第3章機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼

第3章機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼第一頁(yè)，共85頁(yè)。3.1概述用來(lái)制造各種機(jī)械零件的鋼種。如軸類、齒輪、連桿、彈簧、軸承和緊固件等.

一.基本概念第二頁(yè)，共85頁(yè)。綜合力學(xué)性能；良好的加工性能；良好的切削加工性能；一定的耐腐蝕性能。

二.工作條件與性能要求第三頁(yè)，共85頁(yè)。三.成分與合金化主要由C素或合金亞共析鋼；M主要有Mn,Si,Cr,Ni,Mo,W,V,Nb,Ti,Al,B等；C含量在0.08-0.70%之間,合金元素總量一般不超過(guò)5%，少量例外；鎮(zhèn)靜鋼；優(yōu)質(zhì)或高級(jí)或特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。第四頁(yè)，共85頁(yè)。四.強(qiáng)化方式四種基本強(qiáng)化形式位錯(cuò)強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化沉淀強(qiáng)化馬氏體強(qiáng)化

位錯(cuò)強(qiáng)化+固溶強(qiáng)化+沉淀強(qiáng)化（+細(xì)晶強(qiáng)化）形變熱處理

位錯(cuò)強(qiáng)化+沉淀強(qiáng)化+馬氏體強(qiáng)化

第五頁(yè)，共85頁(yè)。五.熱處理一般都要通過(guò)熱處理（淬火+回火）1）馬氏體回火后比F+P具有較好的綜合室溫機(jī)械性能;2）淬透的零件比末淬透的零件具有較好的機(jī)械性能。提高鋼的淬透性，要加入合金元素（低）Ni→Si→Cr→Mo→Mn→B

（高）

第六頁(yè)，共85頁(yè)。六.鋼種調(diào)質(zhì)鋼低溫回火馬氏體鋼滲碳鋼氮化鋼彈簧鋼易切削鋼軸承鋼超高強(qiáng)度鋼高錳鋼第七頁(yè)，共85頁(yè)。3.2調(diào)質(zhì)鋼

概念成分、合金化與分類組織熱處理性能

第八頁(yè)，共85頁(yè)。一.調(diào)質(zhì)鋼的概念

結(jié)構(gòu)鋼在淬火與高溫回火（500-650℃）后具有良好的綜合力學(xué)性能，有較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性。適用于這種熱處理的鋼種稱為調(diào)質(zhì)鋼。第九頁(yè)，共85頁(yè)。二.調(diào)質(zhì)鋼的成分、合金化成分0.30~0.50%C的C鋼或中、低合金鋼。合金化

Mn,Si,Cr,Ni,Mo,V,Nb,Ti,Al,B合金元素作用：

提高淬透性（主要作用）固溶強(qiáng)化；細(xì)晶強(qiáng)化；彌散強(qiáng)化

第十頁(yè)，共85頁(yè)。三.調(diào)質(zhì)鋼的種類與分級(jí)

常用調(diào)質(zhì)鋼按淬透性大小可分為幾級(jí)：

1）40，45，45B2）40Cr，45Mn2,45MnB,35MnSi3）35CrMo,42MnVB,40MnMoB，40CrNi4）40CrMnMo,35SiMn2MoV，40CrNiMo

依據(jù)

不同成分的調(diào)質(zhì)鋼只要其淬透性相當(dāng)，當(dāng)淬火及高溫回火后，其性能相近

第十一頁(yè)，共85頁(yè)。四.調(diào)質(zhì)鋼的組織與性能回火S或回火T;具有良好綜合力學(xué)性能，尤其是沖擊韌性。強(qiáng)度（屈強(qiáng)：700-1200MPa）

