第三章-機(jī)器零件用鋼

1、第三章 機(jī)器零件用鋼,,工程材料學(xué),機(jī)器零件用鋼是指用于制造各種機(jī)器零件所用的鋼種，如各種軸類零件、齒輪、彈簧和軸承等。機(jī)器零件在工作時(shí)承受拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、沖擊、震動(dòng)、摩擦等力的作用，或幾種力同時(shí)作用，零件的截面上產(chǎn)生拉、壓、彎、抵、切等應(yīng)力。,工程材料學(xué),3.1 機(jī)器零件用鋼的性能要求,3.1 機(jī)械零件用鋼的性能要求,一、力學(xué)性能要求,工程材料學(xué),通常機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝是：型材→改鍛→毛坯熱處理→切削加工→最終熱處理→磨削等。

2、其中以切削加工性能和熱處理工藝性能為機(jī)器零件用鋼的主要工藝性能。但對(duì)鋼材的其他工藝性能(如冶煉性能、澆注性能、可鍛性能等)也有一定的要求。,二、工藝性能要求,工程材料學(xué),三、機(jī)器零件用鋼的分類,調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滲碳鋼、軸承鋼,低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼C＝0.2％、0.4～0.6％、～1.0％,低溫回火鋼、中溫回火鋼、高溫回火鋼,3.1 機(jī)械零件用鋼的分類,工程材料學(xué),3.2 調(diào)質(zhì)鋼,,通常將經(jīng)過(guò)淬火和高溫回火(即調(diào)質(zhì)處理)處理而使用的結(jié)

3、構(gòu)鋼稱為調(diào)質(zhì)鋼。調(diào)質(zhì)處理后的組織為回火索氏體組織。調(diào)質(zhì)鋼是應(yīng)用最廣的機(jī)器零件用鋼，約占機(jī)械行業(yè)中機(jī)器零件用鋼的30％。近來(lái)有很多調(diào)質(zhì)鋼采用等溫淬火處理，獲得優(yōu)良的機(jī)械性能。此外，根據(jù)不同的技術(shù)要求，還可施以正火、表面淬火+低溫回火和化學(xué)熱處理等處理工藝。,3.2 調(diào)質(zhì)鋼,工程材料學(xué),許多機(jī)器設(shè)備上的重要零件如機(jī)床主軸、汽車拖拉機(jī)的后橋半軸、柴油發(fā)電機(jī)曲軸、連桿、高強(qiáng)度螺栓等，都是在多種應(yīng)力負(fù)荷作用下工作的，受力情況比較復(fù)雜。對(duì)調(diào)質(zhì)鋼的性

4、能提出如下要求：高的屈服強(qiáng)度和疲勞極限、良好的沖擊韌性和塑性、軸的表面和局部要有一定的耐磨性、以及斷裂韌性和疲勞性能。,一、調(diào)質(zhì)鋼的工作條件及性能要求,工程材料學(xué),曲軸 引擎的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后， 可承接連桿的上下(往復(fù))運(yùn)動(dòng)變成循環(huán)(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng),3.2 調(diào)質(zhì)鋼,工程材料學(xué),二、調(diào)質(zhì)鋼的組織特點(diǎn),調(diào)質(zhì)鋼具有良好的綜合力學(xué)性能的原因與其在使用狀態(tài)下組織為中碳回火索氏體有關(guān)。具有以下特點(diǎn)： (1)強(qiáng)化相為彌散均勻分布的粒狀

5、碳化物，可以保證有較高的塑變抗力和疲勞強(qiáng)度。 (2)組織均勻性好，減少了裂紋在局部薄弱地區(qū)形成的可能性，可以保證有良好的塑性和韌性。 (3)作為基體組織的鐵素體是從淬火馬氏體轉(zhuǎn)變而成的，其晶粒細(xì)小，使鋼的冷脆傾向性大大減小。,3.2 調(diào)質(zhì)鋼,工程材料學(xué),二、調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分,調(diào)質(zhì)鋼在化學(xué)成分上的主要特點(diǎn)是中碳(w(C)=0.3％～0.5％)，合金元素有Mn、Cr、Si、Ni及B等。這些元素單獨(dú)加入或復(fù)合加入可以提高鋼

6、的淬透性，并保證機(jī)械零件整體具有良好綜合力學(xué)性能。,3.2 調(diào)質(zhì)鋼,車床主軸,工程材料學(xué),輔加元素有Mo、W、V、Ti等碳化物形成元素，它們一般不單獨(dú)加入，而是加在含有主加元素的鋼中，且含量較少。主要作用是細(xì)化晶粒、提高回火穩(wěn)定性和鋼的強(qiáng)韌性。調(diào)質(zhì)鋼的回火溫度正好處于第二類回火脆的溫度范圍，加入W、Mo元素可以抑制回火脆性。調(diào)質(zhì)鋼一般用以制作大的結(jié)構(gòu)件，所以淬透性至關(guān)重要。,3.2 調(diào)質(zhì)鋼,工程材料學(xué),四、調(diào)質(zhì)鋼的熱處理,3.2 調(diào)質(zhì)

7、鋼,1. 預(yù)備熱處理,改善切削加工性以及改善因軋、鍛不適當(dāng)而造成的晶粒粗大和帶狀組織,對(duì)于合金元素含量較低的調(diào)質(zhì)鋼可進(jìn)行正火或退火處理。 對(duì)于合金元素含量較高的調(diào)質(zhì)鋼，因正火后可得到馬氏體組織，尚需正火后再在Ac1以下溫度進(jìn)行高溫回火，使其組織轉(zhuǎn)變?yōu)榱钪楣怏w，降低硬度，便于切削加工。,2. 最終熱處理,粒狀珠光體,層片狀珠光體,工程材料學(xué),3.2 調(diào)質(zhì)鋼,1. 預(yù)備熱處理,2. 最終熱處理,調(diào)質(zhì)鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火。,調(diào)質(zhì)

8、鋼的最終性能取決于回火溫度的選擇。當(dāng)要求高塑性、高韌性及一定的強(qiáng)度時(shí)，采用500-600℃回火，即調(diào)質(zhì)處理，獲得回火索氏體組織。如零件還要求表面有良好耐磨性時(shí)，則再進(jìn)行表面淬火或化學(xué)熱處理如氮化處理。 當(dāng)零件要求較高的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)乃苄院晚g性時(shí)，采用200-250℃回火，以獲得回火馬氏體組織，或采用450℃左右回火，以獲得屈氏體組織。,工程材料學(xué),在小能量多次沖擊條件下工作的零件，即高周疲勞時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低回火溫度，以發(fā)揮材料的強(qiáng)

