第六章 结构钢精选文档.ppt
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1、第六章 结构钢本讲稿第一页,共五十二页内容回顾内容回顾l合金元素对钢中基本相的影响合金元素对钢中基本相的影响l钢材的分类钢材的分类本讲稿第二页,共五十二页第二节第二节 结构钢结构钢l结构钢中除少量为中高合金结构钢中除少量为中高合金钢外,钢外,其余都是普碳钢和低其余都是普碳钢和低合金钢合金钢.l对结构钢的性能要求:对结构钢的性能要求:l使用性能使用性能以强韧性为主。以强韧性为主。l工艺性能工艺性能以可焊性、淬透性为以可焊性、淬透性为主。主。铜铜陵陵长长江江公公路路大大桥桥本讲稿第三页,共五十二页结构钢牌号表示方法结构钢牌号表示方法工程用钢工程用钢渗渗 碳碳 钢调钢调 质质 钢弹钢弹 簧簧 钢滚动
2、轴承钢滚动轴承钢易钢易 切切 钢钢机器用钢机器用钢结结构构钢钢碳素结构钢碳素结构钢低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢本讲稿第四页,共五十二页l1、成分:、成分:0.25%C,P、S量及非金属夹杂较多量及非金属夹杂较多.l2、性能:、性能:可焊性、塑性可焊性、塑性好。好。l3、热处理:、热处理:不进行专门热不进行专门热处理,热轧空冷态下使用。处理,热轧空冷态下使用。l4、使用状态下组织:、使用状态下组织:F+S一、碳素结构钢一、碳素结构钢螺纹钢螺纹钢螺纹钢螺纹钢圆钢圆钢圆钢圆钢本讲稿第五页,共五十二页l5、用途、用途l用于建筑结构,适合焊接用于建筑结构,适合焊接、铆铆接、栓接等。接、栓接等。l
3、常以热轧板、带、棒及型钢常以热轧板、带、棒及型钢使用,用量约占钢材总量的使用,用量约占钢材总量的70%。热轧钢板热轧钢板热轧钢板热轧钢板螺纹钢螺纹钢黄河小浪底枢纽工程黄河小浪底枢纽工程本讲稿第六页,共五十二页l1、性能要求、性能要求l高强度及足够韧性。高强度及足够韧性。l良好的焊接性能。良好的焊接性能。l良好的耐蚀性及低良好的耐蚀性及低的的韧脆转变温度韧脆转变温度。l2、成分特点、成分特点l低碳:低碳:0.2%C.l合金元素:合金元素:主要是主要是Mn,还有少量,还有少量V、Ti、Nb等。等。二、低合金高强度结构钢二、低合金高强度结构钢本讲稿第七页,共五十二页l3、热处理、热处理:大多数大多数
4、热轧或正火后使用热轧或正火后使用l4、使用状态下组织、使用状态下组织:F+S低合金高强钢合金元素细化晶粒作用低合金高强钢合金元素细化晶粒作用lMn的作用的作用是强化铁素体。是强化铁素体。lV、Ti、Nb等等起细化晶粒和弥散强化作用。起细化晶粒和弥散强化作用。l另外加另外加Cu、P可提高耐蚀性;加可提高耐蚀性;加RE可提高韧性、疲劳可提高韧性、疲劳极限,降低冷脆转变温度。极限,降低冷脆转变温度。本讲稿第八页,共五十二页l5、常用牌号和用途:、常用牌号和用途:lQ345钢钢(16Mn)综合性能好,综合性能好,用于船舶、桥梁、车辆等用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。大型钢结构。lQ390钢含钢含V、
5、Ti、Nb,强,强度高,用于中等压力的压力度高,用于中等压力的压力容器。容器。lQ460钢含钢含Mo、B,强强度高度高,用于石化中温高压容用于石化中温高压容器器,组织为贝氏体,组织为贝氏体.南京长江大桥南京长江大桥本讲稿第九页,共五十二页l制造渗碳零件的钢制造渗碳零件的钢种。种。l1、性能要求、性能要求l表面具有高硬度、表面具有高硬度、高耐磨性,心部具高耐磨性,心部具有足够的韧性和强有足够的韧性和强度,即表硬里韧度,即表硬里韧。三、渗碳钢三、渗碳钢渗渗碳碳炉炉渗碳件渗碳件渗碳件渗碳件传动齿轮传动齿轮传动齿轮传动齿轮本讲稿第十页,共五十二页l2、成分特点、成分特点l低碳:低碳:0.10.25%C
