常规轴类材料的选择及热处理
轴类零件加工工艺
轴类零件加工工艺机床主轴机床主轴是典型的受扭转—弯曲复合作用的轴件，它受的应力不大（中等载荷），承担的冲击载荷也不大，假如使用滑动轴承，轴颈处要求耐磨。
因此大多采纳45钢制造，并进行调质处理，轴颈处由表面淬火来强化。
载荷较大时则用40Cr等低合金结构钢来制造。
车床主轴的选材结果如下：材料：45钢。
热处理：整体调质，轴颈及锥孔表面淬火。
性能要求：整体硬度NB220～HB240；轴颈及锥孔处硬度HRC52。
工艺路线：锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火及低温回火→磨削。
该轴工作应力专门低，冲击载荷不大，45钢处理后屈服极限可达400MPa以上，完全可满足要求。
现在有部分机床主轴差不多能够用球墨铸铁制造。
拖拉机半轴汽车半轴是典型的受扭矩的轴件，但工作应力较大，且受相当大的冲击载荷，其结构如图5所示。
最大直径达50mm左右，用45钢制造时，即使水淬也只能使表面淬透深度为10%半径。
为了提高淬透性，并在油中淬火防止变形和开裂，中、小型汽车的半轴一样用40Cr制造，重型车用40CrMnMo等淬透性专门高的钢制造。
例：铁牛45半轴材料：40Cr。
热处理：整体调质。
性能要求：杆部HRC37～HRC44；盘部外圆HRC24～HRC34。
工艺路线：下料→锻造→正火→机械加工→调质→盘部钻孔→磨花键。
机床齿轮机床齿轮工作条件较好，工作中受力不大，转速中等，工作平稳无强烈冲击，因此其齿面强度、心部强度和韧性的要求均不太高，一样用45钢制造，采纳高频淬火表面强化，齿面硬度可达HRC52左右，这对弯曲疲劳或表面疲劳是足够了。
齿轮调质后，心部可保证有HB220左右的硬度及大于4kg?m/cm2的冲击韧性，能满足工作要求。
关于一部分要求较高的齿轮，可用合金调质钢（如40Cr等）制造。
这时心部强度及韧性都有所提高，弯曲疲劳及表面疲劳抗力也都增大。
例：一般车床床头箱传动齿轮。
材料：45钢。
热处理：正火或调质，齿部高频淬火和低温回火。
轴类零件的材料与热处理
轴类零件的材料与热处理一般轴类零件常用中碳钢，如45钢，经正火、调质及部分表面淬火等热处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。
对中等精度而转速较高的轴类零件，一般选用合金钢（如40Cr等），经过调质和表面淬火处理，使其具有较高的综合力学性能。
对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。
对高精度和高转速的轴，可选用38CrMoAl 钢，其热处理变形较小，经调质和表面渗氮处理，达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。
附：钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序。
淬火能显著提高·钢的强度和硬度。
如果再配以不同温度的回火，即可消除（或减轻）淬火内应力，又能得到强度、硬度和韧性的配合，满足不同的要求。
所以，淬火和回火是密不可分的两道热处理工艺。
车床主轴加工工艺过程分析⑴ 主轴毛坯的制造方法锻件，还可获得较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。
⑵ 主轴的材料和热处理45钢，普通机床主轴的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差，要求较高的主轴则采用合金钢材料为宜。
①毛坯热处理采用正火，消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。
②预备热处理粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，提高其综合力学性能③最终热处理主轴的某些重要表面需经高频淬火。
最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形在最终精加工时得以纠正。
