調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼

1、主講人主講人： 機械零件結(jié)構(gòu)鋼在淬火高溫回火機械零件結(jié)構(gòu)鋼在淬火高溫回火（調(diào)制處理）（調(diào)制處理）后具有后具有 良好的綜合機械性能，有較高的強度，良好的塑性和良好的綜合機械性能，有較高的強度，良好的塑性和 韌性。這一類鋼稱作調(diào)質(zhì)鋼。韌性。這一類鋼稱作調(diào)質(zhì)鋼。 一般用這類鋼制作的零件要求具有很好的綜合機械性一般用這類鋼制作的零件要求具有很好的綜合機械性 能，即在保持較高的強度的同時又具有很好的塑性和能，即在保持較高的強度的同時又具有很好的塑性和 韌性；韌性； 各類機器上的結(jié)構(gòu)零件大量采用調(diào)質(zhì)鋼，是結(jié)構(gòu)鋼中各類機器上的結(jié)構(gòu)零件大量采用調(diào)質(zhì)鋼，是結(jié)構(gòu)鋼中 使用最廣泛的一類鋼。使用最廣泛的一類鋼。 調(diào)質(zhì)

2、鋼調(diào)質(zhì)鋼 調(diào)質(zhì)鋼：經(jīng)調(diào)質(zhì)鋼：經(jīng)淬火加高溫回火淬火加高溫回火而使用的結(jié)構(gòu)鋼而使用的結(jié)構(gòu)鋼 組織特點：回火索氏體 性能特點：綜合機械性能好 組織特點：回火索氏體 性能特點：綜合機械性能好 回火索氏體：是回火索氏體：是馬氏體馬氏體于回火時形成的，其為鐵于回火時形成的，其為鐵 素體基體內(nèi)分布著碳化物（包括滲碳體）球粒的素體基體內(nèi)分布著碳化物（包括滲碳體）球粒的 復(fù)合組織復(fù)合組織。它也是馬氏體的一種回火組織，是鐵。它也是馬氏體的一種回火組織，是鐵 素體與粒狀碳化物的混合物。此時的鐵素體已基素體與粒狀碳化物的混合物。此時的鐵素體已基 本無碳的過飽和度，碳化物也為穩(wěn)定型碳化物。本無碳的過飽和度，碳化物也為穩(wěn)

3、定型碳化物。 常溫下是一種常溫下是一種平衡組織平衡組織。 合金元素作用為：合金元素作用為： 提高淬透性：提高淬透性：Mn、Si、Cr、Ni、B 強化鐵素體：強化鐵素體：Mn、Si、Cr、Ni 細化晶粒：細化晶粒：Ti、V 防止第二類回火脆性：防止第二類回火脆性：W、Mo 2.調(diào)質(zhì)鋼的熱處理特點 工藝路線：工藝路線： 下料鍛造 預(yù)備 熱處理 粗加工調(diào)質(zhì) 裝配精加工 預(yù)備熱處理：正火或完全退火 改善性能（HB220) 改善組織（細小S） l為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進行表面感應(yīng)加熱淬為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進行表面感應(yīng)加熱淬 火及低溫回火或氮化?；鸺暗蜏鼗鼗鸹虻?回火溫度與調(diào)質(zhì)鋼綜合機械性能

4、的關(guān)系回火溫度與調(diào)質(zhì)鋼綜合機械性能的關(guān)系 當(dāng)調(diào)質(zhì)鋼淬火成馬氏體， 在450650溫度范圍內(nèi) 回火時，隨著回火溫度的 升高，硬度、抗拉強度， 屈服強度等不斷降低，而 延伸率、斷面收縮率及沖 擊韌性等不斷上升。 彈簧鋼彈簧鋼 彈簧鋼彈簧鋼：是指由于在淬火和回火狀態(tài)下的彈是指由于在淬火和回火狀態(tài)下的彈 性，而專門用于制造彈簧和彈性元件的鋼。性，而專門用于制造彈簧和彈性元件的鋼。 高的強度（屈服強度，彈性極限，屈強比）高的強度（屈服強度，彈性極限，屈強比） 良好的塑性和韌性良好的塑性和韌性 優(yōu)良的表面狀態(tài)和疲勞性能優(yōu)良的表面狀態(tài)和疲勞性能 均勻性、穩(wěn)定性均勻性、穩(wěn)定性（彈減抗力）（彈減抗力） 良好的淬

5、透性、耐蝕性，不易脫碳良好的淬透性、耐蝕性，不易脫碳 性能特點：性能特點： 化學(xué)成分特點：化學(xué)成分特點： 中、高碳，一般碳素彈簧鋼的碳含量為中、高碳，一般碳素彈簧鋼的碳含量為0.6-0.6- 0.9%0.9%，合金彈簧鋼的碳含量為，合金彈簧鋼的碳含量為0.5-0.7%0.5-0.7%。 按照其化學(xué)成分分為按照其化學(xué)成分分為碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼和和合金彈簧鋼合金彈簧鋼。 合金元素作用：合金元素作用： 提高淬透性、強化鐵素體：提高淬透性、強化鐵素體：Mn、Si、Cr 細化晶粒：細化晶粒：V 熱處理特點：熱處理特點： 彈簧成形工藝不同，熱處理特點也不同。彈簧成形工藝不同，熱處理特點也不同。 減震彈簧

