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四、常用机械工程材料（工业用钢、铸铁）与合理选材（表四-1）钢 种 典型钢号及其应用 性能特点 成分特点与合金化原则 热解决特点 使用态组织 低合金高强钢 按s 分6级: 低强度级别:16Mn一般工程结构中档强度级别:15MnVN大型桥梁,锅炉,船舶,焊接结构. 高强度级别:18MnMoNb高压锅炉,高压容器 高强度:s300Mpa高韧性：=15%20%，室温ak600 kJ/m2800 kJ/m2。良好焊接性能和冷成形性能 低C:0.2%Me以Mn为主、Mn和Si固溶强化加入V、,Nb,Ti 等元素细化F晶粒加入P细化珠光体加入Cu抗腐蚀 一般供应状态使用,不热解决焊接结构可进行一次正火,改善焊区性能 铁素体+索氏体合金渗碳钢 低淬透性:20Cr,15Cr小冲击载荷耐磨件,如活塞销,小齿轮. 中淬透性:20CrMnTi：高速较高载有冲击的耐磨件,重要齿轮,连轴器。高淬透性:18Cr2Ni4WA重载大截面重要耐磨件,如柴油机曲轴,连杆渗层硬度高,耐磨,抗接触疲劳,且有适当塑性,韧性心部高韧性和足够强度良好的热解决工艺性能 低C: 0.1%0.25%加入提高淬透性元素Cr,、Ni,、Mn、,B加入Mo,W,V,Nb,Ti等阻碍A晶粒长大和形成稳定的合金碳化物,提高耐磨性 预先热解决（改善切削加工性能） 锻压后正火最终热解决：渗碳后淬火（直接或一次、二次淬火）低温回火20CrMnTi齿轮工艺路线：下料锻造正火加工齿形渗碳(930)，淬火(830) 低温回火(200) 磨齿表层：高碳M粒状CemA 心部： 淬透：低碳M未淬透：TMF(少量) 钢 种 典型钢号及其应用 性能特点 成分特点与合金化原则 热解决特点 使用态组织 合金调质钢 低淬性:40Cr,40MnB一般尺寸重要零件, Do3040 中淬透性: 40CrNi, Do4060高淬透性: 40CrNiMoA大截面重载重要零件, Do60160高水平综合机械性能, 能满足多种和较复杂的工作条件 中C：0.25%0.50%以0.4左右为主加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,Si,B加入Mo,W消除回火脆 一般:油淬+高温回火调质若规定表面耐磨：调质后可进行表面淬火或氮化解决。 表面淬火; 专门化学热解决(如氮化) (38CrMoAl氮化钢) S 合金弹簧钢 以Si,Mn合化:65Mn, 60Si2Mn用于汽车,拖拉机,机车的板簧和螺旋弹簧以Cr,V,W合金化:50CVA350400以下重载, 较大型弹簧,如高速柴油机气门弹簧. 高e 和s ,高屈强比高疲劳抗力足够塑韧性,能承受震动,冲击有较好淬透性,不易脱C ,易绕卷成形中高C:0.45%0.70%加入Si,Mn提高淬透性也提高屈强比加入Cr,W,V也提高淬透性加入Si-Cr不易脱C加入Cr-V细化晶粒, 耐冲击,高温强度好 热成形法制弹簧热轧钢丝钢板卷弯曲成型淬火+中温回火喷丸冷成形法制弹簧钢丝钢板淬火+中温回火冷卷弯曲成型去应力喷丸 T 钢 种 典型钢号及其应用 性能特点 成分特点与合金化原则 热解决特点 使用态组织 滚珠轴承钢 Cr轴承钢: GCr15中小型轴承,冷冲模,量具,丝锥. 添加Mn,Si,Mo,V的钢:GCr15SiMo,GSiMnMoV制造大型轴承. 高接触疲劳强度高硬度和耐磨性足够的韧性和淬透性一定耐蚀能力和良好尺寸稳定性 高C:0.95%1.10%Cr基本元素:提高淬透性;细化Cem;提高耐磨性和接触疲劳抗力; Cr0.41.65加入Si,Mn提高淬透性;加入V耐磨性,防止过热纯度规定极高S0.02，P0.027预先热解决（球化退火）正火:消除Cem网球化退火:便于切削, 使细小均匀,为淬火作准备最终热解决：（淬火（800840）低温回火（150170）冷解决:(精密零件)尺寸稳定M粒状Cem少量A残余 低合金刃具钢 Si-Cr系:9SiCr,低速切削刃具 Cr系:Cr,Cr06如,铰刀,刮刀,锉刀等. Cr-W-Mn系:CrWMn 如拉刀,冲模,样板,量规 W和Cr-W系:小麻花钻,低速切削刃具 高硬度:HRC60高耐磨性高热硬性足够塑性和韧性 高C:0.9 %1.1 % 加入Cr,Mn,Si提高淬透性 加入Si提高回火稳定性加入W,V提高耐磨性,并防止加热时过热，保持晶粒细小预备热解决：锻造后进行球化退火。最终热解决：淬火+低温回火工艺路线：锻造球化退火机加工淬火低温回火 M粒状Cem少量A残余与碳素工具钢相比较，淬透性提高，可采用油淬火。变形和开裂倾向小。钢 种 典型钢号及其应用 性能特点 成分特点与合金化原则 热解决特点 使用态组织 高速钢 （高速工具速钢） W系:W18Cr4VW-Mo系:W6Mo5Cr4V2作高速切削刃具铸造组织有鱼骨状共晶 高硬度:HRC 60 高耐磨性 高热硬性足够塑性和韧性 高C:0.7 %1.5 %要保证能与W、Cr、V等形成足够数量的Cem；有一定数量的C溶于A中，以保证M的高硬度。） 加入Cr提高淬透性铬的碳化物(Cr2C6)在淬火加热时几乎所有溶于奥氏体中，增长A过冷的稳定性，钢的淬透性。还提高抗氧化、脱碳能力 加入W,Mo提高热硬性（提高回火稳定性和热硬性的重要元素） 加入V提高耐磨性 V形成的碳化物vC(或V4C3)非常稳定，很难溶解，硬度较高属于莱氏体钢，锻造：共晶莱氏体呈鱼骨胳状，热解决不能消除，只能热变形破碎，预热解决：等温退火，消除内应力，改善切削，组织准备。最终热解决： 1270淬火560580回火(三次)：若冷解决只需一次回火回火(三次)：消除内应力消除A残余齿轮铣刀生产过程的工艺路线如下： 下料锻造退火机械加工淬火+回火喷砂磨加工成品。M+少量A残余+ Cem。