加工阶段的划分①粗加工阶段用大的切削用量切除大部分余量，及时发现锻件裂纹等缺陷。
②半精加工阶段为精加工作好准备③精加工阶段把各表面都加工到图样规定的要求。
粗加工、半精加工、精加工阶段的划分大体以热处理为界。
工序顺序的安排毛坯制造——正火——车端面钻中心孔——粗车——调质——半精车表面淬火——粗、精磨外圆——粗、精磨圆锥面——磨锥孔。
主轴用什么材料好
主轴用什么材料好主轴材料选择与热处理主轴材料与热处理1. 根据强度，耐磨性，载荷特点和热处理后变形大小选择。
2. 尺寸一定，主轴的刚度取决于材料的弹性模量E。
3. 各种钢材的E值基本相同，且与热处理无关E=3.1X10 7N/cm2。
4. 常用的如45钢或60钢：价格便宜。
5. 一般机床主轴：常用45钢，调质到220~250HBS,主轴端部锥孔，定心轴颈或定心圆锥面等部位局部淬硬质HRC50~55。
6. 支承用滚动轴承，轴颈可不淬硬，但是不少主轴为了防止敲碰损伤轴颈的配合表面，轴颈处仍然进行淬硬。
7. 若用承用滑动轴承，则轴颈处需高频淬硬，保证耐磨性。
8. 若为重负荷，为提高抗疲劳性能，可选用40Cr或50Mn2。
9. 对受冲击载荷较大的主轴或轴颈处需要更高的硬度时，可选用20Cr经行渗碳淬火处理至HRC56-62。
10. 精密机床的主轴，要求在长期使用中因内应力引起的变形要小，故应选用在热处理后残余应力小的材料，如40Cr或45MnB 钢。
11. 支承载滑动轴承上的高精度磨床的砂轮主轴，镗床和坐标镗床主轴，，要求有很高的耐磨性，可选用38CrMoAlA钢，进行氮化处理，使表面硬度达到HV1100~1200（相当于HRC69~72）。
12.机床主轴材料和热处理工作条件材料热处理硬度原因使用实例1)与滚动轴承配合2)轻载荷或中等载荷，转速低3)精度要求不高4)稍有冲击载荷，交变载荷可以忽略不计45调质处理220～250HB1)调质后，保证主轴具有一定强度2)精度要求不高一般机床主轴1)与滚动轴承配合2)轻载荷或中等载荷，转速略高3)装配精度要求不太高4)冲击和交变载荷可以忽略不计45调质后局部整体淬硬42～47HRC1)有足够的强度2)轴颈及配件装拆处得到需要的硬度3)简化热处理操作4)不承受较大冲击载荷龙门铣床，立式铣床小型立式车床等的主轴1)与滚动轴承配合2)轻载荷或中等载荷，转速低[PV%26le;150N%26middot;m/(cm2%26middot;s)]3)精度要求不很高4)冲击,交变载荷不大45正火170～217HB1)正火或调质后保证主轴具有一定的强度和韧性2)轴颈处有滑动摩擦，需要有较高的硬度C650、C660、C8480等大重型车床主轴调质220～250HB轴颈部分表面淬硬48～53HRC1)与滚动轴承配合2)承受中等，转速较高3)精度要求较高4)交变,冲击载荷较小40Cr(42MnVB)淬硬调质后局部淬硬42～47HRC或52～57HRC1)为保证有足够的强度，选用40Cr调质2)轴颈和配件装拆处得到需要的硬度3)若无冲击力，硬度要求取高值齿轮铣床，组合车床等的主轴1)与滚动轴承配合2)承受中等，转速较高3)精度要求较高4)交变,冲击载荷较小5)工作中受冲击载荷40Cr(42MnVB)调质220～250HB1)调质后主轴有较高的强度和韧性2)轴颈处得到需要的硬度铣床，龙门铣床，车床等的主轴颈部分表面淬硬48～53HRC1)与滑动轴承配合2)承受中等载荷，转速较高[PV＜400N%26middot;m/(cm2%26middot;s)]3)承受较高的交变和冲击载荷4)精度要求较高40Cr(42MnVB)调质处理220～250HB或250～280HB1)调质后主轴有较高的强度和韧性2)为获得良好的耐磨性选择表面淬硬3)配件装拆部分有一定硬度车床主轴或磨床砂轮主轴(%26phi;80mm以下)轴颈部分表面淬火52～57HRC装拆配件处表面淬硬48～53HRC1)与滑动轴承配合2)承受中等载荷，转速较[PV＜400N%26middot;m/(cm2%26middot;s)]提高3)承受