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          45鋼是什么鋼(零件選擇方法概述)
          來源: | 作者:東啟特鋼 | 發布時間: 2021-07-22 | 145 次瀏覽 | 分享到:
          45鋼是什么鋼(零件選擇方法概述)
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            45鋼是什么鋼(零件選擇方法概述)


            45鋼是什么鋼?模具鋼是應用最廣泛的工程材料,因為它具有高強度、良好韌性和高抗疲勞性等優異性能,用于制造各種重要的機械零件和工程結構。

          模具鋼

            一、機床零件選材分析


            機床零件種類繁多,可分為軸類零件、齒輪類零件、機床導軌、墊片等。


            1.機床軸類零件的選材機床主軸是機床中最重要的軸類零件。不同類型的機床主軸的工作條件是不同的。根據工作時主軸上負載的大小和類型,大致可分為四類:


            (1)輕載主軸。工作載荷小,沖擊載荷小,軸頸磨損不嚴重,如普通車床的主軸。這種軸一般由45鋼制成,淬火回火或正火,在需要耐磨的部位通過高頻表面淬火進行強化。


            (2)中等負荷主軸。中等負荷、嚴重磨損、一定沖擊負荷,如銑床主軸。一般由合金調質鋼制成,如40Cr鋼,經調質處理后,要求耐磨零件表面淬火強化。


            (3)重型主軸。工作量大,磨損和沖擊嚴重,如工作量大的組合機床主軸。一般由20CrMnTi鋼制成,滲碳淬火。


            (4)高精度主軸。有些機床主軸的工作負荷不大,但精度很高,熱處理后的變形應該很小。工作時磨損應極小,如精密鏜床的主軸。一般采用38CrMoAlA特種氮化鋼,經淬火回火,再氮化,尺寸穩定。過去幾乎所有的錠子都是鋼做的,現在輕負荷和中等負荷的錠子都可以用球墨鑄鐵做。


            2.機床齒輪零件的材料選擇


            機床齒輪根據工作條件分為三類:


            (1)輕載齒輪。一般轉速不高,大部分采用45鋼,正火或調質處理。


            (2)中等負荷齒輪。一般是45鋼。正火或調質后,通過高頻表面淬火進行強化,提高齒輪的承載能力和耐磨性。對于大尺寸齒輪,應使用合金調質鋼,如40Cr。一般來說,傳動系統和進給系統中的齒輪都是用在機床上的,大部分都屬于這一類。


            (3)重型齒輪。對于一些工作負荷大的齒輪,特別是運轉速度高、沖擊負荷大的齒輪,大多采用20Cr、20CrMnTi等滲碳鋼制造。滲碳淬火后即可使用。比如變速箱中一些重要的傳動齒輪等。


            3.機床導軌的材料選擇


            機床導軌的精度對整個機床的精度有很大的影響。需要防止其變形和磨損,所以機床導軌通常由灰鑄鐵制成,如HT200和HT350?;诣T鐵在潤滑條件下具有良好的耐磨性,但耐磨性較差。為了提高耐磨性,導軌表面可以淬火。


            二、拖拉機及汽車零部件選型分析


            1.發動機和傳動系統零件的材料選擇


            這兩部分包含了相當多的部分。其中有大量的齒輪和各種軸,以及在高溫下工作的零件,如進排氣門、活塞等。他們的材料很重要,目前一般都是根據經驗挑選的。對于不同類型的汽車和不同的制造商,發動機和傳動系統的材料是不同的。根據零件的具體工況和實際失效模式,通過大量的計算和試驗,選擇合適的材料。


            2.減輕汽車重量的材料選擇


            隨著能源和原材料的日益短缺,人們對汽車節能降耗的要求越來越高。然而,減輕自重可以提高汽車的重量利用系數,降低材料消耗和燃料消耗,對節約資源和能源具有重要意義和經濟價值。


            用于減輕自重的材料應比傳統材料輕,并能保證業務性能。比如用鋁合金或鎂合金代替鑄鐵,可以使重量減輕到原來的1/3~1/4,但不影響其使用性能;用新型雙相鋼板代替普通低碳鋼板生產汽車沖壓件,可以使用更薄的板材,減輕自重,但完全不會降低零部件的強度;在車身和一些不太重要的結構件上,用塑料或纖維增強復合材料代替鋼材也能降低自重和能耗。


