且心部有较高的韧性。若强度不足，则硬脆的渗碳层缺乏足够的支撑，容易碎裂、剥落；若心部韧性不足，在冲击载荷作用下则容易断裂。 3. 具有良好的热处理工艺性能和淬透性，在渗碳温度高达900一950℃下奥氏体晶粒不易长大。 二、成分特点 1. 含碳量低 合金渗碳钢的含碳量在0.10％一0.25％之间，可保证零件心部有足够的塑性和韧性。 二、成分特点 2. 加入合金元素 合金渗碳钢中常加入一定量的铬、镍、锰、硅、硼等合金元素，以提高钢的淬透性，保证零件在热处理后表层和心部均得到强化，具有“表硬内韧”的性能。 铬还能细化碳化物，提高渗碳层的耐磨性，镍则对提高渗碳层和心部的韧性非常有利，微量的硼能显著提高钢的淬透性，加人少量阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素，如钒、钛、钼、钨等，形成稳定的合金碳化物，能防止渗碳时晶粒长大，还能增加渗碳层硬度、提高耐磨性。 三、热处理特点 合金渗碳钢的热处理，一般是渗碳后淬火＋低温回火。其表层含碳量可达0.85％一1.05％，硬度可达60 HRC以上。 以20CrMnTi制造的汽车变速齿轮为例，说明其热处理工艺。其工艺路线为：下料→锻造→正火→加工齿形→渗碳（950 ℃），预冷淬火(830℃）→低温回火（200℃）→磨齿。正火的目的在于改善锻造组织，保持合适的加工硬度（170-210HBS)，其组织为索氏体＋铁素体。齿轮在使用状态下，由表面往心部组织分别为：回火马氏体＋碳化物颗粒＋残余奥氏体→回火马氏体＋残余奥氏体→…而心部的组织在淬透时为低碳马氏体＋铁素体。 四、常用牌号及用途 合金渗碳钢按淬透性大小分为三类。 低淬透性渗碳钢 水淬临界淬透直径为20一35mm。典型钢种有20Mn2,20Cr和20MnV等。用于制造受力不太大，要求耐磨并承受冲击的小型零件。 中淬透性渗碳钢 油淬临界淬透直径为25一60mm。典型钢种有20CrMnTi,12CrNi3和20MnVB等。用于制造尺寸较大、承受中等载荷、重要的耐磨零件，如汽车齿轮等。20CrMnTi是最常用的合金渗碳钢，适用于截面径向尺寸小于30mm的高强度渗碳零件。 高淬透性渗碳钢 油淬临界淬透直径为100mm以上，属空冷也能淬成马氏体的马氏体钢。典型钢种有12Cr2Ni4,20Cr2Ni4和 18Cr2Ni4WA 等，用于制造承受重载与强烈磨损的极为重要的大型零件，如航空发动机及坦克齿轮。 四、常用牌号及用途 四、常用牌号及用途 常用合金渗碳钢的牌号、力学性能和用途见下表。 四、常用牌号及用途 合金调质钢 合金调质钢 合金调质钢用来制造一些受力复杂的，要求具有良好的综合力学性能的重要零件。广泛应用于制造汽车、拖拉机、机床和其他机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类零件，连杆、转向节和高强螺栓等。 一、性能要求 调质钢经热处理后具有高的强度和良好的塑性、韧性，即良好的综合力学性能。调质钢件大多承受多种和较复杂的工作载荷，要求具有高的综合力学性能，但不同零件受力状况不同，其性能要求有所差别。 截面受力均匀的零件如连杆，要求整个截面都有较高的强度、韧性。受力不均匀的零件，如承受扭转或弯曲应力的传动轴，主要要求受力较大的表面区有较好的性能，心部要求可低些。 二、成分特点 1. 中碳 一般含碳量在0.25％一0.5％之间。含碳量过低，不易淬硬，回火后强度不足；含碳量过高则韧性不够。因此，以C =0.40％居多。 二、成分特点 2. 加入合金元素，增加淬透性 通常加入少量的Cr，Mn，Si， Ni和B等合金元素，以提高钢的淬透性。如40钢和40Cr钢相比， 40Cr钢的强度要比40钢高20％，同时具有良好的塑性和韧性。 二、成分特点 3. 加入碳化物形成元素，提高回火稳定性 通常加入少量Ti， Mo，W和V等元素，可阻止奥氏体晶粒长大，提高钢的回火稳定性和消除回火脆性，同时改善钢的性能。 三、热处理特点 合金调质钢的热处理工艺为调质（淬火＋高温回火），处理后得到回火索氏体组织，使零件具有良好的综合