较高的交变和冲击载荷4)精度要求更高40Cr(42CrMn)调质处理表面硬度56～61HRC1)调质后主轴有较高的强度和韧性2)为获得良好的耐磨性选择表面淬硬3)配件装拆部分有一定硬度磨床砂轮主轴轴颈部分表面淬火装拆配件处表面淬硬1)与滑动轴承配合2)承受中等载荷或重载荷[PV＜400N%26middot;m/(cm2%26middot;s)]3)要求轴颈有更高的耐磨性4)精度要求较高5)承受较高的交变，但冲击载荷较小65Mn调质250～280HB1)调质后有较高的强度2)表面淬硬后提高耐疲劳性能3)获得较高的硬度，提高耐磨性4)表面马氏体易粗大，冲击值低磨床砂轮主轴轴颈部分表面淬硬%26ge;59HRC装拆配件处表面淬硬50～55HRC1)与滑动轴承配合2)承受中等载荷或重载荷[PV＜400N%26middot;m/(cm2%26middot;s)]3)要求轴颈有更高的耐磨性4)精度要求较高5)承受较高的交变，但冲击载荷较小6)表面硬度和显微组织要求更高GCr159Mn2V调质250～280HB%26ge;59HRC1)获得高的表面硬度和良好的耐磨性能2)超精磨性好，粗糙度易降低较高精度的磨床主轴轴颈部分表面淬硬装拆配件处表面淬硬1)与滑动轴承配合2)受重载荷，转速很高3)精度要求极高，轴隙%26le;0.003mm4)受很高的疲劳应力和冲击载荷38CrMoAlA正火或调质250～280HB1)有很高的心部强度2)达到很高的表面硬度，不易磨损保持精度稳定3)优良的耐疲劳性能4)畸变量小高精度磨床主轴，镗床主轴、坐标镗床等的主轴渗氮%26ge;900HV1)与滚动或滑动轴承配合，转速较低2)受轻载荷或中等载荷50Mn2正火192～241HB对于大直径主轴，当热处理设备或技术有困难时，可用此材料篇二：主轴材料选择与热处理主轴材料与热处理1. 根据强度，耐磨性，载荷特点和热处理后变形大小选择。
轴的常用材料及其机械性能
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、40CrNi 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(MPa)各种发动机曲轴材料及热处理各种凸轮轴材料及热处理工艺机床主轴材料和热处理半轴常用材料及技术要求。
车床主轴的选材 加工路线 热处理
选择车床主轴材料,设计合理的加工路线,热处理工艺方案摘要：根据车床主轴的工作情况,对材料的选用、其加工路线及相应的热处理工艺进行了分析,并就其操作提出了自己观点。
关键词：车床主轴；加工路线；热处理工艺；材料一、材料的选择主轴是车床上传递动力的零件，传递着动力和各种负荷，它的合理选材直接影响整台车床的精度和使用寿命。
其主要实效形式如下：1、受横向力并传递扭矩，承受交变弯曲应力和扭应力，常常发生疲劳断裂。
2、轴颈和花键等部位发生相对运动，承受较大的摩擦，轴颈表面产生过量的磨损。
3、承受一定的过载和冲击和载荷，产生过量弯曲变形，甚至发生折断或扭断。
所以所选的材料应满足：良好的综合力学性能，即具有较高的强度刚度、足够的韧性、疲劳强度、变形小及对应力集中的敏感性低等性能以防止过载和冲击断裂，还要有良好的切削加工性，高的表面硬度和良好的耐磨性，以防止轴颈摩损。
在设计时要充分考虑：1、主轴的工作特性和技术要求。
主轴的摩檫和磨损情况;主轴的载荷大小和载荷性质。
2、主轴热处理的要求。
主轴的工作状况;主轴精密度和光洁度;主轴弯曲载荷和扭转力矩;主轴转速;主轴有无冲击载荷。
3、主轴热处理加工工艺实行的可能性以及经济性。
轴的常用材料为碳素钢和合金钢。
合金钢比碳素钢具有更高的机械性能和更好的热处理性能。
含不同合金的钢可获得各种特殊性能。
因此，对于载荷大并要求尺寸小，重量轻、耐高温或耐磨性、抗腐蚀性能要求高的轴可采用合金钢。
合金钢对应力集中的敏感性高，因此设计时应从结构上避免或减小应力集中，并降低其表面粗糙度的数值。
由于在常温下合金钢的弹性模量与一般碳素钢差不多，故选合金钢对提高轴的刚度没有实效。
而对形状复杂的轴可采用球墨铸铁。