Cr,Mo,W,V可阻礙K在高溫回火時(shí)聚集長(zhǎng)大，使鋼保持高強(qiáng)度；阻礙α再結(jié)晶，使α相保持細(xì)??；合金元素的固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化韌性:調(diào)節(jié)溫度可具有不同的韌性；細(xì)化；防止或減輕回火脆性，加入Mo,W,Ti或Ce（+Mo）第十二頁(yè)，共85頁(yè)。五.調(diào)質(zhì)鋼的應(yīng)用調(diào)質(zhì)鋼的不足：1）沒有利用馬氏體精細(xì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化作用；2）K的彌散強(qiáng)化作用也沒有充分體現(xiàn)。

應(yīng)用：在要求良好的綜合機(jī)械性能，尤其是需要較高的（沖擊）韌性時(shí)，采用中C鋼的調(diào)質(zhì)處理才正能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

第十三頁(yè)，共85頁(yè)。3.3低溫回火狀態(tài)使用的結(jié)構(gòu)鋼

一.鋼種

這類鋼是在淬火后低溫回火（150℃~250℃）后使用的較大C%范圍（0.15%~1.40%）低合金鋼

1）0.15~0.25%C的低C.M鋼和滲碳鋼；2）0.30-0.60%C的低合金超高強(qiáng)度鋼；3）滾動(dòng)軸承鋼等。第十四頁(yè)，共85頁(yè)。二.低溫回火鋼組織與性能

成分：C量較寬，合金元素綜合合金化；組織：回火M（未滲透：有B，P或F）位錯(cuò)馬氏體和孿晶馬氏體兩類兩者強(qiáng)度相當(dāng)，前者韌性較好強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化；精細(xì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化；彌散強(qiáng)化:部分C以片狀ε析出韌化：提高回火T；Si；W,Mo；降P等。第十五頁(yè)，共85頁(yè)。3.4滲碳鋼

一.概念表面滲碳、整體淬火加低溫回火；表面是高碳M，心部是低碳M；表面有高的彎曲和疲勞強(qiáng)度及耐磨性；心部又有高強(qiáng)度和韌性。第十六頁(yè)，共85頁(yè)。二.滲碳鋼的成分與合金化

低C鋼，一般<0.25%；合金元素：Mn，Cr，Ni，Si，W，V，Ti，B主要作用之一是提高滲碳鋼淬透性。Ti、V阻止A在高溫滲碳時(shí)長(zhǎng)大；

Cr,Mn，Mo有利于滲碳層增厚；

Ti,V能減小滲碳層厚度；

Ni,Si等元素不利于滲碳層增厚。

第十七頁(yè)，共85頁(yè)。三.滲碳鋼鋼種

根據(jù)淬透性的大小，可分級(jí)為：1）15，202）15Cr，20Cr，20MnV，20Mn2B3）20MnVB，25MnTiBRE，20MnMoB，20MnTiB，20CrMn4）12CrNi3，22CrMnMo，20SiMnVB5）12Cr2Ni4，18Cr2Ni4W，20CrNiMo

第十八頁(yè)，共85頁(yè)。3.5氮化鋼

一.概述在氮化前要調(diào)質(zhì)處理，得到回火S；

顯著提高其疲勞強(qiáng)度和耐磨性，還具有抗介質(zhì)腐蝕能力；氮化溫度低；零件變形小。適用于在一些要求疲勞強(qiáng)度高，耐磨性好，尺寸精確、穩(wěn)定性好的零件，如鏜床、磨床的主軸、蝸桿等；氮化處理的缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高；鋼中最有效的氮化元素是Al、Nb、V，其次是Cr,Mo,W

第十九頁(yè)，共85頁(yè)。二.提高疲勞壽命和耐磨性的原因表面形成的高硬度的氮化層γ’相（Fe4N）和ε相（Fe3-2N）；滲入的N原子形成高彌散的合金氮化物的彌散強(qiáng)化作用；N原子溶入表面層所產(chǎn)生的殘留壓應(yīng)力可以抵消因外力作用而產(chǎn)生的張應(yīng)力減少了疲勞破裂的可能性。第二十頁(yè)，共85頁(yè)。三.氮化鋼的合金化思想加入Al（HV1000以上）,V,Cr,Mo,W（HV900以下）可以提高表面硬度；加入Cr，Mn，Mo提高淬透性；加入Mo，V等可以使鋼在高溫下保持高強(qiáng)度；加入少量Mo，可以防止高溫回火脆性。