9、度潛力；只有對(duì)于大能量沖擊條件下的零件即低周疲勞時(shí)才適宜采用較高的回火溫度，以保證有足夠的塑性和韌性。,3.2 調(diào)質(zhì)鋼,工程材料學(xué),五、常用調(diào)質(zhì)鋼,3.2 調(diào)質(zhì)鋼,①低淬透性調(diào)質(zhì)鋼,如40、45淬火臨界直徑為8-17 mm，而45MnV、40Cr、38CrSi、40CrV、40MnVB鋼等油淬臨界淬火直徑為30-40 mm；,②中淬透性調(diào)質(zhì)鋼,油淬臨界淬火直徑為40-60 mm，如40CrMn、40CrNi、35CrMo、30CrMnS

10、i等鋼；,③高淬透性調(diào)質(zhì)鋼,油淬臨界淬火直徑大于60-100 mm，如40CrNiMo、40CrMnMo、25Cr2Ni4WA鋼等 。,工程材料學(xué),,注：試樣尺寸φ25mm；38CrMoAl鋼試樣尺寸為φ30mm。,常用合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)、化學(xué)程分、熱處理、力學(xué)性能及用途（摘自GB/T 3077-1999）,3.2 調(diào)質(zhì)鋼,工程材料學(xué),調(diào)質(zhì)鋼——調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。 1、成分特點(diǎn)中碳(0.3-0.5%C)，合金元素作用為：① 提高淬透

11、性：Mn、Si、Cr、Ni、B② 強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr、Ni③ 細(xì)化晶粒：Ti、V④ 防止第二類回火脆性：W、Mo,2、性能：良好的綜合力學(xué)性能。3、常用鋼號(hào)及用途 常用鋼號(hào)為45、40Cr、40CrNi。用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等零件。制造大截面重載荷零件，如曲軸等用高淬透性的40CrNiMo等 。,3.2 調(diào)質(zhì)鋼-小結(jié),柴油機(jī)凸輪軸,工程材料學(xué),3.3 彈簧鋼,在機(jī)械產(chǎn)品中，彈簧是重要的基礎(chǔ)零部件之一

12、，在各種機(jī)械產(chǎn)品中都少不了各種各樣的彈簧，按其使用場(chǎng)合和結(jié)構(gòu)外形的不同，可分為板彈簧和螺旋彈簧兩大類。用以制造彈簧或制造類似彈簧性能的零件的鋼種稱為彈簧鋼。,彈簧在外力作用下發(fā)生彈性變形以吸收能量；外力去除后，彈性變形又恢復(fù)放出能量，從而保證彈簧本身不受損害?？梢?，彈簧也是在交變載荷下工作，其破壞形式是疲勞斷裂和由于塑性變形而失去彈簧作用。,3.3 彈簧鋼,工程材料學(xué),工程材料學(xué),根據(jù)以上工作要求，彈簧應(yīng)具有如下性能： (1)高

13、的彈性極限、屈服極限和高的屈強(qiáng)比，以保證彈簧有足夠高的彈性變形能力，并能承受大的載荷。 (2)高的疲勞極限，以保證彈簧在長(zhǎng)期的振動(dòng)和交變應(yīng)力作用下不產(chǎn)生疲勞破壞。 (3)為了滿足成型的需要和可能承受的沖擊載荷，彈簧應(yīng)具有一定的塑性和韌性。δk≥20％即可，而對(duì)ak不做明確要求。,一、彈簧的工作條件與性能要求,3.3 彈簧鋼,工程材料學(xué),彈簧的性能以強(qiáng)度要求為主，由此便決定了彈簧鋼在化學(xué)成分和熱處理工藝上有如下特點(diǎn)： (

14、1)彈簧鋼的化學(xué)成分： ①?gòu)椈射撝械奶假|(zhì)量分?jǐn)?shù)較大，以保證高的彈性極限與疲勞極限。一般碳素彈簧鋼的w(c)=0.8-0.9％，合金彈簧鋼的w(C)=0.5-0.7％。,3.3 彈簧鋼,二、彈簧鋼的特點(diǎn)和常用鋼種,工程材料學(xué),②加入Si、Mn。Si和Mn是彈簧鋼中經(jīng)常應(yīng)用的合金元素，目的是提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體(Si、Mn固溶強(qiáng)化效果最好)、提高鋼的回火穩(wěn)定性，使其在相同回火溫度下具有較高的硬度和強(qiáng)度。其中Si的作用最大，但Si的質(zhì)量分

15、數(shù)大時(shí)有石墨化傾向，且在加熱時(shí)使鋼易于脫碳。Mn能增加鋼過(guò)熱敏感性，也應(yīng)加以注意。③加入Cr、W、V。為了克服硅錳鋼的不足，加入碳化物形成元素，它們可以防止鋼的過(guò)熱和脫碳，提高淬透性(主要是Cr)，W、V可細(xì)化晶粒，并保證鋼在高溫下仍具有較高的彈性極限和屈服極限。,3.3 彈簧鋼,工程材料學(xué),(2)最終熱處理采用淬火加中溫回火，回火溫度一般在350～450℃，為回火屈氏體組織，其目的是為了追求高的彈性極限和疲勞極限。 (3)要求有較

16、高的冶金質(zhì)量，以防鋼中夾雜物引起應(yīng)力集中而成為疲勞裂紋源，故指標(biāo)中規(guī)定彈簧鋼為優(yōu)質(zhì)鋼。 (4)對(duì)鋼材表面質(zhì)量有嚴(yán)格要求，防止表面有脫碳、裂紋、折疊、斑疤、氣泡、夾雜和壓入的氧化皮等引起應(yīng)力集中，降低鋼的疲勞極限。,3.3 彈簧鋼,工程材料學(xué),對(duì)于小型彈簧，如絲徑小于8mm以下的螺旋彈簧或彈簧鋼帶等，可以在熱處理強(qiáng)化或冷變形強(qiáng)化后成型，即用冷拔鋼絲冷卷成型。冷拔鋼絲具有高的強(qiáng)度，這是利用冷拔變形使鋼產(chǎn)生加工硬化而獲得的。冷拔彈簧鋼絲按其

