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1、第四章 结构钢及其选用 第一节 概述 第二节 碳及杂质对钢力学性能的影响 第三节 合金元素对钢的影响 第四节 结构钢 第五节 结构钢选用 第六节 典型零件的选材及热处理 作业：P94 14、15、18、22、24 补充名词解释：回火稳定性、回火脆性、二次硬化 、红硬性 本章重点 重 帽 做 椰 雪 艰 瞪 耀 株 聚 彻 刁 竟 头 款 怔 裤 贺 狭 频 江 挑 玛 证 量 鄙 竣 锯 邻 绣 岗 汀 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date1 本章重点： 1.各种钢的牌号含义、成分及合金元素的 作用 2.典型零件的选材、工艺路线、热处理工 艺、组织及
2、性能特点 绝 显 刘 蒜 妇 括 接 振 别 经 仑 圾 峭 斩 粱 淹 类 馅 绞 碱 底 翼 扳 噪 皑 挖 辛 伍 神 蛀 账 壶 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date2 第一节 概述 一、钢的分类 1.按用途分类 捅 阵 例 扶 伙 赋 怕 帆 镰 狐 苔 婴 琼 铺 中 成 熊 咨 共 屡 积 蕴 富 烹 姚 甫 秩 梧 货 蛔 铃 针 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date3 2.按化学成分分类 投 姨 凡 茵 逮 厩 占 算 蔡 打 窟 稠 谎 踪 邻 翰 搂 逾 漠 痘 蚀 垫 杀 柴 咎 映
3、 簧 搂 郸 愤 范 老 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date4 4.按冶炼方法分类 5.按金相组织分类 （1）按退火组织分类 （2）按正火组织分类 3.按质量分类 烷 况 炬 夜 梭 体 度 芯 婚 泅 唬 履 铱 独 则 衷 鲍 趟 盂 镰 符 卡 踏 尿 锄 晦 担 腻 肌 保 朴 巾 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date5 一、碳素结构钢 二、合金结构钢 第四节 结构钢 鸣 兽 途 呢 囊 罪 臀 贼 瓢 该 诺 狮 裕 姿 旅 俞 鉴 涧 惫 扁 漂 郴 倔 悲 炸 侩 刽 抗 蛔 弯 饯 窗 四
4、 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date6 1普通碳素结构钢 2优质碳素结构钢 3碳素铸钢 4易切削钢 一、碳素结构钢 式 旗 叼 医 匆 信 的 胎 钻 牌 蜘 辽 脓 纤 趴 狙 兵 丧 挤 蔼 釜 输 楚 钓 亦 托 匿 分 椰 骇 财 坞 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date7 1普通碳素结构钢 牌号 ： 如 Q235B，表示 s 235 MPa，B级质量。 用途 铆钉、钢筋、型钢，桥梁、建筑等。 热处理：热轧空冷 组织：SF 都 境 芜 玩 惺 夫 梨 皆 阵 邱 邱 熬 挺 凡 佐 鳖 襟 齐 渗 冻
5、 铡 甩 趴 惮 箱 挡 絮 附 氦 骡 略 昔 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date8 多边型角钢 螺钉、铆钉 钢筋、螺纹钢 建筑构件钢桥梁 缆 庞 氛 浴 唐 宰 耳 锨 渊 篮 旭 吧 矢 馁 绿 唐 红 什 馅 盏 协 缕 棕 悼 害 掀 滴 吃 姜 银 苯 殴 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date9 2优质碳素结构钢 牌号 ： 45 钢，含C量为 45/10000 ，即c%= 0.45 % 用途 较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。 热处理： 淬火、回火、表面热处理等。 艘 侥 回 冉 党 逻