第二十一頁(yè)，共85頁(yè)。四．常用的氮化鋼

氮化層的厚度通常在0.2~0.5mm；

我國(guó)常用氮化鋼種主要有：38CrMoAl,

38CrAl

，35CrMo

第二十二頁(yè)，共85頁(yè)。3.6彈簧鋼

一.工作條件與性能要求

高的彈性極限高的疲勞強(qiáng)度足夠的塑性和韌性導(dǎo)電、無(wú)磁、耐高溫和耐腐蝕等

彈簧按外形分為板彈簧和螺旋彈簧第二十三頁(yè)，共85頁(yè)。二.成分、合金化與常用鋼種

1．成分與合金化

中、高碳素鋼或低合金鋼碳素彈簧鋼C%0.60%~1.05%65，70，75，80，85具有較高的強(qiáng)度，適當(dāng)?shù)捻g性，但淬透性低；

第二十四頁(yè)，共85頁(yè)。低合金彈簧鋼0.45％-0.75％C加入Si、Mn、Cr、V，W，Mo，NbSi主要提高彈性極限Cr,Mn主要是提高淬透性V,Mo,Nb細(xì)化晶粒,提高淬透性為保證彈簧有高疲勞壽命，要求鋼的純凈度高，非金屬夾雜物少，表面質(zhì)量高

第二十五頁(yè)，共85頁(yè)。

2．常用鋼種

1）Mn彈簧鋼：60Mn，65Mn2）MnSi彈簧鋼：55Si2Mn，60Si2MnA3）Cr彈簧鋼：50CrMn，50CrVA,50CrMnVA(使用T<300℃)

4）耐熱彈簧：30W4Cr2VA(可達(dá)500℃）

5）耐蝕彈簧：3Cr13,4Cr13,1Cr18Ni9Ti溫度<400℃

第二十六頁(yè)，共85頁(yè)。3．熱處理工藝淬火和中溫回火，得到回火T滲碳體以細(xì)小的顆粒分布在α相的基體上；由馬氏體分解產(chǎn)生的α相已發(fā)生回復(fù)；高碳馬氏體孿晶結(jié)構(gòu)已經(jīng)消失,晶粒開始多邊形化，但尚未長(zhǎng)大，保持晶粒的細(xì)??；相變引起的內(nèi)應(yīng)力已經(jīng)大幅度下降；鋼中殘余奧氏體已分解。第二十七頁(yè)，共85頁(yè)。3.7超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼一.概述低合金超高強(qiáng)度鋼調(diào)質(zhì)鋼成分+合金化+淬火與低溫回火組織：回火M或下B中合金超高強(qiáng)度鋼熱鍛模具鋼成分+合金化+高溫回火組織：回火S（T）或回火M高合金超高強(qiáng)度鋼馬氏體時(shí)效鋼、超高強(qiáng)度不銹鋼等。第二十八頁(yè)，共85頁(yè)。二.低合金超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼1.概念

凡含合金元素總量不超過(guò)5%，用回火M或下B作為其使用組織，經(jīng)過(guò)熱處理后抗拉強(qiáng)度大于1400MPa（或屈服強(qiáng)度大于1250MPa）的中碳低合金鋼，均可稱為低合金超高強(qiáng)度鋼。用作飛機(jī)起落架、飛機(jī)機(jī)身大梁、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、火箭殼體。第二十九頁(yè)，共85頁(yè)。2.成分與合金化

C：0.27%—0.45%M：Cr,Mn,Ni,Si,Mo,V等40CrNiMo,30CrMnSiNi,35Si2Mn2MoV

M的主要作用：1）保證鋼的淬透性（Cr,Mn,Ni）；2）增加鋼的抗回火穩(wěn)定性（V,Mo）；3）推遲低溫回火脆性（Si）；4）細(xì)化晶粒（V,Mo）。第三十頁(yè)，共85頁(yè)。3.熱處理淬火+低溫回火-----回火M

