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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划轴的材料及其主要力学性能轴的常用材料及其机械性能轴的常用材料及其机械性能轴的材料种类很多，选用时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50，最常用的是45和40Cr钢。对于受载较小或不太重要的钢，也常用Q235或Q275等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常用的有40Cr、40MnB、40CrNi等。球墨铸铁和一
2、些高强度铸铁，由于铸造性能好，容易铸成复杂形状，且减振性能好，应力集中敏感性低，支点位移的影响小，故常用于制造外形复杂的轴。特别是我国研制成功的稀土-镁球墨铸铁，冲击韧性好，同时具有减摩、吸振和对应力集中敏感性小等优点，已用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件，如曲轴等。根据工作条件要求，轴都要整体热处理，一般是调质，对不重要的轴采用正火处理。对要求高或要求耐磨的轴或轴段要进行表面处理，以及表面强化处理(如喷丸、辐压等)和化学处理(如渗碳、渗氮、氮化等)，以提高其强度和耐磨、耐腐蚀等性能。在一般工作温度下，合金钢的弹性模量与碳素钢相近，所以只为了提高轴的刚度而选用合金钢是不合适的。轴一般由
3、轧制圆钢或锻件经切削加工制造。轴的直径较小时，可用圆钢棒制造；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，多采用锻件。为节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以制成空心的，并且带有焊接的或者锻造的凸缘。对于形状复杂的轴可采用铸造。轴的常用材料及其机械性能(MPa)各种发动机曲轴材料及热处理各种凸轮轴材料及热处理工艺机床主轴材料和热处理轴的常用材料及其机械性能轴的常用材料及其机械性能轴的材料种类很多，选用时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50，最常用的是45和40Cr钢。对于
4、受载较小或不太重要的钢，也常用Q235或Q275等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常用的有40Cr、40MnB、40CrNi等。球墨铸铁和一些高强度铸铁，由于铸造性能好，容易铸成复杂形状，且减振性能好，应力集中敏感性低，支点位移的影响小，故常用于制造外形复杂的轴。特别是我国研制成功的稀土-镁球墨铸铁，冲击韧性好，同时具有减摩、吸振和对应力集中敏感性小等优点，已用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件，如曲轴等。根据工作条件要求，轴都要整体热处理，一般是调质，对不重要的轴采用正火处理。对要求高或要求耐磨的轴或轴段要进行表面处理，以及表面强
5、化处理(如喷丸、辐压等)和化学处理(如渗碳、渗氮、氮化等)，以提高其强度和耐磨、耐腐蚀等性能。在一般工作温度下，合金钢的弹性模量与碳素钢相近，所以只为了提高轴的刚度而选用合金钢是不合适的。轴一般由轧制圆钢或锻件经切削加工制造。轴的直径较小时，可用圆钢棒制造；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，多采用锻件。为节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以制成空心的，并且带有焊接的或者锻造的凸缘。对于形状复杂的轴可采用铸造。轴的常用材料及其机械性能(MPa)各种发动机曲轴材料及热处理各种凸轮轴材料及热处理工艺机床主轴材料和热处理谈钻机零件材料的选用无锡探矿机械总厂王学渊摘要：钻机零件材料的选用，应根
6、据其工作条件所要求的机械性能，及材料热处理后所能达到的性能相结合，才能做到选材科学、经济、合理。关键词：钻机零件材料；调质；淬透性；淬透层；渗碳钻机零部件设计的优劣，直接决定了钻机的质量档次及在市场上的竞争力。钻机零部件设计，离不开科学、合理、经济地选用材料，既要考虑零件的工作和受载情况，又要考虑零件尺寸与质量限制，以及材料的经济适用与管理方便等，正确选材是比较复杂的。钻机设计人员要将一些钢铁材料与热处理方面的知识，融汇于零部件的设计之中，设计的钻机才可迈上一个新的台阶。本文主要就钻机中用得较多的调质钢，渗碳钢等浅谈几点看法。1调质钢含碳量%的中碳结构钢与中碳低合金结构钢经调质后具有良好的综合
7、机械性能，即具有较高的抗拉强度，b7001100Mpa，又具有较高的塑韧性(伸长率)8%10%，不收缩率45%55%，冲击值k60100J/cm。调质是指中碳(低合金)结构钢先进行淬火得马氏体组织(或马氏体为主体的组织)，尔后再550650高温回火得回火索氏体组织。同一轴径选用不同钢材的工件采用不同调质工艺处理至同一硬度，得到的机械性能产生差异；不同轴径选用同一钢材的工件采用相同的调质工艺处理，各自的机械性能也产生差异，这一现象的产生是钢材淬透性这一特性造成的。通俗地讲，淬透性是钢材能够被淬透的能力接受淬火成马氏体的能力。淬透性与工件截面厚度有一定关系，即所谓尺寸效应，截面尺寸增大，淬透层深度
