机械结构用钢论述.ppt

喷丸处理的功用 弹簧的表面质量对使用寿命影响很大，若弹簧表面有缺陷，易造成应力集中，从而降低疲劳强度，故常采用喷丸强化表面，使表面产生压应力，消除或减轻弹簧的表面缺陷，以便提高其强度及疲劳强度。 4. 常用弹簧钢 （如表5-13所示） （1）Si-Mn类型弹簧钢 65Mn钢，其价格低廉，淬透性优于碳素弹簧钢，可用以制造φ8～15mm的小型弹簧，如各种小尺寸的扁簧和座垫弹簧、弹簧发条等。60Si2Mn钢，由于同时加入Si与Mn，可用以制造厚度为10～12mm的板簧和直径φ２５～３０mm的螺旋弹簧，油淬即可淬透，常用于制造汽车、拖拉机和机车上的减震板簧和螺旋弹簧，还可用于制造温度＜230℃使用的弹簧。 （2）Cr-V类型弹簧钢 其典型钢种为50CrVA，它具有良好的综合力学性能，弹簧表面不易脱碳，但价格相对较高，一般用于工件截面尺寸较大的重要弹簧，它于300℃以下工作时弹性不减，内燃机的气阀弹簧就是用此钢制造。 表5-13 常用弹簧钢的牌号、热处理、性能与用途 5.3.5 滚动轴承钢（举例:GCr15） 1. 工作条件、主要失效形式与性能要求 主要用以制造滚动轴承内、外套圈和滚动体(滚珠、滚柱)的专用钢称为滚动轴承钢。 工作时套圈与滚动体之间呈点或线接触，接触面上承受极高的交变载荷，交变次数达数万次/min、甚至更高，所以主要承受接触疲劳破坏；其表面受到极高的局部压应力，且不仅受滚动摩擦，还有滑动摩擦。 滚动轴承常见的失效形式主要有因摩擦造成的过度磨损而丧失精度，或产生接触疲劳破坏而形成的麻点剥落。 根据工作条件和失效形式，要求滚动轴承钢应具有高的屈服强度和接触疲劳强度，高而均匀的硬度和耐磨性，足够的韧性和淬透性，在大气和润滑介质中还应有一定的抗蚀能力。同时应注意对而且钢中非金属夹杂物，组织均匀性，K的形状、大小和分布，以及脱碳程度等都有严格的要求，否则就会显著缩短滚动轴承工件的使用寿命。 2. 化学成分特点 （1）高碳 滚动轴承钢中Wc为0.95％～1.15%，高的碳含量以保证钢有高的硬度及耐磨性。因决定钢硬度的主要因素是马氏体中的碳含量，只有含碳量足够高时，才能保证马氏体的高硬度；此外，碳还要形成一部分高硬度的K，进一步提高钢的硬度和耐磨性。 （2）合金化原则 主加元素为Cr(0.4%～1.65%)，所起作用:一方面可提高淬透性，另一方面还可形成合金渗碳体，使钢中K非常细小、均匀，从而大大提高钢的耐磨性和接触疲劳强度，另外Cr还可提高钢的耐蚀性。 Si、Mn、Mo等元素，常用于制造大型轴承时进一步提高钢的淬透性和强度，Si还可显著提高钢的回火稳定性。对无Cr轴承钢还应加入V元素，形成VC以保证耐磨性并细化钢基体晶粒。 （举例:GCr15） 3. 冶金质量 （1）钢的纯净度 研究表明，滚动轴承的接触疲劳寿命与钢中非金属夹杂物类型有很大关系。点状夹杂物（主要为含钙镁的铝酸盐）和脆性夹杂物（主要是氧化铝、尖晶石类氧化物及氮化物）在钢中存在时，由于它们和基体交界处的弹塑性变形不协调，引起应力集中，故在夹杂物边缘处最易产生微裂纹，从而降低接触疲劳寿命。 （2）钢的组织均匀性 为了提高滚动轴承钢的力学性能，要求其淬火前的组织状态为均匀细小的球化体（即均匀细小的粒状P）。为此，必须认真改善钢中K的不均匀性。不仅要严格控制轴承钢的球化退火工艺，还要严格控制退火前的原始组织。 4. 热处理特点 （1）预先热处理 采用正火+球化退火。正火的主要作用是消除网状K，以利于球化退火进行。若无连续网状K，可不进行正火。 球化退火的目的有二:一是为获得球化体组织，降低钢的硬度，以利于切削加工;二是为最终热处理作好组织准备。 （2）最终热处理 采用淬火+低温回火，显微组织为M回+K+Ar，其硬度为61～65HRC。由于低温回火不能彻底消除内应力及Ar，在长期使用中会发生应力松弛和组织转变，引起尺寸变化，所以在生产精密轴承时，在淬火后应立即进行一次冷处理（-60℃～-80℃），并分别在低温回火和磨削加工后再进行120℃～130℃保温5～10h的低温时效处理，以进一步减少残余奥氏体和消除内应力，保证尺寸稳定。 一般滚动轴承的加工工艺路线为： 轧制或锻造→球化退火→机加工→淬火→低温回火→磨削→成品。 5. 常用滚动轴承钢（如下页表所示） （1）含铬轴承钢 即高碳低铬钢，如GCr9、GCr15(B00150)等。其中以GCr15钢应用最广。对于尺寸较大的轴承(如铁路轴承)可采用铬锰硅钢，如GCr15SiMn(B01150)钢等。 （2）无铬轴承钢 如GMnMoVRE、GSiMoMnV，其性能和用途与GCr15相同，可以节约我国短缺元素Cr。 常用滚动轴承钢的牌号、