如，40MnNiMo，900℃淬火，200℃回火，屈強(qiáng)>1628MPa，抗強(qiáng)>1884MPa等溫淬火------

下B第三十一頁(yè)，共85頁(yè)。4.性能特點(diǎn)強(qiáng)度高；成本低廉；生產(chǎn)工藝較簡(jiǎn)單；韌塑性較差；較大的脫C傾向；焊接性不太好。第三十二頁(yè)，共85頁(yè)。二.馬氏體時(shí)效鋼開發(fā)思路

低合金超高強(qiáng)度鋼：以C強(qiáng)化（固溶強(qiáng)化）為主

轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

馬氏體時(shí)效鋼：（超）低C下金屬間化合物沉淀強(qiáng)化

（或時(shí)效強(qiáng)化）為主。第三十三頁(yè)，共85頁(yè)。馬氏體時(shí)效鋼化學(xué)成分？合金化？熱處理工藝？？強(qiáng)化機(jī)制？？主要性能？？應(yīng)用？？第三十四頁(yè)，共85頁(yè)。1.化學(xué)成分及其控制其基本成分：C<0.03%,Ni18~25%,+時(shí)效硬化元素Ti,Al,Co,Mo，Nb等[見表]。類型（根據(jù)Ni量不同）

Ni18%,+Ti,Al,Co,Mo等應(yīng)用最廣，有三個(gè)級(jí)別：1400,1700,2100MPa。

Ni20%,+Ti,Al,Nb等合金量較低，成本低，強(qiáng)度較低。

Ni25%,

+Ti,Al,Nb等時(shí)效前硬度較低，可深沖冷拔。高純度鋼：雜質(zhì)少，C,N,P,S,Si都要控制；偏析小、含氣量低，一般用真空爐熔煉。第三十五頁(yè)，共85頁(yè)。CNiCoMoAlTiNbMnSiPS18%Ni<0.00318~198.5~9.53.5~5.50.15~0.300.15~0.80<0.1<0.01<0.01<0.0120%Ni19~200.15~0.301.30~1.600.3~0.525%Ni25~260.15~0.301.30~1.600.3~0.5表馬氏體時(shí)效鋼的化學(xué)成分（%）第三十六頁(yè)，共85頁(yè)。2.主要合金元素作用Ni

1）時(shí)效強(qiáng)化相的主要形成元素；2）擴(kuò)大γ相區(qū)，并能發(fā)生M轉(zhuǎn)變；（加入沉淀強(qiáng)化元素多為α形成元素）3）使鋼保持良好的韌塑性；4）提高鋼的淬透性（空淬）。Co1）協(xié)助Ni擴(kuò)大γ區(qū)；2）但提高M(jìn)s點(diǎn),可減少Ar；

3）可間接提高強(qiáng)化效果。Mo和Co對(duì)18%Ni馬氏體時(shí)效鋼硬度的影響第三十七頁(yè)，共85頁(yè)。Ti,Al,Mo,Nb

時(shí)效強(qiáng)化元素，能形成時(shí)效強(qiáng)化相，如Ni3Al,Ni3Ti，Ni3Mo，（Fe，Ni,Co）2Mo等。Mo

時(shí)效強(qiáng)化元素；防止回火脆性，提高韌塑性。C<0.03%;Mn，Si降低到最少；S<0.01%；其它雜質(zhì)元素如N，P等也要嚴(yán)格控制。第三十八頁(yè)，共85頁(yè)。3.熱處理原理：利用金屬間化合物在含C極低的馬氏體中彌散析出來(lái)強(qiáng)化的（沉淀強(qiáng)化或時(shí)效強(qiáng)化）。（高溫）奧氏體-----淬火馬氏體-----時(shí)效馬氏體熱處理工藝包括兩個(gè)基本工序：1）高溫奧氏體化后淬火成馬氏體；合金元素溶解在M中，為隨后時(shí)效工序作好組織上準(zhǔn)備；2）進(jìn)行時(shí)效，產(chǎn)生強(qiáng)烈沉淀強(qiáng)化效應(yīng)，顯著提高強(qiáng)度。