球墨铸铁具有良好的吸振性和耐磨性，对应力集中的敏感性低，且价格低廉，加工性好。
但球墨铸铁的强度较低。
我们一般主轴承受交变弯曲应力和扭应力，在轻度或中等载荷、转速不太高，精度不很高，冲击、交变载荷不大的情况下，具有普通力学性能就能满足要求，一般采用45钢制造。
常用材料及零件热处理
常用材料及零件热处理
3.表面热处理方法特点和应用
表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和朔性（即表面火），或同时表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性，及表层硬度更高的处理方法。
6.钢的淬透性
不同的钢种，接受淬火的能力不同，淬透层深度愈大，表明该钢种的淬透性愈好。
淬透性大的钢，其力学性能沿截面分布均匀；而淬透性小的钢心部力学性能低。
但全部淬透的工件，通常表面残留拉应力，对工件承受疲劳不利，工件热处理中也易变形开裂。
未淬透工件表面可残留压应力，反而有一定好处。
淬透层深度是指由淬火表面马氏体---50％马氏体+50％珠光体层的深度。
碳钢的淬透性低。
在设计大尺寸零件时，用碳钢正火比用碳钢调质更经济，而效果相似。
直径较大并具有几个台阶的台阶轴，需经调质处理时，考虑到淬透性影响，应先粗车成形，然后调质。
如果以棒料先调质，再车外圆，由于直径大，表面淬透层浅，阶梯轴尺寸较小的部分调质后的组织在粗车时可能被车去，起不到调质作用。
7.几种典型零件热处理示例
机床齿轮等零件常用材料及热处理。
轴的常用材料及热处理.
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轴的常用材料及热处理
二、轴的常用材料热处理
如 45 钢 ， 经 正 火 、 调质及部分表面淬 火等热处理，
一般轴类零件 常用中碳钢， 得到所要求的强度、 韧性和硬度。
Produced by Мiss Хiè
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轴的常用材料及热处理
对中等精度而 转速较高的轴 类零件，
一般选用合金 钢 （ 如 40Cr 等），
轴的常用材料及热处理
轴的常用材料及热处理
一、轴的性能要求
二、轴的常用材料热处理
Produced by Мiss Хiè
轴的常用材料及热处理
一、轴的性能要求
好的综合 力 学 性 能 （强度和塑 性、韧性良 好配合）以 防止断裂。
高的疲劳 强度
轴颈、花键等处 较高硬度与耐磨 性
Produced by Мis具有较高 的综合力学性 能。
Produced by Мiss Хiè
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轴的常用材料及热处理
对在高转速、重 载荷等条件下工 作的轴类零件，
可选用20CrMnTi 、 20Mn2B、20Cr等低 碳合金钢
经 渗碳 淬火处 理后 ， 具有很高的表面硬度， 心 部则 获得较 高的 强 度和韧性。
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轴类零件的选材
二、轴类零件的选材（一）轴类零件工作条件、失效形式及性能要求1．工作条件轴是机械中重要的零件之一，主要用于支承传动零件（如齿轮、凸轮等）、传递运动和动力。
工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用，有时也承受拉压应力；轴与轴上零件有相对运动，相互间存在摩擦和磨损；轴在高速运转过程中会产生振动，使轴承受冲击载荷；多数轴在工作过程中，常常要承受一定的过载载荷。
2．失效方式长期交变载荷作用易导致疲劳断裂（包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）；承受大载荷或冲击载荷会引起过量变形、断裂；长期承受较大的摩擦，轴颈及花键表面易出现过量磨损。
