第三章(一)PPT课件

一、什么叫淬透性
钢的淬透性：是衡量零件淬火时获 得马氏体层深度的特性（能力）。
二、为什么要考虑钢的淬透性
因为，淬透的零件比未淬透的具有 更好的综合机械性能；
或者说，马氏体回火后比铁素体十 珠光体组织具有更好的综合室温机 械性能。
二、顶端淬火曲线及其应用
测定钢的淬透性的方法中最常用的是 “顶端淬火曲线”法。即用硬度法测 定淬火后组织中的马氏体的量，然后 作出硬度随顶端距离变化关系曲线。
三、对调质钢的性能要求：
以上零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，即具有高的强度和良好 的塑性、韧性。为了保证零件整个 截面机械性能的均匀性和高的强韧 性，合金调质钢要求有很好的淬透 性。
三、合金化特点：
1、中碳
碳质量分数一般在0.25％～0.50％ 之间，以0.4％居多。碳量过低，不 易淬硬，回火后强度不够；碳量过高 则韧性不够。
1、低淬透性合金调质钢
这类钢的油淬临界直径为30mm～ 40mm，最典型的钢种是40Cr，广 泛用于制造尺寸较小的重要零件。此 外 45 钢 和 45B 钢 等 属 最 普 通 的 碳 素 调质钢。
2、中淬透性合金调质钢
这类钢的油淬临界直径为40mm～ 60mm，含有较多的合金元素，典 型钢种有42CrMo、40CrMnMo等， 用于制造截面较大的零件，例如曲 轴、连杆等。加入钼不仅可提高淬 透性，而且可防止第二类回火脆性。
第一节 结构钢的强度与脆性
一、结构钢机械性能中的矛盾因素 人们利用合金化和强化工艺等手段来不
断提高钢的强度。但是钢的屈服强度增 高后，其塑性变形的能力却下降了，因 而增大了发生脆性断裂的倾向。也就是 说降低了塑性，提高了脆性。 因此，对于结构钢强调强度和韧性的配 合。
第二节 结构钢的淬透性
3、可用淬透性乘子法来估算圆棒中心为 50％马氏体的钢的理想临界直径：
DI（50%） = DIC×f Si×f Mn×f Cr×f Ni×……
DIC—— 碳钢的“理想临界直径” f —— 淬透性乘子
第三节 合金调质钢
一、什么是调质钢 为了保证零件整个截面机械性能的均匀性
和高的强韧性的热处理工艺：淬火+高温 回火称为调质处理。适合于这种热处理工 艺的钢种称为调质钢。 二、调质钢的用途： 合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、 机床和其他机器上的各种重要零件，如齿 轮、轴类件、连杆、螺栓等。
五、热处理及组织ห้องสมุดไป่ตู้能
1、合金调质钢需经淬火+高温回火热 处理。
2、合金调质钢的最终性能决定于回火 温度，一般采用 500℃～650℃回火。 为防止第二类回火脆性，回火后快冷 （水冷或油冷），有利于韧性的提高。
由表知，此冷速大致相当于顶端淬火 试棒距端面约10.5毫米处的冷却速度。 因此，凡是在顶端淬火曲线上距端面 约10.5毫米处硬度能达到HRC40的 钢种就是合乎要求的钢种。
顶端淬火时，冷却速度与试样上各点距端面的距离的关系
距端面的距离 毫米 700℃时冷速 ℃/秒
1.5 3.0 4.5 6.0 7.5 10.5 12
第三章 机械制造用结构钢
第一节 结构钢的强度与脆性 第二节 结构钢的淬透性 第三节 合金调质钢 第四节 低温回火状态下使用的结构钢 第五节 超高强度钢 第六节 轴承钢 第七节 其他机械制造结构钢
概论
机械制造结构钢的用途： 机械制造结构钢是用来制造各种机械
零件的钢种。 常见的机械零件是：汽车、拖拉机、
3、高淬透性合金调质钢
油淬临界直径为60mm～100mm，多 半是铬镍钢。铬、镍的适当配合，可大 大提高淬透性，并获得优良的机械性能。 铬镍钢中加入适当的钼。
例如 40CrNiMo钢，不但具有好的淬 透性，还可消除第二类回火脆性，用于 制造大截面、重载荷的重要零件，如汽 轮机主轴、叶轮、航空发动机轴等。
机床、电站设备、矿山机械、轧机等 机器上的轴类、齿轮、连杆、弹簧、 齿轮轴、紧固件等。
工作状况：
1、承受拉伸、压缩、弯曲、剪切、 扭转、冲击、震动、摩擦等力的作 用。
2、大多是在-50~+100℃之间环境 温度范围工作。
3、受到大气、自然水、润滑油及其 他介质的腐蚀作用。
机械制造用结构钢的成分和组织特点： 1、为碳素钢或合金亚共析钢。 2、含碳量在0.08~0.65%之间。 3、钢中合金元素的总量一般< 5％；
2、加入提高淬透性的元素，如Cr、 Mn、Ni、Si、B等。
3、加入防止第二类回火脆性的元素
含Ni、Cr、Mn的合金调质钢，高温 回火慢冷时易产生第二类回火脆性。 合金调质钢一般用于制造大截面零 件，用快冷来抑制这类回火脆性往 往有困难。在钢中加入Mo、W可以 防止第二类回火脆性。
四、钢种及牌号：
有少数是在5～10％之间。
机械制造用结构钢的分类：
一、按室温强度可分为：
1、低强度钢，σS＜700MPa ； 2、中强度钢，σS为700～1400MPa ； 3、高强度钢，σS＞1400MPa。
二、按生产工艺及用途分为：
调质钢、超高强度钢、轴承钢、渗 碳钢、氮化钢、弹簧钢、易削钢和 耐磨钢等。
原理是：因为钢淬火后的硬度与组织 中的马氏体量有关，当我们有了“顶 端淬火曲线”之后，也就知道了马氏 体层的深度。
顶端淬火曲线的实际应用：
1、比较不同钢种的淬透性，作为机 器零件选材和热处理工艺制定的重要 依据。
2、确定钢的临界淬火直径。
3、确定钢件截面上的硬度分布。
例如：设计要求Ф25毫米的圆捧在油 中淬火后中心硬度达到HRC40，已 知Ф25毫米圆棒在油中淬火时中心的 冷却速度为25℃／秒。
15
18
330 105 55 42 30 22
16.5 13.5 10
三、钢中元素对结构钢的淬透性的影响 1、钢中常用的合金元素对增大淬透性的
能力顺序（依次增大）： （小）镍、硅、铬、钼、锰、硼（大）。
2、碳是结构钢中最主要的元素，它决定 了钢的淬硬性，即淬成马氏体的硬度，同 时碳也是一个有效增加淬透性的元素。多 种合金元素对珠光体转变的综合作用不是 加和关系，而是相互补充，相互加强，