17、強(qiáng)化工藝不同可分為三種情況：,三、彈簧鋼的熱處理,1．冷成型彈簧的熱處理,3.3 彈簧鋼,工程材料學(xué),(1)鉛浴等溫淬火冷拔鋼絲。即將盤條先冷拔到一定尺寸，再加熱到Ac3+80-100℃奧氏體化后，在450-550℃鉛浴中等溫以得到細(xì)片狀珠光體組織，然后多次冷拔至所需要直徑。通過(guò)調(diào)整鋼中含碳量和冷拔形變量(形變量可高達(dá)85-90％)，以得到高強(qiáng)度和一定塑性的彈簧鋼絲。這種鉛淬拔絲處理實(shí)質(zhì)上是一種形變熱處理，即珠光體相變后形變，可使鋼絲強(qiáng)

18、度達(dá)到3000 MPa左右。,3.3 彈簧鋼,工程材料學(xué),(2)冷拔鋼絲。這種鋼絲主要是通過(guò)冷拔變形而得到強(qiáng)化，但與鉛淬冷拔鋼絲不同，它是通過(guò)在冷拔工序中間加入一道約680℃中間退火而改善塑性，使鋼絲得以繼續(xù)冷拔到所需最終尺寸，其強(qiáng)度比鉛淬冷拔鋼絲強(qiáng)度低。 (3)淬火回火鋼絲：這種鋼絲是在冷拔到最終尺寸后，再經(jīng)淬火加中溫回火強(qiáng)化，最后冷卷成型的。此種強(qiáng)化方式的缺點(diǎn)是工藝較復(fù)雜，而強(qiáng)度比鉛淬冷拔鋼絲低。,3.3 彈簧

19、鋼,工程材料學(xué),經(jīng)上述三種方式強(qiáng)化的鋼絲在冷卷成型后必加一道低溫回火工藝，其回火溫度為250-300℃＋1h。低溫回火的目的是消除應(yīng)力、穩(wěn)定尺寸，并提高彈性極限。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)已經(jīng)過(guò)強(qiáng)化處理的鋼絲在冷卷成型后彈性極限往往并不高，這是因?yàn)槔渚沓尚蛯⑹挂讋?dòng)位錯(cuò)數(shù)量增多，且由于包申格效應(yīng)引起起始塑變抗力降低。因此在冷卷成型后必須進(jìn)行一次低溫回火，以造成多邊化過(guò)程，提高彈性極限。,3.3 彈簧鋼,工程材料學(xué),熱成型彈簧一般是將淬火加熱與熱成型結(jié)合起

20、來(lái)，即加熱溫度略高于淬火溫度，加熱后進(jìn)行熱卷成型，然后利用余熱淬火，最后進(jìn)行350-450℃的中溫回火，從而獲得回火屈氏體組織。這是一種形變熱處理工藝，可有效地提高彈簧的彈性極限和疲勞壽命。 一般汽車上大型板彈簧均采用此方法。對(duì)于中型螺旋彈簧也可以在冷態(tài)下成型，而后進(jìn)行淬火和回火處理。,2.熱成型彈簧的熱處理,工程材料學(xué),,,常用合金彈簧鋼的牌號(hào)、化學(xué)程分、熱處理、力學(xué)性能及用途（摘自GB/T 1222-1984）,3.3 彈

21、簧鋼,工程材料學(xué),彈簧鋼——制造彈簧或類似性能零件的鋼種。1、性能要求 (彈簧是儲(chǔ)存能量或緩和沖擊的零件)高的σs、σs/σb、σ-1；足夠的韌性2、成分特點(diǎn)：中高碳碳素彈簧鋼為0.6-0.9%C；合金彈簧鋼為0.45-0.7%C3、合金元素作用： ①提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr ②提高?s/?b：Si ③細(xì)化晶粒：V,4、常用鋼號(hào)及用途常用鋼號(hào)為65Mn、60Si2Mn用于制造較大截面彈簧。 制造大截

22、面、大載荷、耐熱的彈簧用50CrV 。,汽車板簧,大型熱卷彈簧,3.3 彈簧鋼,工程材料學(xué),3.4 滲碳鋼,某些機(jī)械零件，如汽車、拖拉機(jī)上的變速箱齒輪，內(nèi)燃機(jī)上的凸輪、活塞銷和部分量具等，根據(jù)服役條件，要求表面耐磨、耐接觸疲勞破壞及有一定沖擊韌性。對(duì)于這種類型的零件，通常只要求表面強(qiáng)化，而對(duì)心部沒有過(guò)多的要求。,3.3 滲碳鋼,工程材料學(xué),,對(duì)零件采用表面強(qiáng)化的方法有：感應(yīng)加熱表面淬火、滲碳或碳氮共滲、滲氮以及表面冷塑性變形(如噴丸、

23、輾壓)等。其中除表面冷塑性變形強(qiáng)化方法外，其余三種強(qiáng)化法都屬于熱處理過(guò)程，都有相對(duì)適用的鋼種。如感應(yīng)加熱表面淬火用鋼、滲碳鋼、碳氮共滲鋼、氮化鋼等，統(tǒng)稱為表面強(qiáng)化零件用鋼。,3.3 滲碳鋼,工程材料學(xué),一、滲碳鋼的工作條件及對(duì)性能要求,齒輪為例,潘存云教授研制,失效形式,輪齒折斷一般發(fā)生在齒根處，嚴(yán)重過(guò)載突然斷裂、疲勞折斷。,齒面接觸疲勞齒面接觸應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化當(dāng)超過(guò)疲勞極限時(shí)，表面產(chǎn)生微裂紋、高壓油擠壓使裂紋擴(kuò)展、微粒剝落。點(diǎn)蝕首先

