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合金结构钢.pdf

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第四节合金结构钢 一、合金渗碳钢 渗碳钢通常是指需 经渗碳处理后使用的钢 材，具有外硬内韧的性 能，用于承受冲击的耐磨 件，如汽车、拖拉机中的 变速齿轮，内燃机上的凸 轮轴、活塞销等。 [化学成分]：低碳， 一般w=0.10％～ C 0.25％，以保证零件心部 具有足够的塑性、韧性。 主要合金元素是Cr，还可 加入Ni、Mn、B、W、Mo、 V、Ti等，其中，Cr、Ni、 Mn、B的主要作用是提高 淬透性，使大尺寸零件淬 火后心部得到低碳马氏 体组织，以提高强度和韧 性；少量的W、Mo、V、Ti 能形成细小、难溶的碳化 物，以阻止渗碳过程中高 温、长时间保温条件下晶 粒长大。在零件表层形成 的合金碳化物还可提高 表面渗碳层的耐磨性。 [常用牌号]：主要有20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4等。 20Cr钢常用来制造负荷不大、小尺寸的一般渗碳件，如小轴、小齿轮、活塞销等，也可在 调质状态下使用，制造工作速度较大并承受中等冲击载荷的零件。这个钢在渗碳时易过热，表面 也容易出现渗碳体网。 20CrMnTi是应用最广泛的合金渗碳钢，用于截面在30mm以下、高速运转并承受中等或重 载荷的重要渗碳件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、轴等零件。 20Cr2Ni4钢用作大截面、较高载荷、交变载荷下工作的重要渗碳件，如内燃机车的主动牵 引齿轮、柴油机曲轴等。 [热处理及性能]：预先热处理为正火，其目的是为了改变锻造状态的不正常组织，获得合 适的硬度以利切削加工。最终热处理一般是渗碳后淬火加上低温回火。使表层获得高碳回火马 氏体加碳化物，表面硬度一般为58～64HRC；而心部组织则视钢的淬透性高低及零件尺寸的大小 而定，可得到低碳回火马氏体或其他非马氏体组织，心部具有良好的强韧性。 常用合金渗碳钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途（摘自GB/T3077—1999） 热处理力学性能 δ A 5 σσ 第二 回K 牌次淬 火应用举例 号 第一次淬火温度/℃火温/ 温/M 度/J 度/MPaPa /℃% 不小于 7802004截面在30mm以下形状复杂， 831 20Cr880水、油～水、5407心部要求较高强度、工作表面 50 820空承受磨损的零件，如机床变速 水、箱齿轮、凸轮、蜗杆、活塞销、 油爪形离合器等 2004代替20钢制作小型渗碳齿 781 20Mn2880水、油水、5907轮、轴、轻载活塞销，汽车顶 50 空杆、变速箱操纵杆等 在汽车、拖拉机工业中用于 2005截面在30mm以下，承受高速、 20CrM870101 880油水、8505中或重载荷以及受冲击、摩擦 nTi油800 空的重要渗碳件，如齿轮、轴、 齿轮轴、爪形离合器、蜗杆等 模数较大，载荷较重的中小 2005 20MnV101渗碳件，如重型机床上的齿轮、 860油水、8855 B800轴，汽车后桥主动、从动齿轮 空 等 200520CrMnTi的代用钢种，制 20MnT111 860油水、9305作汽车、拖拉机上小截面、中 iB300 空等载荷的齿轮 2006大截面、较高载荷、交变载 20Cr2780111 880油水、10803荷下工作的重要渗碳件，如大 Ni4油800 空型齿轮、轴等 注：表中各牌号的合金渗碳钢试样尺寸均为15mm。 二、合金调质钢 合金调质钢主要 用于制造在多种载荷 （如扭转、弯曲、冲击 等）下工作，受力比较 复杂，要求具有良好综 合力学性能的重要零 件，一般需经调质处理 后使用。如汽车、拖拉 机、机床等上的齿轮、 轴类件、连杆、高强度 螺栓等。它是机械结构 用钢的主体。 [化学成分]:合 金调质钢为中碳成分， 碳的质量分数 w=0.25％～0.50％， C 以保证调质处理后具 有良好的综合力学性 能。主加合金元素有 Cr、Ni、Mn、Si、B等， 能提高淬透性和强化 钢材，而加入少量的 W、Mo、V、Ti等元素 可形成稳定的合金碳 化物，阻止奥氏体晶粒 长大，起细化晶粒及防 止回火脆性的作用。 [常用牌号]：40Cr、35CrMo、38CrMoAl、40CrNiMoA等为常用的合金调质钢。 40Cr钢是应用最广泛的合金调质钢，主要用于较为重要的中小型调质件；如机床齿轮、主 轴、花键轴、顶尖套等。 35CrMo适用于制造截面较大、载荷较重的调质件和较为重要的中型调质件，如汽轮机的转 子、重型汽车的曲轴等。 40CrNiMoA适宜于制作重载、大截面的重要调质件，如挖掘机传动轴、卷板机轴等。 38CrMoAl是氮化钢，主要用于制造尺寸精确、表面耐磨性要求