第三十九頁(yè)，共85頁(yè)。18%Ni20%Ni冷處理馬氏體時(shí)效鋼的熱處理的典型工藝25%Ni第四十頁(yè)，共85頁(yè)。表3-118%Ni馬氏體時(shí)效鋼的性能（棒材815度保溫1h,空冷＋４８０度保溫３小時(shí)空冷）表18%Ni馬氏體時(shí)效鋼的性能第四十一頁(yè)，共85頁(yè)。4.強(qiáng)化機(jī)制過(guò)程

高溫奧氏體----淬火馬氏體----時(shí)效馬氏體三種強(qiáng)化機(jī)制

固溶強(qiáng)化：100-300MPa冷作相變強(qiáng)化：400-600MPa時(shí)效強(qiáng)化：

1100MPa

總強(qiáng)度>1400MPa各種強(qiáng)化機(jī)制對(duì)馬氏體時(shí)效鋼強(qiáng)度的貢獻(xiàn)示意圖第四十二頁(yè)，共85頁(yè)。5.性能高強(qiáng)度，同時(shí)具有良好的塑韌性和缺口強(qiáng)度（見圖）；熱處理工藝簡(jiǎn)單：1）不存在脫C；2）固溶處理后進(jìn)行各種成型加工，再500℃時(shí)效；3）變形?。淮慊鸷笥捕鹊?，冷變形性能和切削性能好；焊接性較好。高合金度，冶煉質(zhì)量要求高，鋼的成本高；Ni、Co資源緊缺，推廣使用受到限制；其性能受生產(chǎn)過(guò)程和化學(xué)波動(dòng)的影響很大（相比其它鋼種）。第四十三頁(yè)，共85頁(yè)。40CrNiMo低合金超強(qiáng)鋼與18%Ni馬氏體時(shí)效鋼的沖擊韌性比較高塑韌性和抵抗脆斷能力的主要原因分析：（1）淬火后存在大量可動(dòng)位錯(cuò)，沒有受到C、N間隙原子釘軋；（2）時(shí)效后淬火應(yīng)力被松馳；（3）韌化元素Ni、防回火脆性元素Mo等。（4）Ni與Co有利于降低位錯(cuò)與雜質(zhì)原子之間的相互作用能。第四十四頁(yè)，共85頁(yè)。6.應(yīng)用一般只限于航空、航天與武器制造工業(yè)的重要構(gòu)件。只用來(lái)生產(chǎn)比強(qiáng)度高，可靠性強(qiáng)，尺寸精確，而使用低合金超高強(qiáng)度鋼時(shí)難以滿足要求的重要構(gòu)件。第四十五頁(yè)，共85頁(yè)。馬氏體時(shí)效鋼總結(jié)化學(xué)成分？合金化？低碳與超低碳+Ni+其它沉淀強(qiáng)化元素如Ti,Al,Mo,Nb熱處理工藝？高溫奧氏體化+淬火（空冷）+中溫時(shí)效強(qiáng)化機(jī)制？時(shí)效強(qiáng)化為主，固溶強(qiáng)化與冷作相變強(qiáng)化為輔主要性能？？超高強(qiáng)度的同時(shí)，具有良好塑韌性及缺口強(qiáng)度；焊接性能較好應(yīng)用？？要求超高強(qiáng)度、良好塑韌性的重要零件（安全性好）。第四十六頁(yè)，共85頁(yè)。3.8軸承鋼

一.工作條件及對(duì)組織性能要求工作條件循環(huán)交變應(yīng)力——接觸疲勞失效摩擦磨損

———磨損失效沖擊,振動(dòng)腐蝕第四十七頁(yè)，共85頁(yè)。性能要求:高而均勻的硬度和耐磨性；高的彈性極限和高的接觸疲勞強(qiáng)度；適當(dāng)?shù)捻g性；