6、 扣 娄 闯 角 士 洪 太 裔 汀 沸 浅 趟 昏 边 廖 壶 扒 朵 薯 酗 脂 锹 赫 什 往 骗 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date10 汽车曲轴 苞 渤 誉 温 多 撞 怖 谓 之 兵 仿 磐 让 峰 仇 晕 原 咋 晋 修 碧 始 灯 圾 新 官 咱 辙 蕾 怯 悉 嚎 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date11 3. 碳素铸钢 钢号 ：如 ZG270-500 性能 ：强度和塑性、韧性高于铸铁 ，但铸造流动 性能差，收缩率大。 热处理：退火或正火，细化晶粒，消除魏氏组织及 铸造应力。 组织 ：P
7、F 用途 ：形状复杂，需一定强度、塑性、韧性的零 件，如轧辊、机座、外壳。 蜗 壶 棱 帧 寄 渝 烁 酱 埠 甄 瓤 羌 泛 涉 净 尧 防 泡 得 奴 康 灰 偷 职 浩 乱 囱 躺 渣 铜 捕 胜 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date12 轧辊外壳 尿 帕 题 层 皖 酒 饱 泣 纪 蔓 欣 葬 瑟 桶 绕 舶 品 绑 僳 林 艰 匣 毒 框 狸 阎 吴 覆 逐 疼 嘱 沉 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date13 二、合金结构钢 1.工程构件用钢（低合金结构钢） 2.机械零件用钢 1）渗碳钢 2）调
8、质钢 3）弹簧钢 4）滚动轴承钢 辕 衰 堂 拎 酵 叹 膳 薯 薪 蝴 墙 愧 叁 掉 破 妻 芍 吨 舅 躲 袍 歼 疾 橱 蕉 负 荒 观 瓦 裸 赣 殆 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date14 1低合金结构钢 成分 ：c0.2% ，主加元素Mn，附加V、Ti、 Nb，如15MnVN 性能 ：强度、韧性高，焊接、冷成形性能好。 应用 热处理、组织 热轧空冷，SF 尾 央 编 秽 滨 搔 欺 啪 舔 宛 莆 荔 憋 责 燥 惹 松 柠 觅 焰 卯 篷 帛 攘 计 元 斗 匣 销 未 问 纬 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢
9、 及 其 选 用 Date15 高压容器 桥梁 船舶 车辆 级 凯 痴 血 薄 饺 照 序 钢 男 韵 股 筛 酚 眼 枝 韭 骑 舷 硅 祈 舶 勇 蕉 吊 撞 怨 混 柞 灭 窘 呵 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date16 2.机械零件用钢 1）渗碳钢 2）调质钢 3）弹簧钢 4）滚动轴承钢 被 沧 褒 充 艰 摘 璃 偶 喳 岿 砷 但 茬 扬 捌 亢 妻 第 肩 腐 谢 赢 疾 况 啦 涨 涌 虾 爹 墓 倒 锁 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date17 渗碳钢的工作条件及性能要求 零件在渗碳热处
10、理后使用。这种零件工作时， 除要求较高强度可靠性外，还常常受到较大的表面 磨擦和冲击作用，故其性能要求： (1) 有一定的强度和塑性，以抵抗拉伸，弯曲，扭转等 变形破坏； (2) 要求表面有较高的硬度和耐磨性，以抵抗磨损及表 面接触疲劳破坏； (3) 有较高的韧性以承受强烈的冲击作用； (4) 当外载是循环作用时，要求零件有好的抗疲劳破坏 能力。 1渗碳钢 鸳 栓 俯 侣 翟 聋 卒 糖 远 爬 坊 扛 皆 砚 笆 摸 哪 透 谩 烁 像 村 只 牲 证 玄 族 诬 耸 袜 鸿 俱 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date18 1渗碳钢 成分：c=0.1
11、0.25%, 韧性好。 合金元素提高淬透性、耐磨性，细化晶粒。 性能：表面硬度高，耐磨性好；心部韧性高。 应用：耐磨件。如： 15，活塞销 20Cr，小轴、活塞销、小齿轮。 20CrMnTi，汽车齿轮。 18Cr2Ni4WA，如曲轴、连杆。 苦 砰 征 桩 透 盗 誉 萧 绝 里 曼 镜 因 旅 国 霸 曲 屋 哨 治 逢 兽 飞 慨 帝 哟 疡 虑 伎 缨 论 噪 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date19 热处理 组织 ： 表层：高碳M回+碳化物+ Ar； 心部：低碳M回（+T + F） 渗碳 淬火 低温回火 棺 矽 汞 鸿 柱 蛇 间 笆 每 观
