常用材料(補(bǔ)充)

1、 第十章船機(jī)主要零件的材料及熱處理第一節(jié)曲軸一、曲軸的工作條件和對(duì)材料的性能要求曲軸的作用是匯集和輸出柴油機(jī)各缸所作的功曲軸的工作條件交變載荷、彎矩和扭矩的作用有較大的應(yīng)力集中(在橫載面變化處，如軸頸與曲柄連接處)對(duì)曲軸的性能要求具有良好的綜合機(jī)械性能(2)具有足夠的疲勞強(qiáng)度;(3)具有優(yōu)良的耐磨性。二、曲軸的材料及熱處理曲軸的材科船用大型低速柴油機(jī)(大多采用半組合式曲軸)：主軸頸中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼30、40、45號(hào)鋼，曲柄選用鑄鋼，如ZG270-450、ZG310-570和ZG25MnV等；船用中高速柴油機(jī)(采用整體式曲軸)：中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或合金調(diào)質(zhì)鋼，或選用球墨鑄鐵QT600-03、Q

2、T700-02等。2曲軸的熱處理曲軸材料的組織必需為S或?yàn)镾碳鋼曲軸鍛件：正火+粗加工+退火處理；合金鋼曲軸鍛件：退火+粗加工+調(diào)質(zhì)處理(+表面淬火或氮化)；鑄鋼曲柄：兩次正火處理+低溫退火處理，或高溫?cái)U(kuò)散退火+正火+回火球墨鑄鐵曲軸：正火，軸頸表面高頻淬火碳鋼曲軸由于淬透性差采用最終正火來(lái)代替調(diào)質(zhì)，消除組織缺陷和改善切削加工性能合金鋼的主要采用調(diào)質(zhì)來(lái)獲得回火索氏體滿足綜合機(jī)械性能的要求國(guó)產(chǎn)各類(lèi)柴油機(jī)的材料及熱處理如表10-1。曲軸軸頸的表面強(qiáng)化處理使曲軸的耐磨性和疲勞強(qiáng)度大大提高。主要采用的方法有:氮化處理：常用氣體氮化、氣體軟氮化、離子氮化等；噴丸、滾壓強(qiáng)化第二節(jié)連桿一、連桿的工作條件連桿

3、的作用：是把活塞與曲軸連接起來(lái)，把作用于活塞上的氣體力和慣性力傳遞給曲軸，從而將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿內(nèi)部有很大的交變拉、壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力;連桿大、小端受到摩擦與磨損。二、連桿的材料和熱處理連桿材料船用大型低、中速柴油機(jī)連桿：35、40、45號(hào)碳鋼和45Cr、35CrMo等合金鋼;高速大功率柴油機(jī)：4OCr、35CrMo、42CrMo、18Cr2Ni4WA等合金鋼。連桿毛坯鍛造成型，小型高速機(jī)模鍛，大中型機(jī)采用自由鍛。熱處理船用大型低速柴油機(jī)連桿：中碳鋼正火+粗加工+退火(對(duì)材料的疲勞強(qiáng)度要求不高;主要保證剛度)中、高速柴油機(jī)連桿：中碳鋼調(diào)質(zhì)或正火;合金鋼調(diào)質(zhì)處理表面進(jìn)行拋光、

4、噴丸或其他表面強(qiáng)化處理(由于對(duì)疲勞強(qiáng)度要求較高)第三節(jié)氣缸套一、氣缸套的工作條件及對(duì)材料的要求是燃燒室的組成零件之一1.氣缸套的工作條件內(nèi)圓表面：高溫、高壓、摩擦和腐蝕;外表面：腐蝕、穴蝕、熱應(yīng)力對(duì)氣缸套材料的要求具有較高的強(qiáng)度、剛度。具有良好的耐磨性、耐蝕性和導(dǎo)熱性二、氣缸套材料及表面熱處理氣缸套材料除少數(shù)高速大功率輕型柴油機(jī)采用鋼質(zhì)(38CrMoAl)氣缸套外，均采用鑄鐵大型低速柴油機(jī)和一般中、高速柴油機(jī)：灰口鑄鐵HT25O、HT300和高磷鑄鐵、釩鈦鑄鐵。中、高速?gòu)?qiáng)載柴油機(jī)：含硼合金鑄鐵，或球鐵，如QT600-03。中、小型柴油機(jī)氣缸套多采用離心鑄造;大、中型柴油機(jī)氣缸套一般為砂型鑄造2

