合金钢基础知识(四)
  发布时间:2011年08月09日 点击数:

  [常用牌号]:常用的合金弹簧钢有60Si2Mn、50CrVA、30W4Cr2VA等。
  60Si2Mn钢是应用最广泛的合金弹簧钢,其生产量约为合金弹簧钢产量的80%。它的强度、淬透性、耐回火性都比碳素弹簧钢高,工作温度达250℃,缺点是脱碳倾向较大,适于制造厚度小于10mm的板簧和截面尺寸小于25mm的螺旋弹簧,在重型机械、铁道车辆、汽车、拖拉机上都有广泛的应用。
  50CrVA钢的力学性能与60Si2Mn钢相近,但淬透性更高,钢中Cr和V能提高弹性极限、强度、韧性和耐回火性,常用于制作承受重载荷、工作温度较高及截面尺寸较大的弹簧。
  30W4Cr2VA是高强度的耐热弹簧,用于500℃以下工作的锅炉主安全阀弹簧、汽轮机汽封弹簧等。
  [弹簧成型方法]:对直径或板簧厚度大于10 mm的大弹簧,可在比正常淬火温度高出50~80℃的温度热成形,对直径或板簧厚度小于8~10mm的小弹簧,常用冷拔弹簧钢丝冷卷成形。
  [热处理]:为保证弹簧具有高的强度和足够的韧性,通常采用淬火+中温回火。 对热成形弹簧,可采用热成形余热淬火,对热冷成形的弹簧,有时可省去淬火、中温回火工艺,成形后只需进行200~300℃进行去应力退火即可。弹簧钢热处理后通常进行喷丸处理,其目的是在弹簧表面产生残余压应力,以提高弹簧的疲劳强度。
  [性能]:硬度为40~48HRC,有较高的弹性极限和疲劳强度,以及一定的塑性和韧性。

四. 轴承钢
  [轴承钢性能要求]:主要用于制造滚动轴承的内圈、外圈、滚动体和保持架。滚动轴承工作时,内、外圈与滚动体的高速相对运动使其接触面受到强烈的摩擦,因此要求所用材料具有高耐磨性;内、外圈与滚动体的接触面积很小,载荷集中作用于局部区域,使接触处容易压出凹坑,因此要求所用材料具有高硬度;内、外圈与滚动体的接触位置不断变化,受力位置和应力大小也随之不断变化,在这种周期性的交变载荷作用下,内、外圈和滚动体的接触表面会出现小块金属剥落现象,因此要求所用材料具有高的接触疲劳强度。此外,轴承钢还应有一定的韧性和淬透性。
  [化学成分]:滚动轴承钢为高碳成分,wC=0.95%~1.10%,以保证高硬度和高耐磨性。主要合金元素为Cr,wCr=0.40%~1.65%,Cr能提高淬透性,并与碳形成颗粒细小而弥散分布的碳化物,使钢在热处理后获得高而均匀的硬度及耐磨性。有时,轴承钢中还加入Si和Mn以进一步提高其淬透性,用于大型轴承。
  [牌号]:牌号前用字母“G”表示滚动轴承钢的类别,后附元素符号Cr和其平均含量的千分数及其它元素符号。如GCr4、GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo,目前应用最广泛的是GCr15。
  [用途]:滚动轴承钢虽是制作滚动轴承的专用钢,但其成分与性能接近工具钢,故也可制作冷冲模、精密量具等工具,还可制作要求耐磨的精密零件,如柴油机喷油嘴、精密丝杠。
  [热处理]:预先热处理为球化退火,可获得细小均匀的球状珠光体。其目的一是降低硬度(硬度为170~210HBS),改善切削加工性能;二是为淬火提供良好的原始组织,从而使淬火及回火后得到最佳的组织和性能。最终热处理是淬火和低温回火,获得细回火马氏体加均匀分布的细粒状碳化物及少量残余奥氏体,硬度为61~65HRC。对精密的轴承钢零件,为保证尺寸稳定性,可在淬火后立即进行冷处理(-60~-80℃),以尽量减少残余奥氏体量。冷处理后进行低温回火和粗磨,接着在120~130 ℃进行时效,最后进行精磨。
五. 高锰耐磨钢
  [性能特点]:高锰耐磨钢用于工作时受到剧烈的冲击或较大压力作用、摩擦磨损严重的机械零件,如坦克或拖拉机履带板、球磨机滚筒衬板、破碎机牙板、挖掘机的铲齿及铁路上的道岔等,也可制用保险箱钢板、防弹板。
  [化学成分]:高锰耐磨钢的含碳量高,碳的质量分数达wC=0.9%~1.45%,wMn=11%~14%。由于高锰耐磨钢极易冷变形强化,很难进行切削加工,因此高锰耐磨钢件大多是铸态的。
  [牌号]:由字母“ZG”(表示铸钢)后附元素符号Mn及其含量百分数表示。GB/T 5680—1998共包含五个牌号:ZGMn 13-1 、ZGMn 13-2、ZGMn 13-3 、ZGMn 13-4、ZGMn 13-5 ,这五个牌号的成分与性能稍有差异。
  [热处理]:“水韧处理”——将钢加热到1000~1050℃高温,保温一段时间,使钢中碳化物全部溶入奥氏体中,然后在水中快冷,使碳化物来不及析出,得到单相奥氏体组织。水韧处理后硬度并不高(180~220HBS)。当它受到剧烈冲击或较大压力作用时,表面迅速产生加工硬化,并伴有马氏体相变,使表面硬度提高到52~56 HRC,因而具有高的耐磨性,而心部仍为奥氏体,具有良好的韧性,以承受强烈的冲击力。
  [应用场合]:必须注意的是高锰耐磨钢必须有剧烈的冲击或较大压力时,才能使表面产生加工硬化,使其显示出其高的耐磨性,不然高锰耐磨钢是不耐磨的。
 

                        ——本文摘自《钢铁百科》