合金調質鋼在汽車上有哪些應用

A. 40cr是什麼材料

40Cr屬於國標合金來結構源鋼，執行標准：GB/T 3077-1999

40Cr鋼是機械製造業使用最廣泛的鋼之一。這是最常用的合金調質結構鋼，用於製造承受中等負荷和中等速度工作條件下的機械零件，如汽車的轉向節、後半軸及機床上的齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等；也可經調質並高頻淬火後用於製造具有高的表面硬度及耐磨性而無大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、連桿、螺釘、進氣閥等；也可經淬火、中溫或低溫回火，製造承受重負荷的零件；又適用於製造進行碳氮共滲處理的各種傳動零件，如直徑較大和要求低溫韌性好的齒輪和軸。

40Cr化學成分如下圖：

B. 鋼板的合金調質鋼

1. 用途
合金調質鋼廣泛用於製造汽車、拖拉機、機床和其它機器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿、螺栓等。
2. 性能要求
調質件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復雜，要求高的綜合機械性能，即具有高的強度和良好的塑性、韌性。合金調質鋼還要求有很好的淬透性。但不同零件受力情況不同，對淬透性的要求不一樣。
3. 成分特點
(1) 中碳：碳含量一般在0.25%～0.50%之間，以0.4%居多；
(2) 加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：這些合金元素除了提高淬透性外，還能形成合金鐵素體，提高鋼的強度。如調質處理後的40Cr鋼的性能比45鋼的性能高很多；
(3) 加入防止第二類回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn的合金調質鋼，高溫回火慢冷時易產生第二類回火脆性。在鋼中加入Mo、W可以防止第二類回火脆性，其適宜含量約為0.15%～0.30%Mo或0.8%～1.2%的W。
45鋼與40Cr鋼調質後性能的對比
鋼號及熱處理狀態 截面尺寸/ mm sb/ MPa ss/MPa d5/ % y/% ak/kJ/m2
45鋼 850℃水淬, 550℃回火 f50 700 500 15 45 700
40Cr鋼 850℃油淬, 570℃回火 f50 (心部) 850 670 16 58 1000
4. 鋼種及牌號
(1)40Cr低淬透性調質鋼：這類鋼的油淬臨界直徑為30mm～40mm，用於製造一般尺寸的重要零件。
(2)35CrMo中淬透性合金調質鋼：這類鋼的油淬臨界直徑為40mm～60mm,加入鉬不僅可提高淬透性，而且可防止第二類回火脆性。
(3)40CrNiMo高淬透性合金調質鋼：這類鋼的油淬臨界直徑為60mm-100mm，多半是鉻鎳鋼。鉻鎳鋼中加入適當的鉬，不但具有好的淬透性，還可消除第二類回火脆性。
5. 熱處理和組織性能 合金調質鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火（調質處理）。合金調質鋼淬透性較高，一般都用油，淬透性特別大時甚至可以空冷，這能減少熱處理缺陷。
合金調質鋼的最終性能決定於回火溫度。一般採用500℃-650℃回火。通過選擇回火溫度，可以獲得所要求的性能。為防止第二類回火脆性，回火後快冷（水冷或油冷），有利於韌性的提高。
合金調質鋼常規熱處理後的組織是回火索氏體。對於表面要求耐磨的零件（如齒輪、主軸），再進行感應加熱表面淬火及低溫回火，表面組織為回火馬氏體。表面硬度可達55HRC～58HRC。
合金調質鋼淬透調質後的屈服強度約為800MPa, 沖擊韌性在800kJ/m2心部硬度可達22HRC～25HRC。若截面尺寸大而未淬透時，性能顯著降低。

C. 合金調質鋼常用牌號

合金調質鋼在工業製造中廣泛應用，其中常見的牌號包括:

40Cr鋼是最廣泛的選用材料，適用於製造如機床齒輪、主軸、花鍵軸、頂尖套等中小型調質件，對性能要求較高。

35CrMo鋼適用於製造承受較大載荷和重要性的中大型調質件，例如汽輪機轉子、重型汽車曲軸等，對強度和耐磨性有較高要求。

40CrNiMoA則適用於製作承受重載和大截面的高強度調質件，如挖掘機傳動軸和卷板機軸，對材料的強度和穩定性有嚴格標准。

38CrMoAl作為氮化鋼，其特點在於能提供高精度和表面耐磨性，適用於精密磨床主軸和精密鏜床絲杠等精密部件製造，對尺寸精度和耐磨性能要求極高。

D. 機械結構用合金鋼分類

機械結構用合金鋼，按照其用途和熱處理特性，可分為多種類型。其中，合金滲碳鋼是通過滲碳淬火和低溫回火後使用的，主要用於製造對性能要求高、尺寸大，且需承受強烈沖擊和磨損的零件，如汽車變速箱齒輪和後橋齒輪。它具有耐磨、抗疲勞的滲碳層，以及心部有足夠強度和韌性的特點。低、中、高淬透性合金滲碳鋼分別適用於不同載荷條件的零件製造。

合金調質鋼則通過調質處理後使用，主要用於製造承受復雜載荷的重要零件，如機床主軸和汽車底盤半軸。其性能取決於綜合力學性能和韌性，成分一般在0.25%～0.50%的碳含量范圍內。

合金彈簧鋼用於製造彈簧和彈性零件，含碳量在0.5%～0.7%，需考慮塑性、韌性和疲勞強度。熱處理包括熱成形和冷成形彈簧鋼，具體工藝根據彈簧尺寸調整。

滾動軸承鋼是專用於軸承製造的高碳鉻鋼，確保高強度、耐磨性。大型軸承鋼還需加入硅、錳等元素提高淬透性和性能。軸承鋼熱處理包括球化退火和淬火低溫回火，以達到理想的硬度和組織。

耐磨鋼，如高錳耐磨鋼，含高碳和錳，主要用於耐磨損的機械零件，如拖拉機履帶和挖掘機鏟齒。其鑄造後需進行水韌處理以提高耐磨性。

這類鋼是指適用於製造機器和機械零件的合金鋼。它是在優質碳素鋼的基礎上，適當地加入一種或數種合金元素，用來提高鋼的強度、韌性和淬透性。這類鋼通常要經過熱處理後使用。主要包括常用的合金結構鋼和合金彈簧鋼兩大類，其中包括調質處理的合金鋼、表面硬化處理的合金鋼、冷塑性成型用合金鋼。按化學成分基本組成系統可分為Mn系鋼、SiMn系鋼、Cr系鋼、CrMo系鋼、CrNiMo系鋼、Ni系鋼、B系鋼等