24、出現(xiàn)在節(jié)線處，齒面越硬，抗點(diǎn)蝕能力越強(qiáng)。軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)常因點(diǎn)蝕而失效。,齒面膠合高速重載傳動(dòng)中，常因嚙合區(qū)溫度升高而引起潤(rùn)滑失效，致使齒面金屬直接接觸而相互粘連。當(dāng)齒面向?qū)瑒?dòng)時(shí)，較軟的齒面沿滑動(dòng)方向被撕下而形成溝紋。,齒面塑性變形,表面凸出,表面凹陷,,,,,,3.3 滲碳鋼,工程材料學(xué),,齒輪用鋼不但應(yīng)有高的耐磨性、接觸疲勞強(qiáng)度、彎曲疲勞強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，而且還應(yīng)有較高的塑性和韌性。,滲碳鋼性能要求,工程材料學(xué),,用低碳(合金)鋼

25、滲碳(或碳氮共滲)后進(jìn)行淬火加低溫回火處理，即可達(dá)到目的。經(jīng)滲碳處理后表層w(C)>0.8％，淬火并低溫回火，其組織為回火馬氏體和粒狀碳化物及一定的殘余奧氏體。 它具有高硬度(HRC>58-62)、高耐磨性和高接觸疲勞強(qiáng)度；齒輪心部仍為低碳鋼，其組織為低碳回火馬氏體(全部淬透)或部分鐵素體加屈氏體(未淬透)，其硬度可達(dá)38-42 HRC；大多數(shù)情況下心部組織為回火馬氏體、屈氏體和少量鐵索體的混合組織硬度在25-40

26、 HRC，心部沖擊韌性一般高于70J/cm2。,工程材料學(xué),表層、心部C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同導(dǎo)致淬火時(shí)，在表面形成極為有利的殘余壓應(yīng)力，這將顯著提高鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度。通過(guò)滲碳提高表層C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也可以看成是一種合金化強(qiáng)化方式，而滲碳后的淬火，則為熱處理強(qiáng)化。,3.3 滲碳鋼,滲碳鋼性能要求,工程材料學(xué),滲碳鋼的表層、心部的成分組織和性能有很大的差異。這種使用狀態(tài)實(shí)際上巧妙地制成了一種天然復(fù)合鋼，即表層高碳鋼、心部低碳鋼。 滲碳鋼

27、的發(fā)展思路是： 低碳鋼+滲碳工藝+淬火+低溫回火。,箱式氣體滲碳爐,井式氣體滲碳爐,3.3 滲碳鋼,工程材料學(xué),通常認(rèn)為，滲碳件心部的w(c)=0.10-0.20％范圍內(nèi)，低的含碳量的目的是為了保證心部有良好的韌性。低滲碳鋼心部的含碳量卻易于使硬化層剝落，目前總的趨向是將滲碳鋼中C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大到0.25％左右。如對(duì)韌性要求較低時(shí)，C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也可提高至0.3-0.4％，但要適當(dāng)采取減薄滲層深度等工藝措施。例

28、如，有的吉普車齒輪用40Cr鋼制造，滲層深度減至0.5 mm左右，否則易于斷齒?？傊?，滲鋼心部的w(C)=0.1-0.25％，而表層C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)0.8％。,二、滲碳鋼的化學(xué)成分,1．鋼材的含碳量,3.3 滲碳鋼,工程材料學(xué),2．鋼材的淬透性,滲碳件心部的硬度和強(qiáng)度取決于鋼材的含碳量和淬透性兩方面的因素。鋼材的含碳量決定著心部馬氏體的硬度，而心部是否易于得到馬氏體組織又取決于鋼材的淬透性。,3.3 滲碳鋼,滲碳鋼的淬透性是通過(guò)加入合

29、金元素來(lái)保證的，為了提高鋼的淬透性，常在鋼中加入Cr、Mo、Ni、W、Mn、Si、B等元素。特別是B提高淬透性效果很好，因而在我國(guó)汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)中已得到應(yīng)用。,工程材料學(xué),3．表層碳化物的形態(tài),滲碳層中所形成的碳化物呈網(wǎng)狀，則滲層的脆性加大，易于脫落；而碳化物呈粒狀時(shí)，即使在表面C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2-3％的情況下，韌性也不至于有很大的下降，且耐磨性與接觸疲勞性能得到大大的改善。中等碳化物形成元素如Cr的影響較為有利，易使碳化物呈粒狀

30、分布；而強(qiáng)碳化物形成元素如W、Mo、V以及非碳化物形成元素如Si等，則易使碳化物呈長(zhǎng)條狀或網(wǎng)狀分布。,3.3 滲碳鋼,工程材料學(xué),4．合金元素對(duì)滲碳鋼工藝性能的影響,合金元素對(duì)滲碳鋼的影響，還表現(xiàn)在影響滲碳速度、滲層深度和表層碳濃度上。一般說(shuō)來(lái)，碳化物形成元素如Cr、Mo、w、Ti、V、Mn等都促使表層含碳量增多；而非碳化物形成元素如Si、Ni、Co、Al等，都減少表層碳濃度。同時(shí)，提高表層碳濃度的元素通常又增加滲層的深度與滲入速度，而

31、減少表層碳濃度的元素，則相應(yīng)降低滲層深度，并減慢滲入速度。,3.3 滲碳鋼,工程材料學(xué),,就熱處理工藝而言，通常要求滲碳后直接降溫淬火。但眾所周知，滲碳溫度高達(dá)930℃，為了阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，滲碳鋼應(yīng)是用鋁脫氧的本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。Mn在鋼中有促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向，所以，在含錳的滲碳鋼中常加入少量V、Ti、Mo等來(lái)阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。,3.3 滲碳鋼,工程材料學(xué),三、滲碳鋼的熱處理特點(diǎn),滲碳只是改變表層的含碳量，而隨后的淬火、回火工藝

32、才賦予鋼以最終的力學(xué)性能。滲碳鋼的熱處理一般是滲碳后直接淬火加低溫回火。但根據(jù)滲碳鋼化學(xué)成分的差異，常用的熱處理方法有： (1)合金元素含量較低，但又不易過(guò)熱的鋼，如20CrMnTi鋼，滲碳后預(yù)冷直接淬火及低溫回火。 (2)滲碳時(shí)易過(guò)熱的碳鋼及低合金鋼，如固體滲碳后的零件，一般采用滲碳后緩冷至室溫，重新加熱淬火并低溫回火。 (3)合金元素含量較高的中合金鋼及對(duì)性能要求較高的鋼，一般采用滲碳后緩冷至室溫，重新加熱二