            三、典型零件選擇實例


            1.機床主軸


            機床主軸是典型的受扭轉和彎曲共同作用的軸,受力小(中等載荷),沖擊載荷小。如果使用滑動軸承,軸頸處需要耐磨性。所以大部分都是45鋼,淬火回火,軸頸采用表面淬火強化。負載較重時,采用40Cr等低合金結構鋼。


            車床主軸的選材結果如下:


            材料:45號鋼。


            熱處理:整體淬火和回火,軸頸和錐孔表面淬火。


            性能要求:整體硬度nb 220~HB 240軸頸和錐孔硬度HRC52。


            工藝路線:鍛造→正火→粗加工→調質→精加工→低溫表面調質→磨削。


            軸的工作應力很低,沖擊載荷不大。45鋼經處理后的屈服極限可達400MPa以上,完全能滿足要求?,F在有些機床主軸可以用球墨鑄鐵制造。


            2.拖拉機半軸


            汽車半軸是典型的承受扭矩的軸類構件,但其工作應力大,承受相當大的沖擊載荷。其結構如圖5所示。最大直徑約50 mm,45鋼制作時,即使水淬,表面硬化深度也只能是半徑的10%。為了提高淬透性,防止油中淬火變形開裂,中小型汽車半軸一般采用40Cr,重型汽車采用40CrMnMo等高淬透性鋼。


            示例:鐵牛45半軸


            材質:40Cr(好點可以用P20,整體硬度比40Cr更穩定,局部不會相差太多)。


            熱處理:整體淬火和回火。


            性能要求:閥桿HRC 37~HRC 44圓盤外圓為HRC24~HRC34。


            工藝路線:下料→鍛造→正火→機加工→調質處理→板材鉆孔→花鍵磨削。


            3.機床齒輪


            機床齒輪工作條件好,運轉時受力小,速度適中,運轉平穩,無強烈沖擊。所以對齒面強度、核心強度和韌性的要求都不會太高。一般由45鋼制成,經高頻淬火硬化。齒面硬度可達HRC52左右,足以承受彎曲疲勞或表面疲勞。淬火回火后,型芯硬度可達HB220左右,沖擊韌性大于4kg·m/cm2,能滿足工作要求。一些要求較高的齒輪可用合金調質鋼(如40Cr等)制造。).此時,型芯的強度和韌性得到提高,抗彎曲疲勞和表面疲勞能力也有所提高。


            例:普通車床的主軸箱傳動齒輪。


            材料:45號鋼。


            熱處理:牙齒正火或回火、高頻淬火和低溫回火。


            性能要求:齒輪芯的硬度為HB 220~HB 250齒面硬度HRC52。


            工藝路線:下料→鍛造→正火或退火→粗加工→調質或正火→精加工→高頻淬火→低溫回火(花鍵孔拉伸)→精磨。


            4.拖拉機齒輪


            拖拉機齒輪的工作條件遠比機床差,尤其是主傳動系統中的齒輪受力大、過載、沖擊頻繁,對材料的要求更高。由于彎曲和接觸應力較大,高頻淬火強化表面不能滿足要求,因此對拖拉機重要齒輪進行滲碳淬火強化。因此,這些齒輪一般由合金滲碳鋼20Cr或20CrMnTi制成,特別是后者在我國拖拉機齒輪生產中應用廣泛。為了進一步提高齒輪的耐久性,除滲碳淬火外,還可以采用噴丸等表面強化工藝。噴丸處理后,齒面硬度可提高HRC1~3個單位,耐久性可提高7~11倍。


            例:后輪軸拖拉機錐形傳動齒輪。


            材料:20CrMnTi鋼。


            熱處理:滲碳,低溫淬火回火,滲碳層深1.2 mm~1.6 mm。


            性能要求:齒面硬度為HRC 58~HRC 62,核心硬度為HRC 33~HRC 48。


            工藝路線:下料→鍛造→正火→切割→滲碳、淬火、低溫回火→磨削。


            以上各類零件的選材是根據模具鋼廠家的眾多零件廠家總結出來的,只能作為機械零件選材類比的參考,是長期經驗積累的結果。經驗和指導固然重要,但單靠經驗并不能得到最好的結果。在具體選材時,還要參考相關的機械設計手冊和工程材料手冊,根據實際情況進行初選。初選結束后,必須進行強度計算和校核。確定零件尺寸后,還應審查所選材料的淬透性是否符合要求,并確定熱處理的技術條件。目前比較好的方法是根據零件的工況和失效模式,對可以選擇的材料進行定量分析,然后參考相關經驗做出最終的選材決策,選擇最匹配的材料和工藝。優秀的選材能力可以幫助你提高自己在行業中的競爭力。


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