45钢和40Cr是机械设计中两种常用钢种,它们的材质特性各怎样?常用的热处...

如题所述

45号钢,在GB标准中称为45钢,JIS标准中称为S45C,ASTM标准中称为1045,DIN标准中称为C45。其化学成分中碳含量为0.42%至0.50%,硅含量为0.17%至0.37%,锰含量为0.50%至0.80%,铬含量不超过0.25%。推荐的热处理工艺包括正火850℃,淬火840℃,回火600℃。
45号钢是一种优质的碳素结构钢,易于切削加工,常用于模具制造中的模板、梢子、导柱等部件,并需进行热处理。
1. 45号钢经过淬火后未回火前,硬度应大于HRC55(最高可达HRC62),才算合格。
2. 实际应用中,45号钢的最高硬度通常为HRC55(经高频淬火可达HRC58)。
3. 不建议使用渗碳淬火工艺处理45号钢。
调质处理可以使45号钢具有良好的综合机械性能,适用于各种重要的结构零件,特别是在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮和轴类零件。表面硬度较低,不耐磨,可通过调质后高频表面淬火提高硬度。
渗碳处理通常用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件。表面含碳量约为0.8%至1.2%,芯部含碳量通常在0.1%至0.25%之间。渗碳处理后,表面硬度可达到很高的水平(HRC58至62),而芯部硬度较低,耐冲击性较好。
对于45号钢渗碳,淬火后芯部可能出现硬脆的马氏体,丧失了渗碳处理的优点。因此,通常采用调质后高频表面淬火的工艺,虽然耐磨性较渗碳略差。
GB/T699-1999标准建议的45钢热处理制度为850℃正火、840℃淬火、600℃回火,以达到屈服强度≥355MPa的要求。该标准规定45钢的抗拉强度为600MPa,屈服强度为355MPa,伸长率为16%,断面收缩率为40%,冲击功为39J。
轴类零件在机械设计中扮演着重要角色,主要用于支撑传动零部件、传递扭矩和承受载荷。轴类零件通常是旋转体零件,由外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹等组成。根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴类零件的功用、结构特点和技术要求包括尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度和表面粗糙度。尺寸精度要求较高的轴颈用于确定轴的位置,而装配传动件的轴颈尺寸精度要求较低。轴类零件的几何形状精度主要指圆度、圆柱度等,应限制在尺寸公差范围内。相互位置精度要求确保装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度,以保证传动精度。表面粗糙度要求与传动件配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm,与轴承配合的支承轴径表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。
轴类零件的毛坯形式可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构选择棒料、锻件等。材料选择应根据工作条件和使用要求,采用不同的热处理规范,以获得所需的强度、韧性和耐磨性。45号钢是常用的材料,经过调质或正火处理后,具有良好的切削性能和综合机械性能。40Cr等合金结构钢适用于要求较高精度和转速的轴类零件。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn经调质和表面高频淬火后,具有较高的耐疲劳性能和耐磨性能。精密机床的主轴可选用38CrMoAIA氮化钢,具有高表面硬度和良好的冲击韧性。
45号钢虽然机械性能优越,但其淬火性能并不理想,硬度通常只能达到HRC42至46。因此,如需表面硬度,常采用表面渗碳淬火或调质后渗氮的热处理工艺。
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