33、次淬火及低溫回火。,工程材料學(xué),四、常用的滲碳鋼,(1)低強(qiáng)度滲碳鋼。其強(qiáng)度級(jí)別抗拉強(qiáng)度在800 MPa以下，又常稱低淬透性滲碳鋼。常用鋼號(hào)有15、20、20Mn2、20MnV、15Cr等。適用于對(duì)心部要求不高的小型滲碳件，如套筒、鏈條等。 (2)中強(qiáng)度滲碳鋼。其強(qiáng)度級(jí)別抗拉強(qiáng)度在800-1200 MPa范圍內(nèi)，又常稱為中淬透性滲碳鋼。常用鋼號(hào)有20CrMnTi、20MnVB、20Mn2TiB、20SiMnVB等。這類鋼的心

34、部強(qiáng)度和淬透性較高，可用于制造中等強(qiáng)度較為重要的滲碳件，如汽車、拖拉機(jī)齒輪等。,3.3 滲碳鋼,工程材料學(xué),,(3)高強(qiáng)度滲碳鋼。其強(qiáng)度級(jí)別在1200 MPa以上，又常稱為高淬透性滲碳鋼。 常用鋼號(hào)有20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、15CrMn2SiMo等。由于具有高淬透性和高的心部強(qiáng)度，可用以制造截面較大的重負(fù)荷滲碳件，如坦克齒輪、飛機(jī)齒輪等。,工程材料學(xué),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,常用合

35、金滲碳鋼的牌號(hào)、化學(xué)程分、熱處理、力學(xué)性能及用途（摘自GB/T 3077-1999）,工程材料學(xué),滲碳鋼——制造滲碳零件的鋼種1、性能要求：⑴ 表硬里韌⑵ 良好淬透性和滲碳能力。2、成分特點(diǎn)：低碳(0.1-0.25%C), 加Cr、Mn、Ni、B等元素 ① Cr、Mn、Ni、B：提高淬透性② Cr、Mn、Ni ：強(qiáng)化鐵素體③ W、Mo、Ti、V ：細(xì)化晶粒,3、常用鋼號(hào)及用途低淬透性鋼：20、20Cr。用于受力

36、小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA。用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。,柴油機(jī)曲軸,活塞銷(20Cr),柴油機(jī)凸輪軸,3.3 滲碳鋼,工程材料學(xué),3.5 滾動(dòng)軸承鋼,滾動(dòng)軸承是一種重要的基礎(chǔ)零件，其作用主要在于支撐軸徑。滾動(dòng)軸承由內(nèi)套、外套、滾動(dòng)體(滾珠、滾輪、滾針)和保持架四部分組成。,,滾動(dòng)體,內(nèi)套,外套,保持架,除保持架常用

37、低碳鋼(08鋼)薄板沖制外，內(nèi)套、外套和滾動(dòng)體則均用軸承鋼制成。,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材料學(xué),,軸承鋼還廣泛用于制造各類工具和耐磨零件，如精密量具、冷變形模具、絲杠、冷軋輥和高強(qiáng)度的軸類等。,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材料學(xué),一、滾動(dòng)軸承的工作條件及性能要求,1．滾動(dòng)軸承的工作條件,內(nèi)外套圈與滾動(dòng)體之間接觸面上承受極大的壓應(yīng)力和交變載荷；強(qiáng)烈的摩擦磨損，甚至產(chǎn)生大量的摩擦熱；特殊條件下工作的軸承，常與大氣、水蒸氣及腐蝕介質(zhì)相接觸，進(jìn)而

38、產(chǎn)生腐蝕。,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材料學(xué),(1)高的彈性極限、抗拉強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度； (2)高的淬硬性和必要的淬透性，保證高耐磨性，其硬度為61-65HRC； (3)一定的沖擊韌性； (4)良好的尺寸穩(wěn)定性(或組織穩(wěn)定性)，這對(duì)精密軸承特別重要； (5)在和大氣或潤(rùn)滑油接觸時(shí)要能抵抗化學(xué)腐蝕。,2．滾動(dòng)軸承鋼的性能要求,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材料學(xué),二、滾動(dòng)軸承鋼的化學(xué)成分,軸承鋼含碳量高，屬于過(guò)共析鋼。高碳可以保

39、證鋼有高的硬度和耐磨性。軸承鋼的W(C)：0.95％-1.15％。,1．高碳,2．加入Cr、Mn、Si等合金元素,Cr是軸承鋼中最主要的合金元素，其作用是：Cr可提高鋼的淬透性；鋼中部分Cr可溶于滲碳體，形成穩(wěn)定的合金滲碳體(FeCr)3C，可減少過(guò)熱傾向，得到較細(xì)的組織；細(xì)小均勻分布碳化物，既可提高鋼的回火穩(wěn)定性，又可提高鋼的硬度，進(jìn)而提高鋼的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度；Cr還可以提高鋼的耐腐蝕性能。 Mn、Si提高淬透性。,3.5 滾動(dòng)軸

40、承鋼,工程材料學(xué),3．高的冶金質(zhì)量,由于軸承鋼的接觸疲勞性能對(duì)鋼材的微小缺陷十分敏感，所以非金屬夾雜物對(duì)鋼的使用壽命有很大影響。危害性最大的是氧化物，其次是硅酸鹽，它們的多少主要取決于冶金質(zhì)量和鑄造工藝。因此，在冶煉和澆鑄時(shí)必須嚴(yán)格控制非金屬夾雜物的數(shù)量。通常w(S)<0.02％、w(P)≤0.02％。,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材料學(xué),三、滾動(dòng)軸承鋼的牌號(hào)及其熱處理,應(yīng)用最廣的是GCr15鋼，約占軸承用鋼的90％左右。國(guó)外所用軸承

41、鋼的成分，大體與GCr15鋼相同。,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材料學(xué),1．軸承鋼的種類,軋鋼機(jī)械、礦山挖掘機(jī)械和其他一些受沖擊負(fù)荷較大的機(jī)械使用的軸承，要求表面硬度高、耐磨性好，高的接觸疲勞強(qiáng)度，心部有一定的韌性、強(qiáng)度和硬度，選用滲碳鋼。常用的鋼號(hào)有20Mn、20NiMo、12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、20Cr2Mn2MoA等，經(jīng)滲碳→淬火→低溫回火處理。,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材料學(xué),,250℃以上(航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承有的達(dá)38