6、減震彈簧 彈簧片彈簧片 汽車板簧汽車板簧 螺旋彈簧螺旋彈簧 熱成型彈簧：熱成型彈簧： 彈簧直徑或簧板厚度大于彈簧直徑或簧板厚度大于10mm時，常采用時，常采用 熱態(tài)下成形，即將彈簧鋼加熱至比正常淬火熱態(tài)下成形，即將彈簧鋼加熱至比正常淬火 溫度高溫度高50-80熱卷成形，然后利用余熱熱卷成形，然后利用余熱淬淬 火火、中溫回火中溫回火，獲得回火托氏體（也稱回火，獲得回火托氏體（也稱回火 屈氏體），硬度為屈氏體），硬度為40-48HRC。 冷成型彈簧：冷成型彈簧： 彈簧直徑或簧板厚度小于彈簧直徑或簧板厚度小于10mm時時 ，常用冷拉彈簧鋼絲或彈簧鋼帶冷，常用冷拉彈簧鋼絲或彈簧鋼帶冷 卷成形。這種鋼絲

7、冷卷彈簧只需進卷成形。這種鋼絲冷卷彈簧只需進 行一次行一次200-300的去應(yīng)力退火，的去應(yīng)力退火， 使彈簧定型即可。使彈簧定型即可。 冷拔冷成型定型處理 彈簧的表面質(zhì)量：彈簧的表面質(zhì)量： 板簧噴丸處理示意圖板簧噴丸處理示意圖 彈簧的表面質(zhì)量對其壽彈簧的表面質(zhì)量對其壽 命影響很大。命影響很大。 提高表面質(zhì)量的方法：提高表面質(zhì)量的方法： 防止表面脫碳；防止表面脫碳； 避免表面缺陷；避免表面缺陷； 進行噴丸處理，使表進行噴丸處理，使表 面產(chǎn)生壓應(yīng)力。面產(chǎn)生壓應(yīng)力。 C：主要強化元素主要強化元素。含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，塑性含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，塑性 和沖擊韌性降低。對鋼的和沖

8、擊韌性降低。對鋼的強度強度貢獻最大的元素貢獻最大的元素, , 也是影響也是影響彈減抗彈減抗 力力最大的元素。最大的元素。 Si：固溶強化固溶強化。能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度， 能提高鋼的能提高鋼的回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性、彈減抗力彈減抗力。 Mn：提高淬透性，固溶強化提高淬透性，固溶強化。 Cr：提高淬透性，阻止提高淬透性，阻止Si-CrSi-Cr鋼球化退火的石墨傾向，減輕脫碳鋼球化退火的石墨傾向，減輕脫碳 傾向傾向。 Ni：改善韌性，提高淬透性，抑制腐蝕環(huán)境下蝕坑的萌生和擴展改善韌性，提高淬透性，抑制腐蝕環(huán)境下蝕坑的萌生和擴展 。 S,P：

9、一般是有害元素，一般是有害元素，P P增加冷脆性，增加冷脆性，S S增加熱脆性增加熱脆性。 Cu：能提高強度和韌性、腐蝕性能。缺點是增加熱脆性能提高強度和韌性、腐蝕性能。缺點是增加熱脆性。 合金元素的作用合金元素的作用60Si2MnA（合金）（合金） 強度較高，但強度較高，但淬透性較低、淬火變形大淬透性較低、淬火變形大，抗松，抗松 弛性能和耐蝕性能差。弛性能和耐蝕性能差。 多用作彈簧鋼絲。適宜于制造截面較小多用作彈簧鋼絲。適宜于制造截面較小(15mm)、 工作溫度較低工作溫度較低(120)的彈簧。的彈簧。 典型成分典型成分1 70鋼（碳素）鋼（碳素） 統(tǒng)一統(tǒng)一 數(shù)字數(shù)字 代號代號 牌號牌號 化

10、學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）/% CSi MnCrNiCuP S 不大于不大于 U2070 2 70 0.620. 75 0.170. 37 0.500. 80 0.250.250.250.0350.035 典型成分典型成分2 60Si2MnA（合金）（合金） 用量最大的彈簧鋼。淬透性好，具有較高的強度和彈用量最大的彈簧鋼。淬透性好，具有較高的強度和彈 性極限、較高的屈強比、抗松弛能力及回火穩(wěn)定性。但性極限、較高的屈強比、抗松弛能力及回火穩(wěn)定性。但 脫碳傾向大，冷變形塑性低。脫碳傾向大，冷變形塑性低。 主要用于主要用于250以下工作的厚度小于以下工作的厚度小于10mm、 25mm 的