3．性能要求良好的综合力学性能，以防过载断裂、冲击断裂；高疲劳强度，降低应力集中敏感性，以防疲劳断裂；足够的刚度，以防工作过程中，轴发生过量弹性变形而降低加工精度；表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨损失效；特殊性能要求——如高温中工作的轴，抗蠕变性能要好；在腐蚀性介质中工作的轴，要求耐蚀性好等。
4．轴类材料选用依据轴类零件选材的主要依据是载荷的性质、大小及转速高低，精度和粗糙度要求，轴的尺寸大小以及有无冲击、轴承种类等。
（1）主要承受弯曲、扭转的轴，如机床主轴、曲轴、汽轮机主轴、变速箱传动轴、卷扬机轴等。
这类轴在载荷作用下，应力在轴的截面上分布是不均匀的，表面部位的应力值最大，愈往中心应力愈小，至心部达到最小。
故不需要选用淬透性很高的材料，一般只需淬透轴半径的1/2～1/3即可。
故常选45钢、40Cr钢、40MnB钢和45Mn2钢等，先经调质处理，后在轴颈处进行高、中频高频感应加热淬火及低温回火。
（2）同时承受弯曲、扭转及拉、压应力的轴，如锤杆、船用推进器等，其整个截面上应力分布基本均匀，应选用淬透性较高的材料，故常选用30CrMnSi钢、40MnB 钢、40 CrNiMo 钢等。
一般也是先经调质处理，然后再进行高频感应加热淬火、低温回火。
（3）主要要求刚性好的轴，◎可选用优质非合金钢等材料，如20钢、35钢、45钢经正火后使用。
轴类零件选材及热处理
本章结束
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精品
图8-1 CM6140车床主轴
精品
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表8-1 机床主轴工作条件、用材及热处理
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精品
图8-2 汽车半轴
精品
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图8-3 解放牌汽车变速齿轮简图
精品
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表8-2 部分箱体支承类零件用材情况
代表性零件
机床床身、轴承座、 齿轮箱、缸盖、变速
器壳、离合器壳
承力支架、箱体底座 铸钢ZG270-500
刚度、强度、耐冲击
正火
支架、挡板、盖、罩、 钢板Q235、08、20、
壳
16Mn
车辆驾驶室车箱
钢板08
精品
刚度、强度
不热处理
刚度0 ～ 55HRC）。如机床齿轮。 •重载、中高速、大冲击载荷齿轮： 低 碳 （ 合 金 ） 钢 （ 20Cr 、 20MnB 、 20CrMnTi ） 渗 碳
（碳氮共渗）及淬火低温回火，齿面58～63HRC。如 汽车、拖拉机变速齿轮和后桥齿轮。 •精密传动齿轮或硬面内齿轮，要求热处理变形小： 38CrMoAl、35CrMo等。调质及气体氮化。如非重载、 工作平稳的精密齿轮。
图8-3
•负荷特点： 承载、磨损及冲击负荷较大，工作条件比较繁重。
•材料： 20CrMnTi。
•热处理技术条件： 渗碳层深0.8～1.3mm，表层Wc为0.8%～1.05%，齿面 58～62HRC。心部33～45HRC。
•工艺路线： 锻造→正火→粗加工、半精加工→渗碳淬火、低温回 火。
8.3 弹簧类零件材料选择（spring)
④铬矾弹簧钢： 50CrVA等，φ50mm淬透，应力较大的弹簧（工作温 度≤ 300℃）。
各种轴类热处理要求及材质要求
各种轴类热处理要求及材质要求一、工作条件以及材料与热处理要求1.条件:在滑动轴承中工作,υ周＜2m/S,要求表面有较高在硬度的小轴,心轴.如机床走刀箱、变速箱小轴..要求:45、50,形状复杂的轴用40Cr、42MnVB.调质,HB228-255,轴颈处高频淬火,HRC45-502.条件:在滑动轴承中工作,υ周＜3m/S,要求硬度高、变形小,如中间带传动装置的小轴要求:40Cr、42MnVB调质,HB228-255,轴颈高频淬火,HRC45-50.3.条件:υ周≥2m/S,大的弯曲载荷及摩擦条件下的小轴，如机床变速箱小轴。