8、减小。合金结构钢较碳素结构钢的淬透性高。40Cr、35CrMo等合金结构钢较40、45碳素钢的淬透层的截面相应增大。如全淬透截面尺寸：45钢水淬1218mm，油淬58mm，淬透已不易；40Cr钢油淬1832mm；35CrMo钢油淬2540mm。而40Cr钢50mm料油淬工件表面158mm淬硬已较难，6070mm工件油淬则几乎无淬硬层。调质效果与淬透性有着密切关系，淬得越透，心部得到的马氏体量越多，调质处理后的综合机械性能也越好，若零件尺寸超出全淬透尺寸，调质后其屈服强度s、伸长率、不数缩率、冲击值性能的意义了。设计零件选用调质材料时，必须考虑钢件淬透性与调质零件坯料尺寸的协调关系，保证工件调质
9、热处理后达到要求的机械性能，对钻机关键部件尤应如此。要注意的是一些机械设计手册上有关钢材调质机械性能数据s、k等大多是在完全淬透(标有标准试样尺寸)的条件下得到的，工件实际能达到的机械性能往往要比此值低，乃至相差甚远。根据零件工作条件，分析受力情况，确定正常运行所要求的机械性能是选材的主要依据。紧固螺栓、连杠等杠类零件，主要工作于拉(压)应力状态，整个截面受到较均匀的拉(压)应力，为此，其整个截面必须淬透，保证性能达到一致。如在动态下工作，且受力较大的拉杠与六角螺栓(1218mm)用淬透性好的40Cr钢进行调质，而不采用45钢，避免了不能完全保证心部淬透而造成对性能的不良影响。对2530mm柴
10、油机连杠不采用40Cr钢，而用淬透性更好的42CrMo钢进行调质，也是基k2等都要降低，其降低程度随淬透层深度的减小而增大，乃至调质性能接近正火状态，调质就失去其提高于上述截面性能一致的理由。曲轴、主轴等轴类工件工作于弯曲、扭转应力状态，最大复合应力发生在轴外缘，而心部很小，为此，表面强度要求高些，调质轴表面3R/4R/2淬硬即可，不必全截面淬透。如钻机中1622mm轴径，不直接传动负荷的光轴。用45钢调质至HB241286，局部要求耐磨再进行高频表面淬火，完全可满足使用的性能要求，而没必要采用价格高的40Cr钢，乃至35CrMo钢进行同样的热处理。对负荷较大的轴必须保证轴径3R/4R/2表层
11、部分淬硬，如钻机中的输出轴，轴径42mm，采用40Cr钢调质硬度HB217255或HB241286(有的在花键部分高频表面淬火)，使用情况良好。而4860mm的40Cr钢输出轴，经同样热处理至表面相同硬度，但使用中易发生塑性扭曲变形而过早失效。原因在于后者不能做到截面3R/4以上表层淬硬，乃至有时(因钢材成分波动等原因)表面也难淬硬(HRC45)，随着淬透层的减少，调质后屈强比s/b显著下降，弯曲强度bb也降低，达不到要求的强度设计值。至于屈服强度s为轴类零件主要设计指标，且尺寸和质量大小又有所限制时，应选淬透性好的材料，以保证性能要求。4860mm负荷较重的输出轴，应采用淬透性好的35CrM
12、o钢取代40Cr钢进行调质。齿轮类工件主要工作于交变压应力与弯曲应力状态，要求齿部有较多的接触疲劳强度与弯曲疲劳强度，而调质件的疲劳极限随淬火马氏体量的增多而提高，为此要做到全齿部位截面淬透，保证达到调质齿轮要求的机械性能。鉴于不完全淬透对机械性能的影响，对负荷较轻、模数m4的低速从动齿轮采用45钢调质；而对负荷相对较重，有一定冲击的齿轮采用40Cr钢调质；转速提高，要求一定耐磨性时则进行齿廓部位高频淬火。钻机中有些齿宽B40mm，模数m45的齿轮，特别是轴齿轮，采用40Cr钢调质再高频表面淬火，使用中常发生断齿、齿扭曲变形等过早失效现象。齿轮要求强度的同时，还得有一定塑韧性配合，对此，用淬透
13、性好的35CrMo、40CrNi等钢取代40Cr钢调质会改变效果(高频淬火保证齿沟硬化)。当然，对一些冲击较大的此类大负荷齿轮改用20CrMnTi钢渗碳淬大，效果会更佳。同种钢材的各种调质零件，在淬透性满足要求的前提下，根据不同的使用强度要求，提出不同的调质硬度值，只要塑韧指标保证在要求的范围(强度与硬度成正比，塑韧性随硬度的提高而下降)，充分发挥材料强度的潜力。42mm的输出轴、过桥轴、40Cr钢调质硬度HB217255，使用中相对易弯曲失效，将其调质硬度提高至HB241286，效果明显得到改观。又如模数m3的大齿轮，45钢调质硬度HB217255，与高频淬火的40Cr钢小齿轮配对传动，使用
14、中易齿面麻点、剥落、损坏、失效，将其调质硬度提高至HB241286，小齿轮高频淬火硬度由HRC4855调整至HRC4550，达到较好效果。选用调质钢时，在淬透性满足要求的前提下，也要考虑降低材料使用成本和加工成本。低合金结构钢与碳素结构钢在完全淬透的情况下，经高温回火到相同硬度时，两者的强度相近，塑韧性相差无几，此时，一般考虑用碳素结构钢，而不用合金结构钢。如小的定位销、撑脚、螺栓等常用45钢调质。轴类、齿轮类部分截面淬透即可满足性能要求，而不必选用全截面淬透钢材；在淬透性满足性能要求时，(来自:写论文网:轴的材料及其主要力学性能)提高调质硬度满足较高负荷，而不是更换淬透性更好但价格高的材料，或是增大截面尺寸浪费材料。在此值得提出商榷的两点；(1)有的钻机2040mm销轴用35CrMo钢调质，硬度HB207269。从销轴使用性能看，应是较高的强度，不是过多的塑韧性，以增加抗剪切与挤弯的能力。一般用35、45碳素钢(大截面或冲击较大时用30CrMnSi钢)等价格较低的钢，热处理硬度HRC3045。若硬度HB207269的强度下适合销轴的使用要求，则40Cr钢调质的强韧性不会比35CrMo钢差，45钢调质也可胜任了。(2)一些钻机中轴径60mm的花键轴，卷扬轴采用价格贵、罕用、淬透性较40Cr钢差的30CrMnTi钢，调质硬度HB230270。其坯料调质淬火时表面