11、各種板簧、螺旋彈簧、安全閥彈簧、減振彈簧、儀表的各種板簧、螺旋彈簧、安全閥彈簧、減振彈簧、儀表 彈簧等彈簧等。 統(tǒng)一統(tǒng)一 數(shù)字數(shù)字 代號代號 牌號牌號 化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）/% CSi MnCrNiCuP S 不大于不大于 A1160 3 60Si2 MnA 0.560. 64 0.602. 00 0.701. 00 0.350.350.250.0250.025 滾動軸承鋼滾動軸承鋼 滾動軸承鋼是用滾動軸承鋼是用 于于制造滾動軸承制造滾動軸承 的滾動體的滾動體和和內(nèi)外內(nèi)外 套圈套圈的鋼，通常的鋼，通常 在淬火狀態(tài)下使在淬火狀態(tài)下使 用。用。 滾動軸承鋼的概念：滾動軸承鋼的概

12、念： 性能要求：性能要求： 滾動軸承鋼必須有高而均勻的硬度、滾動軸承鋼必須有高而均勻的硬度、 耐磨性，高的彈性極限和接觸疲勞強度，耐磨性，高的彈性極限和接觸疲勞強度， 足夠的韌性和淬透性，同時在大氣和潤滑足夠的韌性和淬透性，同時在大氣和潤滑 劑中具有一定的抗腐蝕能力。劑中具有一定的抗腐蝕能力。 (軸承承受接觸應(yīng)力、交變載荷和摩擦軸承承受接觸應(yīng)力、交變載荷和摩擦) 化學(xué)成分：化學(xué)成分： 1、0.951.1%C （高碳）（高碳） 2、0.41.65%Cr 淬透性、耐磨性和耐蝕性淬透性、耐磨性和耐蝕性 3、0.450.75%Si 0.951.25%Mn 提高淬透性提高淬透性 4、P0.025% S0

13、.025 % 減少夾雜物，提高疲勞壽命減少夾雜物，提高疲勞壽命 GCr9 GCr15 GCr9SiMn GCr15SiMn 常用鋼號常用鋼號 淬透性增加淬透性增加 淬透性：鋼在淬火時獲淬透性：鋼在淬火時獲 取淬硬層深度的能力取淬硬層深度的能力 熱處理特點：熱處理特點： 滾動軸承鋼是過共析鋼。滾動軸承鋼是過共析鋼。 目的：目的： 1、 降低鍛造后軸承鋼的硬度，便于切削加工降低鍛造后軸承鋼的硬度，便于切削加工 2、 為最終熱處理做組織準(zhǔn)備為最終熱處理做組織準(zhǔn)備，粒狀珠光體在加熱，粒狀珠光體在加熱 時滲碳體不容易溶解，得到含碳量為時滲碳體不容易溶解，得到含碳量為0.450.6%左右左右 的的A+未溶

14、滲碳體，滲碳體呈細小球狀均勻分布在奧未溶滲碳體，滲碳體呈細小球狀均勻分布在奧 氏體基體上，奧氏體晶粒非常細小，淬火后得到隱氏體基體上，奧氏體晶粒非常細小，淬火后得到隱 針針M和均勻分布在和均勻分布在M上的未溶碳化物，硬度、接觸上的未溶碳化物，硬度、接觸 疲勞強度和耐磨性都很高。疲勞強度和耐磨性都很高。 1 1、球化退火、球化退火 熱處理特點：熱處理特點： 淬火加熱溫度對高碳鋼組織和性能影響非常大。當(dāng)加熱淬火加熱溫度對高碳鋼組織和性能影響非常大。當(dāng)加熱 溫度高于溫度高于Ac1后，隨加熱溫度升高，會發(fā)生如下變化：后，隨加熱溫度升高，會發(fā)生如下變化： 2 2、淬火、淬火 1、奧氏體的含碳量、奧氏體的

15、含碳量 2、殘余奧氏體、殘余奧氏體 3、晶粒、晶粒 隨隨A含碳量不斷升高，馬氏含碳量不斷升高，馬氏 體硬度不斷升高，韌性降低。體硬度不斷升高，韌性降低。 殘余奧氏體含量不斷升高，導(dǎo)致殘余奧氏體含量不斷升高，導(dǎo)致 淬火后硬度略有降低。淬火后硬度略有降低。 晶粒不斷長大，淬火后組織由隱針晶粒不斷長大，淬火后組織由隱針M變變 為粗大透鏡狀為粗大透鏡狀M，強度和韌性降低。，強度和韌性降低。 熱處理特點：熱處理特點： 3 3、低溫回火、低溫回火 820840 油油 冷冷 溫度溫度 時間時間 150170 回火回火13 次次 淬火和低溫回火后，組淬火和低溫回火后，組 織為細回火馬氏體，均織為細回火馬氏體，均 勻分布的細粒狀碳化物勻分布的細粒狀碳化物 和少量殘留奧氏體，硬和少量殘留奧氏體，硬 度為度為61-65HRC。 常用鋼號及用途：常用鋼號及用途： 滾針軸滾針軸 承承 滾柱軸滾柱軸 承承 滾珠軸滾珠軸 承承 大型軸大型軸 承承 應(yīng)用最廣的是應(yīng)用最廣的