要求:15、20、20Cr、20MnVB渗碳,淬火,低温回火,HRC58-62.4.条件:高载荷的花键轴,要求高强度和耐磨,变形小.要求:45高频加热,水冷,低温回火,HRC52-58.5.条件:在滚动或滑动轴承中工作,轻或中等负荷,低速,精度要求不高,稍有冲击,疲劳负荷可忽咯的主轴,或在滚动轴承中工作,轻载,υ＜1m/s的次要花键轴.要求:45调质,HB225-255(如一般简易机床主轴)6.条件:在滚动或滑动轴承中工作,轻或中等负荷转速稍高.ρυ≤150N.m/(cm^2.s),精度要求高,冲击,疲劳负荷不大.要求:45正火或调质,HB228-255,轴颈或装配部位表面淬火,HRC45-50.7.条件:在滑动轴承中工作,中或重载,转速较高ρυ≤400N.m/cm^2.S,精度较高,冲击、疲劳负荷不大.要求:40Cr调质,HB228-255或HB248-286,轴颈表面淬火,HRC≥54,装配部位表面淬火HRC≥45.8.条件:其他同上,但转速与精度要求比上例高,如磨床砂轮主轴.要求:45Cr、42CrMo其他同上,表面硬度HRC≥56.9.条件:在滑动或滚动轴承中工作,中载、高速、心部强度要求不高,精度不太高,冲击不大,但疲劳应力较大,如磨床,重型齿轮铣床等主轴.要求:20Cr渗碳,淬火,低温回火,HRC58-62.10.条件:在滑动或滚动轴承中工作,重载,高速(ρυ≤400N.m/cm^2.s)冲击,疲劳应力都很高.要求:18CrMnTi20Mn2B20CrMnMoVA渗碳淬火低温回火HRC≥59.11.条件:在滑动轴承中回转,重载,高速,精度很高≤0.003mm,很高疲劳应力,如高精度磨床镗床主轴.要求:38CrAlMoA调质硬度HB248-286:轴颈渗氮,硬度HV≥900.12.条件:电动机轴,主要受扭.要求:35及45正火或正火并回火,HB187及HB217.13.条件:水泵轴,要求足够抗扭强度和防腐蚀.要求:3Cr13及4Cr131000-1050℃油液,硬度分别为HRC42及HRC48.1U14.条件:C616-416车床主轴,45号钢(1)承受交变弯曲应力,扭转应力,有时还受冲击载荷.(2)主轴大端内锥孔和锥度处圆,经常与卡盘,顶针有相对摩擦.(3)花键部分经常磕碰或相对滑动(4)在滚动轴承中动转,中速,中载.要求:(1)整体调质后硬度HB200-230,金相组织为索氏体.(2)内锥孔和外圆锥面处硬度HRC45-50,表面3-5mm风金相组织为屈氏体和少量回火马氏体.(3)花键部分硬度HRC48-53,金相组织同上15.条件:跃进-130型载重(2.5吨)汽车半轴承受冲击、反复弯曲疲劳和扭转,主要瞬时超载而扭断,要求有足够的抗弯、抗扭、抗疲劳强度和较好的韧性要求:40Cr35CrMo42CrMo40CrMnMo40Cr调质后中频表面淬火,表面硬度HRC≥52,深度4-6mm,静扭矩6900N.m,疲劳≥30万次,估计寿命≥30万km金相组织:索氏体+屈氏体(原用调质加高频淬火寿命仅为4万km)二、备注:1.(1-8)备注:主轴与轴类材料与热处理选择必须考虑受力大小、轴承类型和主轴形状及可能引起的热处理缺陷.在滚动轴承或轴颈上有轴套在滑动轴承中回转,轴颈不需特别高的硬度,可用45、45Cr,调质,HB220-250,50Mn,正火或调质HRC28-35.在滑动轴承中工作的轴承应淬硬,可用15、20Cr,渗碳,淬火,回火到硬度HRC56-62,轴颈处渗碳深度为0.8-1mm.直径或重量较大的主轴渗碳较困难,要求变形较小时,可用45或40Cr在轴颈处作高频淬火.高精度和高转速(＞2000r/min)机床主轴尚须采用氮化钢进行渗氮处理,得到更高硬度.在重载下工作的大断面主轴,可用20SiMnVB或20CrMnMoVBA,渗碳,淬火,回火,HRC56-62.2.(9)备注:内心强度不高,受力易扭曲变形表面硬度高,宜作高速低负荷主轴.热处理变形较大.3.(10)备注:心部有较高的σb及αk值，表面有高的硬度及耐磨性.有热处理变形.4.(11)备注:很高的心部强度,表面硬度极高,耐磨和变形量小.5.(12)备注:860-880℃正火|6.(13)备注:或1Cr131100℃油淬,350-400℃回火,HRC56-62.7"7.(14)备注:加工和热处理步骤:下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精车外圆,钻中心孔,精车外圆,铣键槽→锥孔及处圆锥局部淬火,260-300℃回火→车各空刀槽,粗磨处圆,滚铣花键槽→花键高频淬火,240-260℃加火→精磨.。