42、0℃)的軸承，由于溫度高，使材料的硬度、耐磨性等性能顯著下降，此時(shí)必須采用高溫軸承鋼。我國(guó)已試驗(yàn)和使用的高溫軸承鋼有Cr4Mo4V、W6Mo5Cr4V2、Crl4Mo4V、9Cr18Mo等。,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材料學(xué),,石油機(jī)械、造船工業(yè)及食品工業(yè)中的軸承常在酸、堿、鹽等腐蝕介質(zhì)中工作，要求具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，因此需要采用不銹鋼制造軸承，如9Cr18及9C18Mo鋼等。,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材料學(xué),2. GCr15軸承鋼的熱

43、處理,軸承鋼一般要經(jīng)過(guò)球化退火處理和淬火加低溫回火處理，球化退火的目的是降低硬度，改善切削加工性，同時(shí)獲得均勻分布的細(xì)粒狀珠光體，為最終熱處理做好組織上的準(zhǔn)備。 軸承鋼的淬火溫度應(yīng)嚴(yán)格控制，GCr15鋼淬火溫度控制在(840±10)℃范圍內(nèi)，淬火組織為隱晶馬氏體。淬火后應(yīng)立即回火，以消除內(nèi)應(yīng)力、提高韌性、穩(wěn)定組織和尺寸。其回火溫度為150-160℃，回火時(shí)間為2-3 h。,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材料學(xué),為了消除零件在

44、磨削時(shí)產(chǎn)生的磨削應(yīng)力，以及進(jìn)一步穩(wěn)定組織和尺寸，在磨削加工后再進(jìn)行一次附加回火，回火溫度為120-150℃，回火時(shí)間為2-3 h。 對(duì)于精密軸承，為了保證尺寸的穩(wěn)定性，淬火后立即進(jìn)行冷處理，然后再回火，磨削加工后再進(jìn)行一次尺寸穩(wěn)定性處理，在120-150℃保溫5-10 h。 GCr5鋼經(jīng)淬火回火處理后，鋼的組織為：馬氏體(80％)+殘余奧氏體(10％)+碳化物(10％)，其硬度為61-65HRC。,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材

45、料學(xué),常用軸承鋼牌號(hào)、化學(xué)成分、熱處理及用途（鉻軸承鋼摘自 YB（T）1-1980）,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材料學(xué),滾動(dòng)軸承鋼——制造軸承套和滾動(dòng)體專用鋼種1、性能要求 (軸承承受接觸應(yīng)力、交變載荷和摩擦)高而均勻的硬度、耐磨性、?b、接觸疲勞強(qiáng)度和足夠的韌性。2、成分特點(diǎn)：高碳(0.95-1.10%C)，主加Cr ① Cr、Mn、Si：提高淬透性② Cr 還提高耐磨性和耐蝕性。,3、常用鋼號(hào)及用途 應(yīng)用最廣的是

46、GCr15，大量用于大中型軸承；大型軸承用GCr15SiMn。這類鋼還可用于制造模具、量具等。,3.5 滾動(dòng)軸承鋼,工程材料學(xué),鋼鐵材料熱處理是通過(guò)加熱、保溫和冷卻方式借以改變合金的組織與性能的一種工藝方法，其基本內(nèi)容包括熱處理原理及熱處理工藝兩大方面。,附：鋼的熱處理,鋼鐵材料的強(qiáng)韌化重要有兩個(gè)途徑：一是對(duì)鋼鐵材料實(shí)施熱處理；二是通過(guò)調(diào)整鋼的化學(xué)成分，加入合金元素（亦即鋼的合金化原理），以改善鋼的性能。,附：鋼的熱處理,工程材料學(xué),鋼

47、的熱處理原理,鋼的熱處理相變溫度,鋼在加熱時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度往往要偏離平衡的臨界溫度，冷卻時(shí)也是如此。隨著加熱和冷卻速度的增加，滯后,現(xiàn)象將越加嚴(yán)重。通常把加熱時(shí)的臨界溫度標(biāo)以字母“C”，如AC1、AC3、ACm等；把冷卻時(shí)的臨界溫度標(biāo)以字母“r”，如Ar1、Ar3、Arm等。,附：鋼的熱處理,工程材料學(xué),加熱時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,1、奧氏體的形成過(guò)程 鋼在加熱時(shí)奧氏體的形成過(guò)程又稱為奧氏體化。以共析鋼的奧氏體形成過(guò)程為例。,附：鋼的熱

48、處理-加熱時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,工程材料學(xué),3）殘留滲碳體的溶解： 鐵素體全部消失以后，仍有部分剩余滲碳體未溶解，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，這些剩余滲碳體不斷地溶入到奧氏體中去，直至全部消失。,1）奧氏體形核：奧氏體的晶核優(yōu)先在鐵素體與滲碳體的界面上形成。,2）奧氏體晶核長(zhǎng)大： 奧氏體晶核形成以后，依靠鐵、碳原子的擴(kuò)散，使鐵素體不斷向奧氏體轉(zhuǎn)變和滲碳體不斷溶入到奧氏體中去而進(jìn)行的。,附：鋼的熱處理-加熱時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,工程材料學(xué),4）奧氏體均

49、勻化： 滲碳體全部溶解完畢時(shí)，奧氏體的成分是不均勻的，只有延長(zhǎng)保溫時(shí)間，通過(guò)碳原子的擴(kuò)散才能獲得均勻化的奧氏體。,亞共析鋼的加熱過(guò)程：,過(guò)共析鋼的加熱過(guò)程：,附：鋼的熱處理-加熱時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,工程材料學(xué),2、奧氏體晶粒大小及其控制,1）晶粒大小的表示方法 晶粒大小廣泛采用的是與標(biāo)準(zhǔn)金相圖片（標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖）相比較的方法來(lái)評(píng)定晶粒大小的級(jí)別。通常將晶粒大小分為8級(jí)，1級(jí)最粗，8級(jí)最細(xì)。通常1～4級(jí)為粗晶粒度，5～8級(jí)為