6、l合金元素作用:合金元素作用:l提高淬透性:提高淬透性:Cr、Mn、Ni、Bl强化铁素体:强化铁素体:Cr、Mn、Nil细化晶粒:细化晶粒:W、Mo、Ti、V渗碳件渗碳件高精密独高精密独立导柱立导柱本讲稿第十一页,共五十二页渗碳淬火后的表层组织渗碳淬火后的表层组织l3、热处理特点、热处理特点l渗碳件的加工工艺路线为:下料渗碳件的加工工艺路线为:下料锻造锻造正火正火机加工机加工渗碳渗碳淬火淬火+低温回火低温回火l正火目的正火目的为调整硬度,便于切削加工。为调整硬度,便于切削加工。l淬火温度淬火温度一般为一般为Ac1+30-50。l4、使用状态下组织、使用状态下组织l心部:心部:M回回+Fl表层:
7、表层:M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量);本讲稿第十二页,共五十二页l5、常用钢号及用途、常用钢号及用途l低淬透性钢:低淬透性钢:20、15Cr、20Cr。l淬透直径(淬透直径(2035)mm氺氺柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴活塞销活塞销活塞销活塞销(20Cr)(20Cr)用于受力小的耐磨用于受力小的耐磨件,如柴油机的活件,如柴油机的活塞销、凸轮轴等。塞销、凸轮轴等。本讲稿第十三页,共五十二页l中淬透性钢:中淬透性钢:20CrMnTi。用于中等载荷的耐用于中等载荷的耐磨件,如变速箱齿轮磨件,如变速箱齿轮l淬透直径(淬透直径(2560)mm油油l高淬透性钢:高淬透性钢:18Cr2Ni4W
8、A.用于大载荷的耐磨用于大载荷的耐磨件,如柴油机曲轴。件,如柴油机曲轴。l淬透直径(淬透直径(100)mm油油增压柴油机曲增压柴油机曲轴轴汽汽汽汽车车车车变变变变速速速速箱箱箱箱齿齿齿齿轮轮轮轮本讲稿第十四页,共五十二页调质件(螺杆)调质件(螺杆)l调质后使用的钢种。调质后使用的钢种。l1、性能要求、性能要求l良好的综合力学性能良好的综合力学性能.四、调质钢四、调质钢本讲稿第十五页,共五十二页l2、成分特点、成分特点l中碳:中碳:0.30.5%Cl合金元素作用:合金元素作用:提高淬透性提高淬透性:Mn、Si、Cr、Ni、B强化铁素体强化铁素体:Mn、Si、Cr、Ni细化晶粒细化晶粒:Ti、V防
9、止第二类回火脆性防止第二类回火脆性:W、Mo调质件(冷却轮)调质件(冷却轮)破碎机主轴破碎机主轴本讲稿第十六页,共五十二页l l3 3、热处理及组织特点、热处理及组织特点、热处理及组织特点、热处理及组织特点l调质件的加工工艺路线为:下料调质件的加工工艺路线为:下料锻造锻造退火退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工装配装配l调质目的:获得良好综合力学性能调质目的:获得良好综合力学性能l使用状态下的组织为:使用状态下的组织为:S回回l为提高表面耐磨性,精加工后为提高表面耐磨性,精加工后可进行表面淬火或氮化。可进行表面淬火或氮化。回火索氏体回火索氏体调质处理车间调质处理车间(表面淬火表面淬火+低温回火
