当前课程知识点：工程材料 > 第3章金属材料 > 3.2合金钢 > 合金钢（3）
下面我们学习第三类合金结构钢
合金调质钢
我们同样分五个部分进行介绍
一 用途
主要用于制造汽车 拖拉机 机床
以及其他机器上的各种重要零件
例如机床齿轮 主轴
汽车发动机曲轴 连杆 螺栓等等
二 性能要求
调质件大多承受多种工作载荷
受力情况比较复杂
因此要求有高的综合力学性能
要求具有高的强度
和良好的塑性 韧性
合金调质钢还要求有好的淬透性
三 成分特点
一 中碳 和我们碳素结构钢一样
为中碳
碳的质量分数为0.25%至0.50%之间
以0.40%左右居多
二 含有铬 锰 镍 硅等合金化元素
以提高淬透性
形成合金铁素体
提高钢的强度
三 加入钼 钨等合金元素
含镍 铬 锰的合金调质钢
易产生第二类回火脆性
加入钼 钨
可以防止第二类回火脆性
钼的质量分数一般为0.15%至0.30%
钨的质量分数一般为0.8%至1.2%
下面我们对比分析
45号钢和40铬钢调质后的性能
我们看这张表第二排为45号钢
下面为40铬钢
材料的直径都为50毫米
我们看45号钢
经过850度水淬
550度回火后
它的抗拉强度为700兆帕
屈服强度为500兆帕
断后伸长率为15%
断面收缩率为45%
而冲击韧度为每平方米700千焦
我们再看40铬钢
它850度油淬
570回火以后
它的抗拉强度为850兆帕
它的屈服强度为670兆帕
断后伸长率为16%
断面收缩率为58%
冲击韧度为每平方米1000千焦
我们看所有的性能
都得到了提高
特别是屈服强度和抗拉强度
以及冲击韧度
得到了显著的提高
四 钢种及牌号
我们先看40铬钢
它属于低淬透性合金调质钢
它油淬的临界尺寸为30至40毫米
它可以用于制造一般尺寸的
重要零件
我们再看35铬钼
它属于中淬透性合金调质钢
它的油淬临界尺寸为40至60毫米
加入钼提高了淬透性
而且防止了第二类回火脆性
我们再看40铬镍钼
它属于高淬透性合金调质钢
它的油淬临界尺寸为60至100毫米
铬镍钢中加入适当的钼
具有很好的淬透性
同时可以防止第二类回火脆性
五 热处理和组织与性能
调质钢的热处理工艺
为调质处理
即淬火加高温回火处理
合金调质钢淬透性较高
一般都用油淬
淬透性特别大的钢
可以空冷以减少热处理的缺陷
合金调质钢一般用500至650度回火
为防止第二类回火脆性
回火后需要快速冷却
用水冷或者油冷
热处理以后的组织为回火索氏体
对一些有耐磨要求的零件
如齿轮 主轴
需要采用调质处理
加感应加热表面淬火
和低温回火处理
这时它的表面组织为回火马氏体
表面硬度可达55至58HRC
而心部为回火索氏体
热处理以后的性能
合金调质钢淬透调质后
它的性能为屈服强度
约为800兆帕
冲击韧度约为每平方米800千焦
心部硬度可达22至25HRC
若截面大未淬透时
性能会显著降低
下面我举例说明
合金调质钢的工程应用
实例一用40铬钢
制造汽车发动机连杆
它的热处理工艺为调质处理
即850度加热油淬
520度回火然后油冷
它的屈服强度达到785兆帕
冲击吸收能量为47焦耳
它的强度高 韧性好
实例二 35铬锰钢
制造传动轴
热处理工艺为调质处理
即850度加热油淬
550度回火油冷
然后对轴的颈部进行
高频感应加热表面淬火
然后低温回火
整根轴的屈服强度大于835兆帕
冲击吸收能量达63焦耳
强度高 韧性好
轴颈表面的硬度达到55至58HRC
耐磨性很好
下面我们介绍第四类合金结构钢
非调质机械结构钢
这一类钢是通过微合金化
控轧 控冷和控制冷却等
强韧化方法
来获得需要的组织和性能
它取消了调质热处理
它的性能达到
或者接近调质钢的力学性能
我们同样通过五个部分
来进行介绍
一 用途
它主要替代调质钢
用来制造齿轮 轴 连杆 螺栓等等
性能要求是具有高的强度
和良好的塑性与韧性
三 成分特点
它有两类
一类是中碳
碳的质量分数为0.32%至0.52%
另一类为低碳
碳的质量分数为0.09%至0.16%