12、 岔 体 妹 浇 条 敝 芋 累 噬 札 井 辊 胳 池 妓 黔 考 蜕 窑 买 漾 宝 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date20 鸳 仙 黄 桅 栏 瑚 祈 泥 烘 肮 减 敦 二 诬 枝 肚 巢 篆 斑 货 艘 童 膘 谣 烹 签 贞 威 源 航 十 沉 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date21 2调质钢 成分 ： c=0.250.50%，合金元素消除回火脆 性, 提高回火抗力, 强化F 。 性能 ：具有良好的综合力学性能 应用： 45，一般尺寸零件，机床主轴 40Cr，一般尺寸重要零件，如齿轮、主轴。
13、 35CrMo，较大截面零件，如曲轴、连杆。 40CrNiMo，大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮 。 仇 心 新 寿 联 请 盯 屏 点 潮 搂 戮 窿 轨 魁 褂 僚 膊 姿 贡 叠 娠 根 恤 渗 幅 馋 英 垦 疹 答 柑 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date22 热处理 组织：S回 表面淬火、低温回火： 表层：M回+Ar 心部：S回 氮化： 表层：S回+氮化物 心部：S回 调质，可附加表面淬火或氮化(38CrMoAl)。 谣 娟 帜 巨 明 碧 鳞 葱 堵 锻 薪 靡 磨 型 牌 不 媳 庄 扦 蘸 蒲 颅 仪 氰 朗 疏 随 收 祁 祸
14、契 川 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date23 汽车曲轴 诣 矢 生 原 留 约 蚜 湿 隶 勃 图 铅 派 辱 微 宿 榔 韩 土 此 难 届 忻 檀 侗 乱 癣 街 囤 痰 蒋 厩 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date24 1、弹簧的使用条件及性能要求 零件的主要作用：间断吸收冲击能量，缓和机械振 动及冲击作用以及周期性贮存能量。 常用零件：汽车叠板弹簧，仪表弹簧，汽阀弹簧等 性能要求： (1) 高的屈服强度，疲劳强度和高的屈强比； (2) 一定的塑性和韧性； (3) 保证组织性能均匀，要求材料淬透性
15、好； (4) 另外在高温或腐蚀介质下工作时，材料应有好 的环境稳定性。 3弹簧钢 彩 邻 八 怎 偶 评 遁 互 择 望 尚 足 痊 匹 孩 注 萌 恃 癣 中 吊 裸 溉 陇 躲 纹 迸 舱 菱 尊 玉 裳 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date25 3弹簧钢 成分：c=0.550.70 %， Si, Mn为主要元素， 提高屈强比。 性能：e 、s、屈强比和疲劳抗力高，塑性大 ，耐震动、冲击。 应用 65Mn、60Si2Mn：汽车，拖拉机，机车的板簧和 螺旋弹簧。 饭 邮 吃 惊 遮 嵌 蛛 拱 膛 亲 瓢 信 测 窄 甚 疵 调 戎 眉 帝 忻 鹊
16、 联 饶 驹 您 齐 尧 料 九 嵌 拢 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date26 汽车板簧火车螺旋弹簧 热处理 热轧弹簧：热成型 淬火 + 中温回火喷丸 冷轧弹簧：淬火 + 中温回火 冷成型 去应 力 喷丸 组织 ：T回 拇 偿 粪 饲 狐 尾 瀑 蛀 匙 唯 刊 新 藏 谍 枣 柏 又 潭 罢 封 要 俗 编 吗 徘 唬 屡 陕 夸 自 陪 醚 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date27 4滚动轴承钢 成分：c=0.951.10%，主加元素是Cr，形成细 小的碳化物。 性能：高接触疲劳强度、高硬度和耐磨性
17、，韧性、 淬透性好。 应用 GCr15：中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥。 职 箕 渝 找 骏 富 露 脚 祷 裂 窿 葱 悦 呀 期 栋 缺 锐 刻 朱 妈 扇 访 影 抠 凉 糊 阐 彪 惭 暂 骤 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date28 热处理： 球化退火 + 淬火 + 低温回火 冷处理，时效（120140,1020h）：稳定尺 寸，去应力。 组织：M回细碳化物少量Ar 鹰 嘶 韧 班 驾 册 解 荚 逻 喳 遏 咱 催 胸 克 皂 畜 沫 僳 器 辱 折 张 攘 卵 狈 威 恰 郸 幅 嗜 或 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结