10、低温回火)装配装配为表面淬火作组织准备;为表面淬火作组织准备;获得最终心部组织获得最终心部组织.表面:表面:M回回;心部:心部:S回回本讲稿第十七页,共五十二页柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴l4、常用钢号及用途、常用钢号及用途(1)低淬透性钢:)低淬透性钢:D0油油60mm,常用常用40CrNiMo,用于制造大截面重用于制造大截面重载荷零件,如曲轴等载荷零件,如曲轴等合金结构钢曲轴合金结构钢曲轴合金结构钢曲轴合金结构钢曲轴单缸汽车曲轴单缸汽车曲轴本讲稿第十九页,共五十二页l制造弹簧或类似性能零件的制造弹簧或类似性能零件的钢种。钢种。l1、性能要求、性能要求l弹簧是利用弹性变形储存能弹簧是利用弹性变形
11、储存能量或缓和冲击的零件。量或缓和冲击的零件。l高的高的e,高的高的-1;足够的韧足够的韧性性五、弹簧钢五、弹簧钢本讲稿第二十页,共五十二页l2、成分特点、成分特点l中高碳:中高碳:l0.450.7%Cl合金元素作用:合金元素作用:l提高淬透性、强化铁素体:提高淬透性、强化铁素体:Mn、Si、Crl提高提高 s/b:Sil细化晶粒:细化晶粒:V汽车弹簧汽车弹簧弹簧丝弹簧丝弹簧丝弹簧丝本讲稿第二十一页,共五十二页l3、热处理及组织特点、热处理及组织特点l热成型弹簧:热成型弹簧:热成型热成型淬火淬火+中温回火中温回火l使用状态下的组织:使用状态下的组织:T回回l用于大截面弹簧用于大截面弹簧(10m
12、m)l冷成型弹簧:冷成型弹簧:l退火态钢丝:退火态钢丝:冷拔冷拔退火退火冷卷成型冷卷成型淬淬火火+中温回火。中温回火。汽车板簧淬火线汽车板簧淬火线冷卷螺旋压缩弹簧冷卷螺旋压缩弹簧本讲稿第二十二页,共五十二页l油淬回火钢丝:油淬回火钢丝:冷拔冷拔淬火淬火+中温回火中温回火冷冷卷成型卷成型去应力退火。去应力退火。l铅浴处理冷拉钢丝:铅浴处理冷拉钢丝:冷拔三次冷拔三次铅浴等温铅浴等温S冷成冷成型型去应力退火去应力退火l用于用于10mm弹簧。弹簧。冷卷螺旋压缩弹簧冷卷螺旋压缩弹簧本讲稿第二十三页,共五十二页l4、常用钢号及用途、常用钢号及用途lSi、Mn弹簧钢弹簧钢,如,如65Mn、60Si2Mn,用
13、于制造较大截,用于制造较大截面弹簧。面弹簧。lCr、V弹簧钢弹簧钢,如,如50CrV,用于大截面、大载荷、耐热,用于大截面、大载荷、耐热的弹簧。的弹簧。大型热卷弹簧大型热卷弹簧汽车板簧汽车板簧本讲稿第二十四页,共五十二页载荷载荷(频率达数万次频率达数万次/分分)和摩擦。和摩擦。l高而均匀的硬度和耐磨性。高而均匀的硬度和耐磨性。l高的高的 b和接触疲劳强度。和接触疲劳强度。l足够的韧性足够的韧性.六、滚动轴承钢六、滚动轴承钢l用于制造轴承套和滚动体的专用用于制造轴承套和滚动体的专用钢种。钢种。l1、性能要求、性能要求l轴承工作时轴承工作时,承受接触应力承受接触应力(达达30003500MPa)、
14、周期性交变、周期性交变圆柱滚圆柱滚子轴承子轴承自动调自动调心球轴承心球轴承本讲稿第二十五页,共五十二页l2、成分特点、成分特点l高碳:高碳:0.951.10%Cl合金元素:合金元素:以以Cr为主为主,加加入入Mn、Si。lCr、Mn、Si的主要作用是提的主要作用是提高淬透性高淬透性推力球轴承推力球轴承滚针滚针轴承轴承lCr还提高耐磨性还提高耐磨性(形成合金渗碳(形成合金渗碳体)体)和耐蚀性。和耐蚀性。本讲稿第二十六页,共五十二页l3、热处理和组织特点、热处理和组织特点l滚动轴承钢是过共析钢。滚动轴承钢是过共析钢。l热处理:热处理:正火正火+l球化退火球化退火+淬火淬火+低温回火低温回火l组织:
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