良好的尺寸穩(wěn)定性；一定的耐蝕性；良好的工藝性能；一些特殊條件下使用的軸承還有不同的要求，如耐高溫、耐腐蝕、耐沖擊和防磁。第四十八頁(yè)，共85頁(yè)。對(duì)組織要求使用狀態(tài)下組織:

回火M+均勻分布的細(xì)K+少量Ar組織均勻—疲勞強(qiáng)度重要影響因素鋼中碳化物要細(xì)小，分布要均勻

第四十九頁(yè)，共85頁(yè)。常用高碳鉻軸承鋼的化學(xué)成分高C：0.95-1.05%固溶強(qiáng)化提高硬度;形成碳化物。Cr：0.6%~1.5%Cr提高淬透性、耐磨性、耐蝕性。Mo,V,Mn,Si等：制造大型軸承。嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素S，P和殘余元素Cu,

Ni。第五十頁(yè)，共85頁(yè)。常用鋼種

高碳鉻軸承鋼

GCr6,GCr9,GCr15;GCr9SiMn,GCr15SiMn無(wú)鉻軸承鋼

GSiMnV;GSiMnVRE第五十一頁(yè)，共85頁(yè)。二.軸承鋼的冶金質(zhì)量

純凈度和組織均勻性是軸承鋼冶金質(zhì)量的兩個(gè)主要問(wèn)題。軸承鋼由冶金質(zhì)量缺陷造成的失效占總失效的65％。這里是指非金屬夾雜物和碳化物不均勻性所造成的冶金質(zhì)量缺陷?？梢婁摬牡囊苯鹳|(zhì)量對(duì)軸承的使用壽命起著非常重要的影響。第五十二頁(yè)，共85頁(yè)。1.非金屬夾雜物

（1）分類

根據(jù)化學(xué)成分：簡(jiǎn)單氧化物：如Al2O3,SiO2復(fù)雜氧化物：包括尖晶石：MnO·Al2O3

鈣的鋁酸鹽：CaO·2A12O3硅酸鹽和硅酸鹽玻璃：

lFeO-mMnO-nAl2O3-pSiO2硫化物：如MnS，(Mn,Fe)S，CaS等氮化物：如AlN等。

第五十三頁(yè)，共85頁(yè)。根據(jù)檢驗(yàn)時(shí)金相形態(tài)來(lái)分類：脆性?shī)A雜物

如剛玉(Al2O3),尖晶石,沿軋制方向排列呈點(diǎn)鏈狀分布塑性?shī)A雜物

在變形過(guò)程中有良好的塑性，沿軋向呈連續(xù)條狀分布，有MnS和鐵錳硅酸鹽球狀不變形夾雜物

鈣的鋁酸鹽半塑性?shī)A雜物：

主要是復(fù)相鋁硅酸鹽，含有Al2O3或尖晶石氧化物

第五十四頁(yè)，共85頁(yè)。（2）非金屬夾雜物對(duì)軸承鋼疲勞壽命的影響其危害程度按剛玉、尖晶石、球狀不變形夾雜、半塑性鋁硅酸鹽、塑性硅酸鹽、硫化物依次遞減；理想的情況是：

數(shù)量少、尺寸小、塑性好、細(xì)條狀

均勻分布。第五十五頁(yè)，共85頁(yè)。（3）非金屬夾雜物的形成與消除脫氧產(chǎn)物凝固時(shí)析出的氧化物和硫化物殘留在鋼中的渣冶煉和澆注時(shí)鋼液對(duì)耐火材料的浸蝕出鋼時(shí)鋼液的二次氧化等

