结构钢-2

20CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB
用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。特别是
20CrMnTi应用最广泛，主要用于高速运转并承受中
等或重载荷的重要渗碳件，如汽车、拖拉机的变速齿
轮、轴等。
高淬透性合金渗碳钢
18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A 用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。
柴油机凸轮轴 变速箱齿轮 柴油机曲轴
碳钢及合金钢（工业用钢）
结构钢-2
工具钢 特殊性能钢
合金渗碳钢 ——用于制造渗碳零件的专用钢种
用途： 主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的
凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零件在工作中遭受强烈的摩擦 磨损，同时又承受较大的交变载荷，特别是冲击载荷。
性能要求
表面：高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度 心部：高的韧性和塑性、足够的强度 能适应高温渗碳工艺，并有良好的淬透性
① 中碳 （0.25%～0.50%） ② 低合金（≤3.5%）
提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B 防止回火脆性: W、Mo
调质钢
热处理： 淬火＋高温回火（调质）
调质目的： ①为表面淬火作组织准备；
②获得最终心部组织
组织：主体：S回 表层：M回
回火索氏体
另外，根据强韧要求不同，可采用不同的回火温度。
汽车板簧
火车螺旋弹簧
滚动轴承钢
☆ 老师提示：重点内容
——用于制造轴承套和滚动体的专用钢种
工作条件
承受高接触应力(达3000~3500MPa) 周期性交变载荷(频率达数万次/分)和摩擦
性能要求
高而均匀的硬度和耐磨性 高的b和接触疲劳强度 足够的韧性、淬透性和耐蚀性 高的纯净度
圆柱滚 子轴承
调质钢
☆ 老师提示：重点内容
用途
广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要 零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓等。
连杆
曲轴
机床齿轮
调质钢
• 性能要求： 调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂
，要求高的综合机械性能，即具有高的强韧性配合，好的淬透性。
• 成分特点：中碳＋提高淬透性元素＋防止回火脆性元素
滚针 轴承
向心 球轴承
滚动轴承钢
成分特点 :
高碳：0.95~1.10%C 主加元素——Cr，提高淬透性、耐磨性和耐蚀性 辅加元素——Mn、Si，提高淬透性
热处理特点：
球化退火 + 淬火 + 低温回火
冷处理(-60 ~ -80℃) ，时效（120～140℃,10～20h）
减少A’、稳定尺寸、去应力
滚动轴承钢
弹簧钢
热处理特点：
热轧弹簧(>φ10mm大截面弹簧)：
热成型→淬火+中温回火→喷丸
冷轧弹簧(<φ10mm弹簧）：
淬火+中温回火→冷成型→去应力→喷丸
为了提高弹簧的疲劳寿命， 广泛采用喷丸强化处理
使用状态组织：T回
大型热卷弹簧
冷卷螺旋压缩弹簧
弹簧钢
典型钢种
65Mn、60Si2Mn：较大截面弹簧(汽车、拖拉机、机车板簧和螺旋弹簧) 50CrV：大截面、大载荷、耐热的弹簧
组织：
回火M ＋细颗粒碳化物＋少量A’
主要钢种：
GCr15：中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥（最常用） GCr15SiMn：大型、特大型轴承
轴承生产车间
练习
请选择制造下列零件的材料： 汽车齿轮、机床主轴 、汽车板簧 、滚珠。
汽车齿轮： 20CrMnTi 机床主轴 ： 40Cr 汽车板簧 ： 60Si2Mn 滚珠： GCr15
成分特点 : 低碳＋提高淬透性元素＋强碳化物元素
低碳：0.10~0.25%C
加入提高淬透性元素Cr、Ni、Mn、B
加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素Ti、V、Mo
合金渗碳钢
分类及应用：
低淬透性合金渗碳钢
15Cr、20Cr、20Mn2
活塞销( 20Cr )
用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴
中淬透性合金渗碳钢
曲轴
中淬透性(D0油≈40～60mm，40CrNi 、35CrMo) 大中型零件，如曲轴、连杆
高淬透性(D0油>60mm, 40CrNiMo、40CrMnMo、38CrMoAlA) 大截面重载零件，如汽轮机主轴和破碎机主轴等
柴油机连杆
汽轮机主轴
破碎机主轴
调质钢与渗碳钢的比较
（1）合金化原则：
合金渗碳钢
热处理和组织性能 ：
渗碳+淬火+低温回火。 表面组织：合金渗碳体+回火马氏体（高碳）+少量残余奥氏体， 硬度为60 HRC～62 HRC。 心部组织：与钢的淬透性及零件截面尺寸有关。 完全淬透时为回火马氏体（低碳），硬度为40 HRC～48 HRC； 多数情况下是回火马氏体（低碳）+屈氏体+少量铁素体，硬度为25 HRC～40 HRC。 心部韧性一般都高于700 kJ/m2。
① 高的σs，σs/σb； ② 高的σ-1；有较高的疲劳抗力 ③ 足够的韧性，耐震动、抗冲击 ④ 高的淬透性
成分特点： 高碳＋提高淬透性元素＋提高回火稳定性元素
① 中高碳：碳素弹簧钢为0.6~0.9%C 合金弹簧钢为0.45~0.7%C ② 主加元素：Si、Mn、Cr、V
提高屈强比、淬透性、回火稳定性、细化晶粒
渗C钢：低C+提高淬透性元素+防止A晶粒长大元素。 调质钢：中C+提高淬透性元素+防止第二类回火脆性元素
（2）获得优良综合性能的途径：
组织
表
心
调
质 S回
S回
钢
渗C 钢
M回
M回或F+P
获得高强度 途径
提高C% 0．35～ 0.5%C
淬火+ 低温回火
获得好的塑.韧性 的途径
HT 高温回火
低Ｃ保证 0.1～0.25%c
例： 40CrNiMo 850℃油淬后：
回火温度对40CrNiMo力学性能的影响
回火温度℃ σb(MPa)
δ％
ψ(%)
600
850
12
来自百度文库55
ak(J/mm2)
0.9
200
1500
8
30
-
调质钢
螺杆
齿轮
典型钢种：
低淬透性(D0油<30 ～ 40mm ，45、40Cr、40MnB) 较小尺寸重要零件，如齿轮、轴、螺栓
提高表面硬度 途径
表面淬火 渗N
渗Ｃ 高Ｃ HT得到高C的M回
调质钢与渗碳钢的比较
（3）用途：
渗C钢： 用于承受冲击载荷，且耐磨的零件。
例：汽车后桥主动轮齿轮。
调质钢：用于运转平稳，要求好的综合性能的零件。
例： 一般的齿轮、轴、连杆等。
弹簧钢
用途：制造弹簧，弹簧的作用是吸收和释放能量。 性能特点 ：