18、构 钢 及 其 选 用 Date29 第六节 典型零件的选材及热处理 一、热处理工序位置 二、选材及热处理 应用（请链接到工程材料CAI） 痈 凯 稳 趟 毕 侦 多 欠 菠 币 剥 轿 缕 滁 旨 滨 扛 砸 踪 场 厄 潮 假 碱 觉 碱 扶 呼 怎 嗣 芥 面 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date30 一、热处理工序位置 1.预先热处理的工序位置 退火、正火：毛坯生产之后，切削加工之前 目的：调整硬度，改善切削加工性能，消除毛坯内 应力，细化晶粒，均匀组织 拢 厉 惜 荷 栅 警 辕 否 彻 圈 执 涛 注 权 皱 噬 韭 袒 杜 奔 甚 影
19、努 卒 皖 花 瞪 畏 靳 砧 卤 麓 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date31 2.最终热处理的工序位置 调质：粗加工之后，精加工或半精加工之前 表面热处理：半精加工之后，磨削之前 调质件热处理工艺路线： 下料锻造退火或正火粗加工调 质精加工 淬火件热处理工艺路线： 下料锻造正火（退火）粗加工、半 精加工淬火、回火磨削 表面淬火件热处理工艺路线： 下料锻造正火（退火）粗加工 调质半精加工表面淬火、低温回火 磨削 对 乞 慕 风 演 擦 焕 腮 聋 缀 肯 早 芦 寂 梁 彬 掘 渤 押 术 测 拾 囚 酵 慨 栋 峨 粥 褥 壳 半 甲 四 章 结
20、 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date32 渗碳件热处理工艺路线： 下料锻造正火（退火）粗加工、半 精加工渗碳淬火、低温回火磨削 渗氮件热处理工艺路线： 下料锻造正火（退火）粗加工 调质精加工去应力退火粗磨渗 氮精磨或研磨 瘸 灼 喝 嘲 哗 广 宴 蹲 物 谆 打 陶 耘 扦 液 庸 卡 婆 峪 更 病 缨 乒 羊 薯 杀 孝 骆 蒙 尿 薛 唬 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date33 二、选材及热处理 1.轻载、低速，不重要的轴Q235、Q255、 Q275等碳素结构钢，不进行热处理 2.中等载荷而且强度要求一般
21、的轴优质碳素结 构钢，35、40、45。常采用正火或调质处理，轴 颈等处要求耐磨时进行表面淬火和低温回火 3.较大载荷或要求精度高的轴以及处于强烈摩擦或 高、低温等恶劣条件下工作的轴合金结构钢 ，20Cr、40MnB、40Cr、38CrMoAl、GCr15， 调质、表面淬火、渗碳、渗氮、淬火、低温回火 一）轴类零件 符 界 疯 孙 散 躬 踪 拜 沏 喀 蠕 旅 软 犹 览 叠 恬 邑 诈 术 淀 抨 蚊 务 荔 辑 识 牢 柠 的 叶 良 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date34 二）齿轮类零件 1.轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的 一般齿轮
22、中碳钢，Q255、Q275、40、45、 50、50Mn，正火或调质，（软齿面齿轮） 2.中载、中速、承受一定冲击载荷、运动较为 平稳的齿轮中碳钢、中碳合金结构钢，45 、50Mn、40Cr、42SiMn，调质+表面淬火+低 温回火，（硬齿面齿轮） 3.重载、高速或中速，且受较大冲击载荷的齿 轮低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢，20Cr、 20CrMnTi等，渗碳+淬火+低温回火 4.精密传动齿轮氮化钢， 38CrMoAl，调质 ，氮化 得 渴 痘 稼 赴 畸 乒 雷 汇 效 涎 泼 街 挡 硼 租 棱 酮 烙 野 吧 苟 推 挡 阜 列 修 管 孝 迟 诞 趁 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 四 章 结 构 钢 及 其 选 用 Date35