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125
40
590 570 640 735 685 785 735 900 785 735 685 640 1080 835 930 835 ＞85 400 600
45
195 215
95 100
55 60
应用最广泛
40Cr 35SiMn 40MnB
调质
用于载荷较大而无很大冲击的重要轴 245 120 70 性能接近于40Cr，用于中小型轴 性能接近于40Cr，用于重要的轴 280 130 75 低温性能好，用于很重要的轴
常规轴类材料的选择及热处理
材料 普通 碳素钢 优质 碳素钢 牌号 热处理 毛坯直径 硬度 HBS 抗拉强度 ∕㎜ δ b
400～420 375～390 170～217 162～217 217～255 241～286 241～286 229～286 219～269 241～286 270～300 240～270 229～286 217～269来自[δ 0]70
[δ
－1]
用 途
用于不重要或载荷不大的轴
Q235－A
≤100 热轧或锻 后空冷 ＞100～250 正火 ≤100 ＞100～300 ≤200 ≤100 ＞100～300 ≤100 ＞100～300 ≤200 ≤100 ＞100～300 ≤100 ＞100～300 ≤60 15 ≤100 ≤60 ＞60～100 ＞100～160 回火 调质
调质 调质 调质
合 金 钢
40CrNi 38SiMnMo 20Cr 20CrMnTi 3Cr13 38CrMoAlA
调质 渗碳 淬火 回火 调质 调质
275 215 365
120 100 165
70 60 100
性能接近于40Cr，用于重载荷轴
用于要求强度和韧性均较高的轴 用于腐蚀条件下的轴
≥241 293～321 277～302 241～277 156～197 197～269
275
125
75
用于要求高的耐磨性、高强度，且热 处理（氮化）变形很小的轴 用于曲轴、凸轮轴、水轮机主轴等复 杂外形的轴
铸铁
QT400－15 QT600－3
１·表中所列δ
100 150
注：
－１的计算公式为：δ －1≈0.43δ b；合金钢δ －1≈0.2(δ b+δ s)+100；不锈钢δ －1≈0.27(δ b+δ s)，τ －1≈0.156(δ b+δ s)；球墨铸铁；δ －1≈0.36δ b,τ －1≈0.31δ b。 +1]、[δ 0]、[δ －1]的值可根据相应的δ b选取。
170 255 245 275 355 335 355 335 345 430 370 365 345 305 480 395 440 410 370 145 215 105 140 135 155 200 185 205 185 195 260 210 195 160 300 230 280 270 220 125 185
渗碳56～62HRC 渗碳56～62HRC
力学性能 ∕Mpa
屈服点 δ s
250 215 295 285 355 540 490 510 440 490 735 570 590 540 390 835 635 785 685 590 300 420
许用弯曲应力∕Mpa
[δ
+1]
弯曲疲劳 剪切疲劳 极限δ －1 极限τ －1
２·当选用其他钢号时，许用弯曲应力[δ ３·剪切屈服点τ
－1≈(0.55～0.62)δ s。
４·等效系数ψ ：碳钢：ψ δ =0.1～0.2，ψ δ =0.05～0.1；合金钢：ψ δ =0.2～0.3，ψ δ =0.1～0.15。