含有锰
用于细化珠光体
增加珠光体的含量
提高强度
含有钒
用于细化晶粒
冷却时析出碳氮化合物
提高强度和硬度
硫需要控制
硫的含量一般为0.035%至0.075%
钒的含量一般为0.06%至0.13%
四 典型钢种
非调质机械结构钢
在钢号的前面加F
即非调质非字的首字母
我们这里给出了F40钒硫
F45锰钒硫
F12锰2钒硼硫
五 热处理和组织
我们先看F40钒硫
F45锰钒硫
这类钢它不需要进行调质处理
它直接采用热锻
和热轧后控制冷却
所获得的组织
它使用时的组织为索氏体
加铁素体
它的屈服强度为420至510兆帕
我们再看含碳量较低的另外一类
F12锰2钒硼硫
它热锻和热轧后控冷
它的组织为低碳粒状贝氏体
下面我们举例说明
非调质机械结构钢的工程应用
F35锰钒硫钢
可以用于制造汽车发动机连杆
它通过模锻后
不需要进行调质处理
这个是它的下屈服强度
可以达到440兆帕
冲击吸收能量大于35焦耳
强韧性好 满足使用性能要求
而免去了调质处理工艺
-0.1中华民族对材料发展的重大贡献
-0.2材料的结合键
-0.3工程材料的分类
-习题--作业
-1.1金属材料的结构与组织
-第1章材料的结构与性能特点--1.1金属材料的结构与组织
-1.2金属材料的性能特点
-第1章材料的结构与性能特点--1.2金属材料的性能特点
-2.1纯金属的结晶
-2.1纯金属的结晶--作业
-2.2合金的结晶1
-2.2合金的结晶1--作业
-2.2合金的结晶2
-2.2合金的结晶2--作业
-2.3金属的塑性加工
-2.3金属的塑性加工--作业
-2.4钢的热处理
--钢的热处理（1）
--钢的热处理（2）
--钢的热处理（3）
--钢的热处理（4）
--钢的热处理（5）
--钢的热处理（6）
--钢的热处理（7）
-第2章金属材料组织和性能的控制--2.4钢的热处理
-2.5钢的合金化
--钢的合金化（1）
--钢的合金化（2）
--钢的合金化（3）
--钢的合金化（4）
-2.5钢的合金化--作业
-2.6表面技术
--表面技术（1）
--表面技术（2）
--表面技术（3）
--表面技术（4）
-2.6表面技术--作业
-3.1碳钢
--碳钢
-3.1碳钢--作业
-3.2合金钢
--合金钢（1）
--合金钢（2）
--合金钢（3）
--合金钢（4）
--合金钢（5）
--合金钢（6）
--合金钢（7）
-第3章金属材料--3.2合金钢
-3.3铸钢与铸铁
--铸钢与铸铁（1）
--铸钢与铸铁（2）
--铸钢与铸铁（3）
-第3章金属材料--3.3铸钢与铸铁
-3.4有色金属及其合金
-第3章金属材料--3.4有色金属及其合金
-4.1工程塑料
--工程塑料（1）
--工程塑料（2）
-4.2合成纤维
--合成纤维
-4.3合成橡胶
--合成橡胶
-习题--作业
-5.1普通陶瓷
--普通陶瓷（1）
--普通陶瓷（2）
-5.2特种陶瓷
--特种陶瓷
-习题--作业
-6.1复合材料的复合原则
-6.2复合材料的性能特点
-6.3非金属基复合材料
--非金属基复合材料
-6.4金属基复合材料
--金属基复合材料
-第6章复合材料--习题
-7.1电功能与磁功能材料
-7.2热功能与光功能材料
-7.3纳米材料
--纳米材料
-第7章功能材料及新材料--习题
-8.1机械零件的失效
-8.2机械零件失效分析
--机械零件失效分析
-8.3机械零件选材原则
--机械零件选材原则
-第8章零件失效分析与选材原则--习题
-9.1齿轮选材
--齿轮选材
-9.2轴类零件选材
--轴类零件选材
-9.3弹簧选材
--弹簧选材
-9.4刃具选材
--刃具选材
-第9章典型工件的选材及工艺路线设计--习题
-10.1汽车用材
--汽车用材
-10.2热能设备用材
--热能设备用材
-10.3航空航天器用材
-第10章工程材料的应用--习题
-全课总结
--全课总结
-期末考试--试卷