5、.氣缸套表面處理氣缸套內(nèi)圓表面強(qiáng)化處理:表面熱處理強(qiáng)化：表面淬火(高頻淬火、激光淬火、電接觸淬火等)表面化學(xué)熱處理方法(氮化、離子轟擊擴(kuò)滲處理等)松孔鍍鉻，鍍層具有硬度高、摩擦系數(shù)小和耐磨性、耐蝕性好的特點(diǎn)?；钊弧⒐ぷ鳁l件及活片對(duì)材料的要求活塞頂1.活塞的工作條件(1)承受很高的熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力;(2)承受著摩擦與撞擊(在潤(rùn)滑不良的薇壞情況2求更為嚴(yán)重).對(duì)活塞材料的要活立桿是柴油機(jī)的主要工作運(yùn)動(dòng)部件之一，也是燃燒室的組成零件具有足夠的強(qiáng)度和硬度，較高的疲勞強(qiáng)度和高溫工作性能;優(yōu)良的導(dǎo)熱性，較小的膨脹系數(shù);具有良好的耐磨性與耐蝕性;(4)具有較小的比重(對(duì)高速柴油機(jī)尤為重要)二、活塞材料及熱

6、處理活塞材料船用中、低速柴油機(jī)：灰口鑄鐵HT250、HT300大型低速十字頭柴油機(jī)(組合式活塞)活塞頭：ZG230-450、ZG25CrMo;裙部：HT250、HT300中速柴油機(jī)球墨鑄鐵QT500-07(缸徑為100400mm)中、高速柴油機(jī)：鋁合金活塞，如ZL108;ZL110。高速?gòu)?qiáng)載柴油機(jī)活塞：LD8、LD10和LD11等鍛鋁材料。整體式鑄鐵活塞毛坯采用砂模鑄造，批量大的小型鑄鐵活塞毛坯采用金屬模鑄造。整體式鑄鋁活塞采用金屬模離心鑄造。鍛鋁活塞毛坯采用模鍛?；钊臒崽幚龛T鐵活塞：粗加工+退火處理。碳素鑄鋼和合金鑄鋼的活塞：正火+(粗加工后)退火處理。合金鑄鋼：調(diào)質(zhì)處理。鋁合金活塞：淬火

7、+時(shí)效處理。第五節(jié)活塞銷(xiāo)剛性較好的圓柱體。一、活塞銷(xiāo)的工作條件及對(duì)材料的要求1活塞銷(xiāo)的工作條件周期性強(qiáng)烈沖擊和彎曲、剪切作用;銷(xiāo)表面承受較大的摩擦磨損。2對(duì)活塞銷(xiāo)材料的要求具有足夠的強(qiáng)度、剛度，表面具有較高的硬度和較高的耐磨性;具有足夠的沖擊韌性;具有較高的疲勞強(qiáng)度。二、活塞銷(xiāo)的材料和熱處理1活塞銷(xiāo)的材料15、20或15Cr、2OCr、2OCrMnTi等。強(qiáng)載柴油機(jī)多選用合金滲碳鋼。2活塞銷(xiāo)的熱處理滲碳+淬火+低溫回火活塞銷(xiāo)表面：M低碳鋼心部：F+P，合金滲碳鋼心部：Mz+F第六節(jié)活塞環(huán)活塞環(huán)是活塞組件之一，裝于活塞環(huán)槽中?；钊h(huán)在氣缸中起密封、布油與刮油的作用。一、活塞環(huán)的工作條件及對(duì)材料的