50、細(xì)晶粒度。,2）奧氏體晶粒大小的控制加熱溫度與保溫時(shí)間 加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，奧氏體晶粒越粗大，因?yàn)檫@與原子擴(kuò)散密切相關(guān)。,附：鋼的熱處理-加熱時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,工程材料學(xué),合金元素Ti、Zr、V、Nb、Al等，當(dāng)其形成彌散穩(wěn)定的碳化物和氮化物時(shí)，由于分布在晶界上，因而阻礙晶界的遷移，阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，有利于得到細(xì)晶粒鋼。Mn和P是促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素。,加熱速度 加熱速度越快，過(guò)熱度越大，奧氏

51、體實(shí)際形成溫度越高，可獲得細(xì)小的起始晶粒。,鋼的化學(xué)成分 碳全部溶于奧氏體時(shí)，隨奧氏體中含碳量的增加，晶粒長(zhǎng)大傾向增大。,附：鋼的熱處理-加熱時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,工程材料學(xué),冷卻時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,1、鋼的冷卻方式 熱處理時(shí)常用的冷卻方式有兩種：一是等溫冷卻（常用于理論研究）；二是連續(xù)冷卻（常用于生產(chǎn)）。,附：鋼的熱處理-冷卻時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,工程材料學(xué),1）等溫冷卻試驗(yàn)：（a） 首先將若干薄圓片狀試樣放入錫熔爐中，

52、在高于共析溫度的條件下進(jìn)行奧氏體化；（b）將上述奧氏體化后的試樣迅速放入另一錫熔爐保溫，爐溫低于共析溫度；（c）依據(jù)試樣保溫時(shí)間的差異，分別從爐中取出試樣，置于水中快冷；（d）磨制金相試樣，并觀察顯微組織。,附：鋼的熱處理-冷卻時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,工程材料學(xué),在不同溫度重復(fù)上述等溫轉(zhuǎn)變?cè)囼?yàn)，可根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制出奧氏體鋼的等溫冷卻曲線。,附：鋼的熱處理-冷卻時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,工程材料學(xué),曲線的左邊一條線為過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變開始線；右邊一條線

53、為過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變終了線。該曲線下部還有兩條水平線，分別表示奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度Ms線和轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度Mf線。,2）過(guò)冷奧氏體等溫冷卻曲線曲線分析,在C曲線中，在不同過(guò)冷奧氏體開始出現(xiàn)組織轉(zhuǎn)變的時(shí)間不同，這段時(shí)間稱為“孕育期”。其中，以C曲線最突出處（凸點(diǎn)）所對(duì)應(yīng)的溫度孕育期最短。,過(guò)冷奧氏體等溫冷卻曲線形似“C”字，故俗稱C曲線，反應(yīng)了“溫度-時(shí)間-轉(zhuǎn)變量”的關(guān)系，所以C曲線又稱為TTT圖(Temperature-Time-Tra

54、nsformation Diagram)。,附：鋼的熱處理-冷卻時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,工程材料學(xué),附：鋼的熱處理-冷卻時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,工程材料學(xué),3、非共析成分碳鋼的等溫轉(zhuǎn)變,非共析鋼的C曲線與共析鋼的C曲線不同。區(qū)別在于：亞共析鋼曲線左移，在其上方多了一條過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的轉(zhuǎn)變開始線； 過(guò)共析鋼曲線右移，在其上方多了一條過(guò)冷奧氏體析出二次滲碳體的開始線。,亞共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變圖,附：鋼的熱處理-冷卻時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,

55、工程材料學(xué),4、共析鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變,C曲線（TTT圖）反應(yīng)了過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的全貌，但在實(shí)際生產(chǎn)中，鋼的熱處理大多是采用連續(xù)冷卻，因此，測(cè)出奧氏體的連續(xù)冷卻曲線，即CCT圖（右圖陰影部分），有很大的現(xiàn)實(shí)意義。,Continuous Cooling Transformation Diagram,附：鋼的熱處理-冷卻時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,工程材料學(xué),臨界冷卻速度：是指使奧氏體在冷卻過(guò)程中直接轉(zhuǎn)變成馬氏體而不發(fā)生其它轉(zhuǎn)變的最小冷卻速度，即臨界

56、淬火速度。,附：鋼的熱處理-冷卻時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變,工程材料學(xué),鋼的普通熱處理,退火,將鋼加熱到一定溫度進(jìn)行保溫，緩冷至600℃以下，再空冷至室溫的熱處理工藝。,各種退火和正火的一般加熱范圍,附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料學(xué),常用退火工藝制度小結(jié),附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料學(xué),正 火,正火將鋼加熱到AC3以上溫度并保溫，出爐空冷至室溫的熱處理工藝。由于正火比退火加熱溫度略高，冷卻速度大，故珠光體的分散度

57、大，先共析鐵素體的數(shù)量少，因而正火后強(qiáng)度、硬度較高。,正火的應(yīng)用：① 用正火作為性能要求的一般結(jié)構(gòu)件的最終熱處理。② 亞共析鋼采用正火來(lái)調(diào)整硬度，改切削加工性能。③ 過(guò)共析鋼的正火可消除網(wǎng)狀碳化物。,附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料學(xué),淬 火,1、定義：淬火是將鋼加熱到AC1或 AC3以上溫度并保溫，出爐快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變成為馬氏體的熱處理工藝。,附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料學(xué),（b）冷卻速度超過(guò)臨

58、界冷卻速度；（c）在Ms～Mf溫度范圍使過(guò)冷奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。,附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料學(xué),馬氏體形成過(guò)程示意圖,工程材料學(xué),板條馬氏體,片狀馬氏體,W（C）≥0.60%時(shí)：形成片狀馬氏體（針狀馬氏體），片狀馬氏體內(nèi)部的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶。因此，片狀馬氏體又稱為孿晶馬氏體。,0.20 %≤W（C）≤0.60%時(shí)：形成上述兩種馬氏體的混合組織，含碳量越高，條狀馬氏體量越少而片狀馬氏體量越多。,附：鋼的熱處理-鋼的普通熱

59、處理,工程材料學(xué),4）馬氏體的力學(xué)性能,馬氏體的塑性和韌性主要取決于它的亞結(jié)構(gòu)。在相同屈服強(qiáng)度條件下，板條（位錯(cuò)）型馬氏體比片狀（孿晶）型馬氏體的韌性好得多。,馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳量，通常情況是隨含碳量的增加而升高。,附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料學(xué),將鋼加熱到Ac1或Ac3以上，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻以獲得馬氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。,1）淬火加熱溫度,淬火加熱溫度的選擇應(yīng)以得到細(xì)而均勻的奧氏體晶粒為原

