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、40C rNi 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(尤其疲劳强度)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(如凸轮轴、曲轴)可采用铸造轴的常用材料及其机械性能材料牌号热处理毛坯直径(mm)硬度HB抗拉强度心b屈服强度心s弯曲疲劳极限-1扭转疲劳极限T鼻-1许用弯曲应力备 注[0 ]+1[0 ]0[0 ]-1Q235-A4402401801051257040用于不重要或载荷不大的轴正火25W1564202501801001257040W10040022016595正火>100〜3003802001559020用于载荷不大,要求韧性较高的场合103〜1561257040>300〜50037019015085回火>500〜7003601801458035正火25W875403202301301657545用于有一定强度要求和加工塑性要求的轴正火回火W100>100〜300>300〜500>500〜750>750〜1000149〜187143〜187137〜1875205004804604402702602402302202102051901851751201151101051001657545调质W100>100〜300156〜207560540300280230220130125175855045正火25W2416103602601501959555应用最广泛。
正火回火W100>100〜300>300〜500>500〜750170〜217162〜217156〜2176005805605403002902802702402352252151401351301251959555调质W200217〜2556503602701552151006025100080048528024512070W100241〜28675055035020040Cr调质>100〜300229〜269700500320185用于载荷较大,而无很大冲击的重要轴24512070>300〜500650450295170>500〜800217〜2556003502551452590075044525524512070W100229〜28680052035520535SiMn调质>100〜300217 〜269750450320185性能接近40Cr,用于中小型轴42SiMn24512070>300〜400217 〜255700400295170>400〜500196〜2556503802751602510008004852802451207040MnB调质性能同40Cr,用于重要的轴。
W200241〜2867505003351952451207040CrNi调质25100080048528028513075用于很重要的轴35CrMo调质2510085050028524512070性能接近40CrNi,用于重载荷的轴W100750550350200>100〜300207〜26970050032018524512070>300〜500650450295170>500〜800600400270155W100229〜286750600360210>100〜300217 〜26970055033519538SiMnMo调质>300〜500196〜24165050031017527512070性能接近于35CrMo>500〜800187〜24160040027015525100085049528527512070W200269〜30288070042524537SiMn2MoV调质>200〜400241〜28683065039523027512070用于高强度、大尺寸和重载荷的轴>400〜600241〜26978060037021538CrMoAIA调质30229100085049528527512575用于要求耐磨'高强且热处理变形很小的(氮化)轴渗碳淬火15表面HRC85055037521520Cr回火W6056〜6265040028016021510060渗碳淬火表面HRC用于要求强度、韧性均较高的轴(如齿轮轴、蜗杆)20CrMnTi回火1556〜6211008505253003651651001Cr13调质W60187〜217600420275155275130752Cr13调质W100197〜24866045029517027513075用于腐蚀条件下工作的轴。
W605502202051201Cr18Ni9Ti淬火>60〜180W1925402001951151657545用于在高、低温及强腐蚀条件下工作的轴>100〜200500200185105QT400-15——156〜197400300145125100QT450-10——170〜207450330160140110QT500-7——187〜255500380180155125用于结构、形状复杂的轴QT600-3——197〜269600420215185150注: 1-表中所列疲劳极限数据,均按下式计算J严(叮叮,[-户(叮叮2. 其他性能,一般可取T ~〜0 ,0 ,T ~Ts s 0 -1 0 -13. 球墨铸铁0 ,T 1 b -1 b4. 许用静应力[0 ]=0/[S],许用疲劳应力[0 ]~0 /[S]1 b b -1-1 -15. 选用[0 ]时,重要零件取小值,一般零件取大值1各种发动机曲轴材料及热处理用 途材 料预备热处理最终热处理工艺硬度(HB)工艺层深(mm)硬度(HB)轿车、轻型车拖拉机4550MnQT600-3正火调质正火170〜228217〜277229〜302感应淬火氮碳共渗:570°C,180min油冷氮碳共渗:560C, 180min油冷2〜>55〜63>650HV载重车及拖拉机QT600-34545正火正火调质220〜260163〜196207〜241感应淬火,自回火感应淬火,自回火感应淬火,自回火3〜$346〜5855〜63$5545正火氮碳共渗2300HV10重型载重车QT900-2正火+回火280〜32135CrMo调质216〜269感应淬火3〜553〜58QT600-3正火+回火240〜30035CrNi3Mo调质+稳定化处理渗氮,490°C, 60h2600HV大马力柴油。