8、要求活塞環(huán)的工作條件受到高溫高壓燃?xì)獾淖饔?往復(fù)、回轉(zhuǎn)、和扭曲等運(yùn)動(dòng)，受到摩擦、磨損；工作條件十分惡劣，且極易損壞(正常使用壽命為800010000h)。對(duì)活塞環(huán)材料的要求(1)具有足夠的強(qiáng)度和一定的硬度，一般低速機(jī)環(huán)硬度HB180220;中、高速機(jī)環(huán)硬度HB190230;具有良好的耐磨性與磨合性，一般環(huán)比缸套的硬度高HBl020;良好的耐熱性與導(dǎo)熱性;良好的抗腐蝕性，抗低溫腐蝕。二、活塞環(huán)材料主要采用鑄鐵(HT25O、HT300)，和合金鑄鐵(Cr-Mo、Cr-Mo-Cu)。某些高速大功率柴油機(jī)采用鋼制刮油環(huán)，一般采用耐熱鋼。三、活塞環(huán)的表面處理活塞環(huán)外圓表面強(qiáng)化:(1)鍍鉻活塞外圓表面和端

9、面鍍鉻(提高耐磨性)噴鉬提高耐磨性和抗拉缸性能;提高抗蠕變能力和耐熱性;摩擦系數(shù)小，鉬層具有存油孔并與基體結(jié)合良好。噴鉬環(huán)一般用于大功率柴油機(jī)的第一道環(huán)。此外，還可采用噴涂陶瓷、滲硫和激光熱處理等方法使活塞環(huán)表面強(qiáng)化第七節(jié)氣閥一、工作條件及對(duì)材料的要求是柴油機(jī)氣閥配氣機(jī)構(gòu)零件閥盤(pán)承受較高的熱負(fù)荷;排氣閥受高溫廢氣沖刷與腐蝕;閥面(撞擊)磨損，閥桿磨損。2.要求：(1)具有較高的高溫機(jī)械性能;(2)具有高溫抗腐蝕的性能;(3)具有較高的耐磨性與抗沖擊性能;(4)導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小。二、氣閥材料及熱處理氣閥材料進(jìn)氣閥：4OCr、35CrMo、4OCrNi等合金調(diào)質(zhì)鋼，或4Cr9si2排氣閥：4

10、Cr9Si2(v700C)、4Cr10Si2Mo(650C)、4Crl4Ni4W2Mo(v700C)熱處理4Cr9Si2、4Crl0Si2Mo：(鍛造后)退火處理(由于出現(xiàn)部分M)+調(diào)質(zhì)處理(較高的耐熱性和耐磨性)。第八節(jié)精密偶件柴油三對(duì)精密偶件：柱塞-(c)V1J_/套筒、出油閥-閥座和針閥-針閥體精密偶件精度要求高，工作表面粗糙度低，配合間隙小。一、精密偶件的工作條件及對(duì)材料的要求1.精密偶件的工作條件(1)表面受到嚴(yán)重的摩擦和磨損;(2)偶件受到高壓燃油的腐蝕和沖擊作用。2.對(duì)精密偶件材料的要求。(1)具有足夠的強(qiáng)度和硬度，一般硬度不低于HRC60;(2)較高的耐磨性和熱硬性;有較高的疲

11、勞強(qiáng)度和沖擊韌性;偶件材料的線膨脹系數(shù)相同，金相組織穩(wěn)定(以防偶件咬死)。二、精密偶件的材料和熱處理1材料常用的材料：滾動(dòng)軸承鋼GCr15、低合金工具鋼CrWMn、氮化鋼38CrMoA1A及高速鋼Wl8Cr4V等。2.熱處理GCrl5:淬火+冷處理+低溫回火；CrWMn：油淬+冷處理+低溫回火38CrMoAlA:氮化處理(較高的硬度、耐磨性、耐蝕性和熱穩(wěn)定性)W18Cr4V:油淬+三次以上的回火(高溫下工作的精密偶件)生產(chǎn)中常采用高速鋼針閥和合金滲碳鋼18Cr2Ni4WA的針閥體(18Cr2Ni4WA需進(jìn)行滲碳處理)。第九節(jié)其他重要零部件的材料及熱處理滑動(dòng)軸承、重要螺栓、渦輪機(jī)葉片及螺旋槳。一

