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第五章结构钢第一节低合金结构钢第二节易切削钢第三节渗碳钢第四节调质钢第五节弹簧钢第六节滚动轴承钢第一节低合金结构钢又称普低钢，是普通碳素结构钢加上少量合金元素形成。1、合金元素以Mn为主（国外以Cr、Ni为主），最高锰含量可达1.8%，并辅以少量的V、Ti、Mo、Nb、B等元素。一、低合金结构钢的合金化特点Mn固溶强化，强化铁素体V、Ti、Nb、RE细化晶粒、弥散强化Cr、Ni、Mo提高淬透性P、Cu提高抗大气的腐蚀性3、部分钢中加入少量稀土元素，以减少钢中有害杂质的影响，改善夹杂物的形状和分布，提高钢的工艺性能和力学性能。4、碳含量一般低于0.2%，以保证良好的焊接性、冷成型性和低温韧性。5、对S、P含量要求不太高，可使用平炉或转炉生产，十分经济。16Mn中低压力容器、桥梁、船舶、建筑结构12Mn低压锅炉、低温机器零件、船舶、油罐15MnVN中压锅炉、石油、化工机械14MnMoV（Re）高压锅炉14MnVTiRE大型焊接结构，如铁路、大型巨轮用钢三、常见牌号及其应用第二节易切削钢一、性能特点易切削钢具有良好的切削加工性能，但力学性能相对较低，一般不进行热处理。适合于批量大，但对性能要求不高的零件。易切削钢是在低碳、中碳或高碳的钢中加一种或几种合金元素，以改善钢的切削加工性能。二、对合金化和组织要求碳和锰能够改善切削性能，但如果碳锰含量过高，切削性能反而变差。加入S、Pb、Ca等元素可使钢的切削性能得到改善，其中S、Pb是使用最为广泛的元素。易切削钢主要是S系和Pb系两种。铁素体组织的材料对刀具的摩擦最小，然后按照球状珠光体、片状珠光体、珠光体-索氏体、屈氏体而依次增大。三、常用的易切削结构钢及应用Y12、Y15、Y20螺栓、螺帽、小轴、销子等小零件Y30、Y40、Y40Mn高强度螺栓和机床丝杠、光杠第三节渗碳钢一、渗碳钢的化学成分及热处理特点渗碳钢广泛用于承受较强烈的冲击和磨损的场合，如汽车、拖拉机变速箱齿轮、内燃机凸轮、活塞销等零件。（一）化学成分固溶强化、提高淬透性。渗碳件心部经淬火低温回火后得到低碳回火马氏体，具有较高强度和韧性，综合力学性能好。2、主加元素Mn、Cr1、含碳量0.10%~0.25%3、辅加元素W、Mo、V、Ti含量分别小于1.2%、0.6%、0.4%、0.1%提高强度和韧性，提高淬透性。防止渗碳时晶粒长大，细化晶粒；提高淬透性。4、Ni4.5%二、热处理特点渗碳+淬火+低温（160~200℃）回火二、常用渗碳钢及用途1、低淬透性钢15、20、15Cr、20Cr、15Mn、20Mn2、中淬透性钢20CrMnTi、20CrMnMo、20MnVB、12CrNi3A特点：合金元素总量4%，淬透性（临界直径25~60mm）和力学性能较高。应用：承受中等冲击载荷的耐磨零件，如汽车、拖拉机变速箱齿轮、联轴节、齿轮轴、花键套轴等。特点：价格低、淬透性低、心部强度低。（水淬临界直径20~35mm）应用：受力不大、对心部强度要求不高的小型零件，如凸轮轴、活塞销、小齿轮。3、高淬透性钢12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A特点：合金元素总量7.5%，淬透性（临界直径大于100mm）高，淬火后残余奥氏体含量高。应用：重载和强烈磨损的大型零件，如航空发动机变速齿轮、高速柴油机曲轴等。三、应用举例以20CrMnTi合金渗碳钢制造的汽车变速齿轮为例，说明其热处理方法的选定和工艺的安排。技术要求：渗碳层厚度1.2～1.6mm，表面碳浓度为1.0%，齿顶硬度58～60HRC，心部硬度30～45HRC。锻造→正火→加工齿轮→渗碳→预冷淬火、低温回火→喷丸→磨齿（精磨）1、工艺路线2、热处理的作用改善锻造状态的不正常组织，以利于切削加工。（1）正火20CrMnTi钢的渗碳温度为920℃左右，经查手册得知渗碳层厚1.2～1.6mm时所需渗碳时间为6～8h。目的是获得高碳，保证淬火后获得高硬度、高耐磨性。（2）渗碳（3）淬火及低温回火自渗碳温度预冷到870～880℃直接油淬，再经200℃低温回火2～3h。淬火：提高表面的硬度和耐磨性，保证心部具有高的强度和足够的冲击韧性。低温回火：减小淬火应力，降低脆性，稳定组织。温度/℃时间/t950~970正火空冷9206~8h气体渗碳预冷870~880油冷200℃2~3h回火渗碳前渗碳前渗碳炉渗碳前缓冷炉渗碳后渗碳后重新加热用压床进行淬火——防止变形渗碳后渗碳并喷丸后渗碳后用感应加热进行局部退火（退火处需要加工螺纹）