徹底脫氧是獲得高純凈鋼的必要條件利用真空脫氣、爐外精煉和電渣重熔，可極大提高鋼的純凈度

形成消除第五十六頁(yè)，共85頁(yè)。2.軸承鋼的K不均勻性

（1）軸承鋼在使用狀態(tài)下的顯微組織

回火M+K（均勻細(xì)?。?Ar淬火時(shí)A晶粒度為9級(jí)以上；M中C量為0.45％-0.5％；殘留K量為6%-9%；Ar<5-7%。第五十七頁(yè)，共85頁(yè)。（2）[淬火前的]原始組織與碳化物粒度

淬火前（球化退火后的）原始組織應(yīng)為（細(xì)）粒狀珠光體為最好。（鐵素體+均勻細(xì)小K）在淬火加熱時(shí)，細(xì)顆粒K比粗顆粒碳化物更易溶解，可保證合金度；細(xì)顆粒狀比片狀K溶解慢，奧氏體不易粗化，淬火溫度范圍較寬；可保持少量的細(xì)顆粒狀K；得到綜合的性能。

第五十八頁(yè)，共85頁(yè)。為了獲得均勻細(xì)顆粒的球化組織：控制球化退火工藝，控制退火前的實(shí)際原始組織，盡可能消除碳化物缺陷。常見的碳化物缺陷有以下幾類：液析碳化物帶狀碳化物網(wǎng)狀碳化物大顆粒碳化物第五十九頁(yè)，共85頁(yè)。液析碳化物和帶狀碳化物比較均起因于鋼錠結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生的樹枝狀偏析液析碳化物屬于偏析引起的偽共晶碳化物（一次碳化物）；帶狀碳化物屬于二次碳化物偏析（固相凝固過(guò)程中）。成分帶狀碳化物）（Fe,Cr）3C；液析碳化物（Cr,Fe）7C3+（Fe,Cr）3C。影響液析K尺寸大，硬度高，脆性大，危害大。第六十頁(yè)，共85頁(yè)。危害

降低軸承的使用壽命，增大零件的淬火開裂傾向，造成硬度和力學(xué)性能的不均勻性（各向異性）。預(yù)防與消除

1）控制成分（C，Cr%）；2）合理設(shè)計(jì)鋼錠，改進(jìn)工藝；3）大的鍛（軋）造比來(lái)破碎碳化物；4）采用高溫?cái)U(kuò)散退火（1200℃左右）。第六十一頁(yè)，共85頁(yè)。網(wǎng)狀碳化物形成高碳鉻軸承鋼為過(guò)共析鋼，網(wǎng)狀碳化物是在熱軋（鍛）加工后緩慢冷卻過(guò)程中由二次碳化物以網(wǎng)狀析出于奧氏體晶界所造成的。原因

終軋溫度過(guò)高或冷卻速度過(guò)慢，或偏析程度大，在K密集處形成。第六十二頁(yè)，共85頁(yè)。危害

顯著提高脆性，淬火開裂傾向增大；增加硬度和性能的不均勻性，降低疲勞強(qiáng)度。預(yù)防與消除

1）工藝上提高冷速，降低終軋溫度；2）成分上適當(dāng)降低C，Cr%；3）網(wǎng)薄者，可直接用球化退火消除；網(wǎng)厚者，應(yīng)用正火消除。

第六十三頁(yè)，共85頁(yè)。三.軸承鋼的控軋控冷控制軋制主要目的是改善碳化物的不均勻性和細(xì)化片狀珠光體組織，以使球化退火后得到均勻分布的細(xì)小顆粒狀組織。

控制冷卻

從停軋階段到奧氏體轉(zhuǎn)變終了階段(900-700℃),易析出網(wǎng)狀K，需快冷；轉(zhuǎn)變終了后慢冷，可以避免形成白點(diǎn)，減少鋼材的內(nèi)應(yīng)力。