12、、滑動(dòng)軸承船用柴油機(jī):主軸承、曲柄銷(xiāo)軸承(或稱(chēng)連桿大端軸承)、連桿小端軸承(或?yàn)槭诸^軸承，或?yàn)榛钊N(xiāo)軸承)、推力軸承推進(jìn)軸系:中間軸軸承、尾軸承(螺旋槳軸承)等軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)形式和軸承合金材料:因機(jī)型、功率、轉(zhuǎn)速和軸承負(fù)荷不同而異。滑動(dòng)軸承材料:厚壁和薄壁軸瓦瓦殼材料錫基巴氏合金和鉛青銅軸瓦的瓦殼一般采用低碳鋼10、15、20號(hào)鋼，鑄鋼ZG230-450或鑄造青銅，但由于銅的價(jià)格較高故應(yīng)用較少。鋁基軸承合金的軸瓦瓦殼材料采用低碳鋼05、08、10d5、20號(hào)鋼板。軸承合金材料錫基巴氏合金(ZChSb8-4、ZChSbl1-6)，銅鉛合金(ZCuPb30)，20高錫鋁合金等。整體襯套式軸承瓦殼

13、材料銅襯套常采用鑄造錫青銅，負(fù)荷較大時(shí)采用鑄造錫磷青銅如ZcuSnlOP1。鋼襯套常采用低碳鋼，如10、15、20號(hào)鋼。軸承合金材料常采用銅鉛合金或錫基巴氏合金。二、重要螺栓氣缸蓋螺栓，組合式活塞的連接螺栓，連桿螺栓等。這些螺栓不僅要保證機(jī)件的連接和緊固，而且還要承受機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的載荷作用。所以，螺栓受力復(fù)雜，要求螺栓材料:足夠的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，適當(dāng)?shù)挠捕取Ａ己玫捻g性和塑性，良好的切削加工性能。高的淬透性和低的敏感性，高溫下耐熱性，腐蝕介質(zhì)中有高的耐蝕性等。重要的螺栓材料：4OCr、35CrMoA、4OCrNi和45號(hào)鋼等中碳鋼和中碳合金鋼。調(diào)質(zhì)處理(橫截面S,允許有少量的游離態(tài)F+Fe3C

14、)。一般船用中、高速柴油機(jī)的重要螺栓多采用4OCr、35CrMoA、4OCrNi等；船用大型低速柴油機(jī)的重要螺栓多采用40、45、4OCr等。允許連桿貫穿螺栓用正火代替調(diào)質(zhì)。三、渦輪機(jī)葉片廢氣渦輪增壓器的重要零件之渦輪機(jī)葉片的工作條件承受著很高的應(yīng)力高溫燃?xì)獾膹?qiáng)烈腐蝕材料的要求具有較高的強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度具有較高的沖擊韌性和耐蝕性，一定的塑性良好的加工工藝性能。葉片的材料常用：lCrl3、4Crl4Nil4W2Mo。四、螺旋槳承受來(lái)自主機(jī)的巨大扭矩，受到水動(dòng)力作用，受到海水或河水的沖刷和腐蝕。1.對(duì)螺旋槳材料的要求(1)具有高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性;(2)具有良好的抗穴蝕和抗電化學(xué)腐蝕的能力;具有良好的鑄造性和機(jī)械加工性能。螺旋槳材料材料：黃銅、青銅、鑄鋼、鑄鐵、塑料(如尼龍)、復(fù)合材料(如玻璃鋼)等。錳黃銅錳黃銅ZCuZn41Mn3Fel、鋁黃銅ZCuZn34A15Mn2Fe2:錳：提高機(jī)械加工工藝性能和耐蝕性能;鐵：細(xì)化晶粒，使黃銅的強(qiáng)度提高，韌性和塑性適當(dāng)用于大型海船和軍艦的螺旋槳，但因其耐穴蝕性能差和價(jià)格貴，不適于用作高速船的螺旋槳。鋁青銅ZCuMnl2Al8Fe3Ni2、ZCuMnl4Al8Fe3Ni2:鐵、錳、鎳：提高強(qiáng)度和加工工藝性能，抗穴蝕性能好，疲勞強(qiáng)度高用于大型高速海船和艦船