第10章 结构钢及其选用
热处理工序位置
1.预先热处理的工序位置
➢退火、正火：毛坯生产之后，切削加工 之前
➢调质：粗加工之后，精加工或半精加工 之前
目的：调整硬度，改善切削加工性能，消 除毛坯内应力，细化晶粒，均匀组织，为 最终热处理做好组织准备。
2.最终热处理的工序位置
调质件热处理工艺路线：
下料——锻造——正火（退火）——粗加工（半精加 工）——调质——精加工
磨齿
正火工艺
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渗碳工艺
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调质钢的牌号（摘自GB/T3077－1999）
淬 透 钢号 性
45
低 40MnB
40Cr
中 35CrMo
38CrMoAlA 高
40CrMnMo
主 要 成 分, %
C
Mn
0.42~ 0.50~
Si Cr 0.17~
0.50 0.80 0.37 0.37~ 1.10~ 0.20~
三、齿轮类零件
•1.轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低 的一般齿轮——中碳钢，Q255、Q275、40、45、50、
50Mn，正火或调质，软齿面齿轮
•2.中载、中速、承受一定冲击载荷、运动较 为平稳的齿轮——中碳钢、中碳合金结构钢，45、
50Mn、40Cr、42SiMn，表面淬火及低温回火，硬齿面齿轮
980 785 63
C620 车床主轴
淬火 52HRC
课堂作业
60钢退火状态，已知其珠光 体硬度260HB，试计算60钢的硬 度并估计其强度。
Chapter 10
20CrMnTi钢齿轮热处理工艺
℃ 950～970℃
•3.重载、高速或中速，且受较大冲击载荷的 齿轮——低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢，20Cr、
20CrMnTi等，渗碳、淬火、低温回火
•4.精密传动齿轮——氮化钢， 38CrMoAl，调质，氮
化
20CrMnTi钢的汽车变速箱齿轮热处理工艺曲线
表面：高碳回火马氏体+残余奥氏体+碳化物 中心：铁素体+索氏体+低碳回火马氏体
普通车床（轻载）主轴 —— 45钢调质或正火，轴颈高 频表面淬火。
铣床（中载）主轴 —— 40Cr等调质，轴颈高频表面淬 火。
组合机床（重载）主轴 —— 20CrMnTi ，经渗C、淬火 、回火处理。
精密镗床（高精度）主轴 —— 38CrMoAl ，调质 + 氮 化 + 时效。
实例１ —— C620 车床主轴
综合机械性能一般；大端轴颈等部位耐磨性高。 性能指标 —— 硬度220～250HB，轴颈52HRC 。 选材 —— 45钢 热处理工艺 —— 830℃水淬 + 500℃回火 + 轴颈高 频淬火 + 200℃回火 最终组织 —— 心部：回火S 轴颈表面： M回火 工艺路线 —— 锻造→正火→粗加工→调质→精加工 →表面淬火＋低温回火→磨削
表面淬火件热处理工艺路线：
下料——锻造——正火——粗加工——（调质） ——精加工——表面淬火及回火——精磨
渗碳件热处理工艺路线：
下料——锻造——正火或退火或调质— —粗加工、半精加工——渗碳——淬火、 低温回火——磨削
渗氮件热处理工艺路线：
下料——锻造——正火（退火）——粗加 工——调质——精加工——去应力退火— —粗磨——渗氮——精磨或研磨
0.44 1.40 0.40
0.37~ 0.50~ Cr 0.8
0.45 0.80 ~1.10
0.32~ 0.40~ Cr 0.8
0.40 0.70 ~1.10 0.35~ Al 0.7 Cr 1.35
0.42 0.37~ 0.45
~1.1 0.90~ 1.20
~1.65
Cr 0.9 ~1.20
淬火
℃ 830~ 840水 850油
850油
850油 940 水，油 850油
回火
℃
580~ 640空 500 水，油
500 水，油
550 水，油
640 水，油
600 水，油
机械性能
b
s AKU2
MPa MPa J980 785 47
980 835 63
980 835 71
连杆螺栓
2、技术要求： 调质处理后为回火索氏体，硬度为30～38HRC
3、选材40Cr
淬透性的考虑
水淬
至水冷端的距离
油淬
工艺路线
下料→锻造→退火或正火→粗加工→调质
→精加工 淬火
840℃
温
度
回火
油冷
525℃
水 冷
时间
考虑缺口敏感性选用调质处理较好。
二、轴类零件
性能要求 —— 强度、塑韧性，疲劳强度，轴颈耐磨性
实例2--M120W万能磨床内圆磨头主轴
综合机械性能一般；内锥孔及φ25mm（滑动轴承配合处）处要求耐磨性高。 性能指标 —— 硬度220～250HB，轴颈52HRC 。 选材 —— 15钢渗碳 热处理工艺 —— 930℃渗碳，780℃水淬 + 200回火 最终组织 —— 表面： M回火 工艺路线 —— 锻造→正火→车削→渗碳→车螺纹→淬火＋低温回火→磨削