第六十四頁(yè)，共85頁(yè)。四.軸承鋼的熱處理

軸承鋼的熱處理包括：預(yù)先熱處理（擴(kuò)散退火，正火）+球化退火最終熱處理

淬火+低溫回火+（穩(wěn)定化處理）第六十五頁(yè)，共85頁(yè)。1.正火目的主要是消除網(wǎng)狀K；返修退火不合格品。工藝

對(duì)粗網(wǎng)狀K：較高的加熱溫度930-950℃；細(xì)網(wǎng)狀K：850-870℃。

第六十六頁(yè)，共85頁(yè)。2.球化退火獲得球狀珠光體組織球化退火加熱為780—800℃軸承鋼球化退火的冷卻方式有兩種：

1）一般球化退火（連續(xù)冷卻）按冷卻速度20-30℃/h冷到650℃出爐2）等溫球化退火在700℃等溫2-4h，再爐冷到650℃，出爐（等溫球化退火）。

第六十七頁(yè)，共85頁(yè)。

軸承鋼的球化退火工藝

第六十八頁(yè)，共85頁(yè)。過(guò)熱組織欠熱組織正常組織第六十九頁(yè)，共85頁(yè)。3.軸承鋼的淬火和回火目標(biāo)：提高硬度、強(qiáng)度、耐磨性和耐疲勞性，適當(dāng)韌性淬火：淬火溫度為840℃1）碳化物，其含量為7%—9%；2）防止氧化脫碳，一般采用保護(hù)氣氛加熱或真空加熱?；鼗?60℃保溫3h或更長(zhǎng)，硬度在HRC62-66。第七十頁(yè)，共85頁(yè)。4.穩(wěn)定化處理精密軸承為保證尺寸穩(wěn)定，要求消除Ar，一般采用淬火后立即進(jìn)行冷處理，然后低溫回火。軸承在磨削加工后要進(jìn)行消除磨削應(yīng)力的回火，一般采用120-150℃保溫3-5h。對(duì)要術(shù)特別精密者，在粗磨、細(xì)磨和精磨后各進(jìn)行一次回火，時(shí)間在15-24h。

第七十一頁(yè)，共85頁(yè)。五.特殊用途的軸承鋼（簡(jiǎn)介）特大型軸承鋼（外徑大于450mm）合金滲碳鋼20Cr2Ni4，20CrNi2Mo，20Cr2Mn2Mo不銹軸承鋼

馬氏體不銹鋼9Cr18，9Cr18Mo高溫軸承鋼

GCr15使用溫度為180℃高速鋼W18Cr4V,W6Mo5Cr4V高鉻馬氏體不銹鋼：Cr15Mo4高溫滲碳鋼：12Cr2Ni3Mo5(430℃）

第七十二頁(yè)，共85頁(yè)。3.9易切削鋼

自動(dòng)車床的廣泛使用，要求發(fā)展易切削鋼以提高切削速度，延長(zhǎng)刀具壽命，發(fā)揮自動(dòng)機(jī)床的能力。為改善鋼的切削性，通過(guò)加入合金元素并在鋼中形成的非金屬夾雜物或金屬間化合物起了主要作用。第七十三頁(yè)，共85頁(yè)。一、夾雜物需滿足的條件1）應(yīng)力集中源，成為裂紋源，實(shí)現(xiàn)細(xì)碎化切削，又不致使工件產(chǎn)生裂紋;2）要有一定塑性，不致阻斷被加工金屬的塑性流變；3）能阻斷在切削物和刀具間的熱傳導(dǎo)；4）夾雜物有比較光滑的表面，與刀具間摩擦系數(shù)較低，不致劃傷刀具。

第七十四頁(yè)，共85頁(yè)。二.易切削鋼的合金化

原理鋼中加入一定量的S、Te、Pb、Se或Ca等元素，形成MnS、CaS、MnTe、PbTe、CaO-SiO2、CaO-Al2O3-SiO2等或Pb的夾雜物種類國(guó)產(chǎn)易切削鋼用Y表征，如Y12，Y40Mn,Y15Pb

1）S易切削鋼S，S-Pb，S-Pb-Te復(fù)合2）Pb易切削鋼S-Pb-Te（MnS,MnTe,Pb）3）Ca易切削鋼(日本)

2CaO-Al2O3-