60、則，以便冷卻后獲得細(xì)小的馬氏體組織。亞共析鋼的淬火加熱溫度通常為Ac3以上30～50℃；過(guò)共析鋼的淬火加熱溫度通常為Ac1以上30～50℃。,4、鋼的淬火工藝,附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料學(xué),2）淬火保溫時(shí)間,淬火保溫時(shí)間主要根據(jù)鋼的成分特點(diǎn)、加熱介質(zhì)和零件尺寸來(lái)確定。,（a）含碳量越高，含合金元素越多，導(dǎo)熱性越差，則保溫時(shí)間就越長(zhǎng)；,（b）零件尺寸越大，保溫時(shí)間越長(zhǎng)；,（c）生產(chǎn)中常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定保溫時(shí)間；,附：鋼的熱處理-

61、鋼的普通熱處理,工程材料學(xué),3）淬火冷卻速度,淬火冷卻介質(zhì)選擇的原則：（a）為保證獲得馬氏體組織，要求V冷卻≥V臨界；（b）為保證零件不因淬火應(yīng)力而開裂，要求V冷卻不應(yīng)太 大，應(yīng)該選擇合適的冷卻介質(zhì)。,附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料學(xué),采用有機(jī)物和無(wú)機(jī)物等配制而成的水溶性聚合物淬火介質(zhì)，和淬火油改性添加劑，由于冷卻能力可調(diào)整，使用中介質(zhì)濃度可簡(jiǎn)便測(cè)定，有減少變形、防止淬裂，不銹蝕、免清洗、 無(wú)味、無(wú)煙霧、不著火，

62、使用溫度高，環(huán)保、少無(wú)污染，正常消耗是傳統(tǒng)油淬火的40%等特點(diǎn)，因而在國(guó)外已普及推廣應(yīng)用。 但我國(guó)仍普遍采用通用的礦物油，一定比例的氯化鈉水溶液、堿溶液及硝鹽溶液為冷卻介質(zhì)。因而造成嚴(yán)重的污染。,附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料學(xué),5、常用淬火冷卻方法,為了保證獲得所需淬火組織，又要防止變形和開裂，必須采用已有的淬火介質(zhì)再配以各種冷卻方法才能解決。,通常的淬火方法包括單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火和等溫淬火等，如圖所示。,

63、附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料學(xué),6、鋼的淬透性和淬硬性,鋼的淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。其大小通常用規(guī)定條件下淬火獲得淬透層的深度（又稱有效淬硬深度）的距離作為淬透層深度。,生產(chǎn)中也常用臨界淬火直徑表示鋼的淬透性。所謂臨界淬火直徑，是指圓棒試樣在某介質(zhì)中淬火時(shí)所能得到的最大淬透直徑（即心部被淬成半馬氏體的最大直徑），用Do表示。在相同冷卻條件下，Do越大，鋼的淬透性越好。,附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料學(xué)

64、,淬透性的應(yīng)用：（1）淬透性大的工件易淬透，組織和性能均勻一致；（2）淬火性大的工件在淬火時(shí)，可選用冷卻能力較小的 淬火介質(zhì)以減小淬火應(yīng)力。（3）對(duì)受力大而復(fù)雜的工件，為確保組織性能均勻一致， 可選用淬透性大的鋼。（4）當(dāng)要求工件表面硬度高，而心部韌性好時(shí)，可選用 低淬透性鋼。,鋼的淬硬性是指淬火后馬氏體所能達(dá)到的最高硬度，淬硬性主要決定于馬氏體的碳含量。,附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料

65、學(xué),回 火,1、定義：回火是把淬火后的鋼件，重新加熱到A1以下某一溫度，經(jīng)保溫后空冷至室溫的熱處理工藝。,2、目的：淬火鋼件經(jīng)回火可以減少或消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高鋼的塑性和韌性，從而使鋼的強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性得到適當(dāng)配合，以滿足不同工件的性能要求。,附：鋼的熱處理-鋼的普通熱處理,工程材料學(xué),第二階段（230～280℃）：馬氏體繼續(xù)分解，同時(shí)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)飽和固溶體與碳化物，得到回火馬氏體組織。,第三階段（260～360℃

66、）：馬氏體繼續(xù)分解，碳原子繼續(xù)析出使過(guò)飽和α固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體；回火馬氏體中的FexC 轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的粒狀滲碳體，得到鐵素體和極細(xì)滲碳體的機(jī)械混合物，即回火屈氏體。,第四階段（400℃以上）：碳化物聚集長(zhǎng)大，溫度越高碳化物越大，得到粒狀碳化物與鐵素體的機(jī)械混合物，即回火索氏體。,工程材料學(xué),回火的目的是降低應(yīng)力和脆性，獲得回火馬氏體組織，使鋼具有高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。低溫回火一般用來(lái)處理要求高硬度和高耐磨性的工件，如刀具、量具、滾動(dòng)軸承

67、和滲碳件等。（HRC≥60）,4、回火的種類：,1）低溫回火（150～250℃）,工程材料學(xué),3）高溫回火（500～650℃）,回火的目的是具備良好的綜合機(jī)械性能（較高的強(qiáng)度、塑性、韌性），得到回火索氏體組織。一般把淬火加高溫回火的熱處理稱為“調(diào)質(zhì)處理”。適用于中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車拖拉機(jī)半軸、機(jī)床主軸及齒輪等重要機(jī)器零件。（28≤HRC≤33）,工程材料學(xué),需要指出，有些鋼在250～400℃和450～650℃的范圍

68、內(nèi)回火時(shí)，其沖擊韌性比在較低溫度回火時(shí)還顯著下降，這種脆化現(xiàn)象稱為回火脆性。在250～400℃回火時(shí)出現(xiàn)的脆性稱為低溫回火脆性，又叫,第一類回火脆性；而在450～650℃溫度范圍內(nèi)回火時(shí)出現(xiàn)的脆性稱為高溫回火脆性，也叫第二類回火脆性。,為防止低溫回火脆性，通常的辦法是避免在脆化溫度范圍內(nèi)回火。防止高溫回火脆性的方法是加熱后快冷。,工程材料學(xué),鋼的表面熱處理,鋼的表面淬火,表面淬火是將工件表面快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