調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼

工程材料及熱成形技術(shù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)鋼主講人：機(jī)械零件結(jié)構(gòu)鋼在淬火高溫回火（調(diào)制處理）后具有良好的綜合機(jī)械性能，有較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性。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(jī)械性能，即在保持較高的強(qiáng)度的同時(shí)又具有很好的塑性和韌性；各類機(jī)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。調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼：經(jīng)淬火加高溫回火而使用的結(jié)構(gòu)鋼組織特點(diǎn)：回火索氏體性能特點(diǎn)：綜合機(jī)械性能好組織特點(diǎn)：回火索氏體性能特點(diǎn)：綜合機(jī)械性能好回火索氏體：是馬氏體于回火時(shí)形成的，其為鐵素體基體內(nèi)分布著碳化物（包括滲碳體）球粒的復(fù)合組織。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(shí)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。常溫下是一種平衡組織。1、化學(xué)成分特點(diǎn)調(diào)質(zhì)鋼，一般是指含碳量在0.25-0.5%的中碳鋼合金元素作用為：①提高淬透性：Mn、Si、Cr、Ni、B②強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr、Ni③細(xì)化晶粒：Ti、V④防止第二類回火脆性：W、Mo2.調(diào)質(zhì)鋼的熱處理特點(diǎn)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(xì)小S）為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進(jìn)行表面感應(yīng)加熱淬火及低溫回火或氮化。回火溫度與調(diào)質(zhì)鋼綜合機(jī)械性能的關(guān)系當(dāng)調(diào)質(zhì)鋼淬火成馬氏體，在450～650℃溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，隨著回火溫度的升高，硬度、抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)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：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。高的強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度，彈性極限，屈強(qiáng)比）良好的塑性和韌性優(yōu)良的表面狀態(tài)和疲勞性能均勻性、穩(wěn)定性（彈減抗力）良好的淬透性、耐蝕性，不易脫碳性能特點(diǎn)：化學(xué)成分特點(diǎn)：中、高碳，一般碳素彈簧鋼的碳含量為0.6-0.9%，合金彈簧鋼的碳含量為0.5-0.7%。按照其化學(xué)成分分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼。合金元素作用：①提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr②

細(xì)化晶粒：V熱處理特點(diǎn)：彈簧成形工藝不同，熱處理特點(diǎn)也不同。減震彈簧彈簧片汽車板簧螺旋彈簧⑴熱成型彈簧：彈簧直徑或簧板厚度大于10mm時(shí)，常采用熱態(tài)下成形，即將彈簧鋼加熱至比正常淬火溫度高50-80℃熱卷成形，然后利用余熱淬火、中溫回火，獲得回火托氏體（也稱回火屈氏體），硬度為40-48HRC。⑵冷成型彈簧：彈簧直徑或簧板厚度小于10mm時(shí)，常用冷拉彈簧鋼絲或彈簧鋼帶冷卷成形。這種鋼絲冷卷彈簧只需進(jìn)行一次200-300℃的去應(yīng)力退火，使彈簧定型即可。冷拔冷成型定型處理彈簧的表面質(zhì)量：板簧噴丸處理示意圖

彈簧的表面質(zhì)量對(duì)其壽命影響很大。提高表面質(zhì)量的方法：①

防止表面脫碳；②

避免表面缺陷；③

進(jìn)行噴丸處理，使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力。C：主要強(qiáng)化元素。含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，塑性和沖擊韌性降低。對(duì)鋼的強(qiáng)度貢獻(xiàn)最大的元素,也是影響彈減抗力最大的元素。Si：固溶強(qiáng)化。能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，能提高鋼的回火穩(wěn)定性、彈減抗力。Mn：提高淬透性，固溶強(qiáng)化。Cr：提高淬透性，阻止Si-Cr鋼球化退火的石墨傾向，減輕脫碳傾向。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(kuò)展。S,P：一般是有害元素，P增加冷脆性，S增加熱脆性。Cu：能提高強(qiáng)度和韌性、腐蝕性能。缺點(diǎn)是增加熱脆性。合金元素的作用60Si2MnA（合金）強(qiáng)度較高，但淬透性較低、淬火變形大，抗松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(φ<15mm)、工作溫度較低(<120℃)的彈簧。典型成分1

70鋼（碳素）統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)牌號(hào)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%CSiMnCrNiCuPS不大于U20702700.62~0.750.17~0.370.50~0.80≤0.250.250.250.0350.035典型成分2

60Si2MnA（合金）

用量最大的彈簧鋼。淬透性好，具有較高的強(qiáng)度和彈性極限、較高的屈強(qiáng)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。

主要用于250℃以下工作的厚度小于10mm、φ<25mm的各種板簧、螺旋彈簧、安全閥彈簧、減振彈簧、儀表彈簧等。統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)牌號(hào)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%CSiMnCrNiCuPS不大于A1160360Si2MnA0.56~0.640.60~2.000.70~1.00≤0.350.350.250.0250.025滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼是用于制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體和內(nèi)外套圈的鋼，通常在淬火狀態(tài)下使用。滾動(dòng)軸承鋼的概念：性能要求：

滾動(dòng)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(qiáng)度，足夠的韌性和淬透性，同時(shí)在大氣和潤滑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)化學(xué)成分：1、0.95~1.1%C（高碳）2、0.4~1.65%Cr淬透性、耐磨性和耐蝕性3、0.45~0.75%Si0.95~1.25%Mn提高淬透性4、P<0.025%S<0.025%減少夾雜物，提高疲勞壽命GCr9GCr15GCr9SiMnGCr15SiMn常用鋼號(hào)淬透性增加淬透性：鋼在淬火時(shí)獲取淬硬層深度的能力熱處理特點(diǎn)：滾動(dòng)軸承鋼是過共析鋼。目的：1、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，粒狀珠光體在加熱時(shí)滲碳體不容易溶解，得到含碳量為0.45~0.6%左右的A+未溶滲碳體，滲碳體呈細(xì)小球狀均勻分布在奧氏體基體上，奧氏體晶粒非常細(xì)小，淬火后得到隱針M和均勻分布在M上的未溶碳化物，硬度、接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性都很高。1、球化退火熱處理特點(diǎn)：淬火加熱溫度對(duì)高碳鋼組織和性能影響非常大。當(dāng)加熱溫度高于Ac1后，隨加熱溫度升高，會(huì)發(fā)生如下變化：2、淬火1、奧氏體的含碳量2、殘余奧氏體3、晶粒隨A含碳量不斷升高，馬氏體硬度不斷升高，韌性降低。殘余奧氏體含量不斷升高，導(dǎo)致淬火后硬度略有降低。晶粒不斷長大，淬火后組織由隱針M變?yōu)榇执笸哥R狀M，強(qiáng)度和韌性降低。熱處理特點(diǎn)：3、低溫回火820~840℃油冷溫度時(shí)間150~170℃回火1~3次淬火和低溫回火后，組織為細(xì)回火馬氏體，均勻分布的細(xì)粒狀碳化物和少量殘留奧氏體，硬度為61-65HRC。常用鋼號(hào)及用途：滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承應(yīng)用最廣的是GCr15