轴用材料及其热处理
45号钢为优质碳素结构用钢,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理。
1. 45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。
实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。
2. 45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。
调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
但表面硬度较低，不耐磨。
可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。
渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质＋表面淬火高。
其表面含碳量0.8－－1.2％，芯部一般在0.1－－0.25％（特殊情况下采用0.35％）。
经热处理后，表面可以获得很高的硬度（HRC58－－62），芯部硬度低，耐冲击。
如果用45号钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。
现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到0.30％芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。
0.35％从来没见过实例，只在教科书里有介绍。
可以采用调质＋高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。
GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理制度为850℃正火、840℃淬火、600℃回火，达到的性能为屈服强度≥355MPa GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa，屈服强度为355MPa，伸长率为16％，断面收缩率为40％，冲击功为39J 一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求果是卡车传动轴，首先要确定用钢，建议：细一些轴选用40Cr，40Cr、40MnB、40MnVB、粗一些轴选用40CrNiMo、42CrMo等中碳低合金钢；传动轴一般由两部分组成：一是实芯轴或空心厚壁管；二是与万向节连接的花键轴。
实芯轴与花键轴一般为一根钢料加工而成，也有将其焊接而成。
轴的热处理为：整根轴轧为棒料后进行退火或正火处理（含Mo、V、Ti的钢一般退火：840-860度加热一定时间后炉冷，得到铁素体+珠光体组织；低合金含量的钢一般正火：840-860度加热一定时间后空冷，得到铁素体+珠光体组织），获得较好的切削加工性能，加工后整体进行调质热处理（一般为：840-860度加热一定时间后油淬，再进行550-650度的高温回火，得到回火索氏体组织），获得强度、韧性、塑性都较好的综合力学性能（抗扭、抗弯、无脆性断裂），然后对其花键进行精加工，此时的花键硬度较低（约HRC35-40）不耐磨，还需要对花键进行二次热处理强化，目前多为高频感应热处理，获得隐晶马氏体，花键表面硬度可达到HRC58-62，具有较高的抗磨寿命。
表l一31钢铁材料的力学性能名称量的符号单位符号含义强度指金属在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力1强度1)抗拉强度ób 金属试样拉伸时，在拉断前所承受的最大负荷与试样原横截面面积之比称为抗拉强度ób=Pb/Fo式中Pb——试样拉断前的最大负荷(N)Fo——试样原横截面积(mm2)2)抗弯强度óbb MPa 试样在位于两支承中间的集中负荷作用下，使其折断时，折断截面所承受的最大正压力对圆试样：óbb=8PL/Лd³;对矩形试样：óbb=3PL/2bh²式中 P——试样所受最大集中载荷(N)L——两支承点间的跨距(mm)d——圆试样截面之外径(mm)b——矩形截面试样之宽度(mm)h——矩形截面试样之高度(mm)3)抗压强度óbc MPa 材料在压力作用下不发生碎、裂所能承受的最大正压力，称为抗压强度óbc=Pbc/Fo式中Pbc—试样所受最大集中载荷（N）Fo—试样原截面积（mm²）4)抗剪强度てMPa 试样剪断前，所承受的最大负荷下的受剪截面具有的平均剪应力双剪：óて=P/2F;单剪：óて=P/Fo式中 P—剪切时的最大负荷（N）Fo—受检部位的原横截面积(mm²)5)抗扭强度MPa 指外力是扭转力的强度极限てb≈3Mb/4Wp(适用于钢材)てb≈Mb/Wp(适用于铸铁)式中Mb—扭转力矩（N•mm）Wp—扭转时试样截面的极断面系数（mm²）6)屈服点ós MPa 金属试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象称为“屈服”。
发生屈服现象时的应力，称为屈服点或屈服极限Ós=Ps/Fo式中Ps——屈服载荷(N)Fo——试样原横截面积(mm2)7)屈服强度ó0.2 MPa 对某些屈服现象不明显的金属材料，测定屈服点比较困难，常把产生O．2％永久变形的应力定为屈服点，称为屈服强度或条件屈服极限ó0.2=P0.2/Fo式中 P0. 2——试样产生永久变形为0.2％时的载荷(N)Fo——试样原横截面积(mm2)8)持久强度ób/时间（h）MPa 金属材料在高温条件下。
经过规定时间发生断裂时的应力称为持久强度。
通常所指的持久强度，是在一定的温度条件下，试样经l05h后的断裂强度9)蠕变强度温度ó应变量/时间MPa 金属材料在高于一定温度下受到应力作用，即使应力小于屈服强度，试件也会随着时间的增长而缓慢地产生塑性变形，此种现象称为蠕变。
在给定温度下和规定的时间内，使试样产生一定蠕变变形量的应力称为蠕变强度，例如500ó----------------- =100MPa1/100000，表示材料在500％温度下，105h后应变量为l％的蠕变强度为100MPa。
蠕变强度是材料在高温下长期负荷下对塑性变形抗力的性能指标2弹性弹性是指金属在外力作用下产生变形，当外力取消后又恢复到原来的形状和大小的一种特性1)弹性模量E GPa 在弹性范围内，金属拉伸试验时，外力和变形成比例增长，即应力与应变成正比关系时，这个比例系数就称为弹性模量，也叫正弹性模数2)切变模量G GPa 金属在弹性范围内，当进行扭转试验时，外力和变形成比例地增长，即应力与应变成正比例关系时，这个比例系数就称为切变模量3)弹性极限óe MPa 金属能保持弹性变形的最大应力，称为弹性极限4)比例极限óp MPa 在弹性变形阶段。
金属材料所承受的和应变能保持正比的最大应力，称为比例极限óp=Pp/Fo式中Pp——规定比例极限负荷(N)Fo——试样原横截面积(mm2)3 塑性所谓塑性是指金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致破裂的能力1)伸长率ó％金属材料在拉伸时，试样拉断后，其标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比。
δ5是标距为5倍直径时的伸长率，δ10是标距为10倍直径时的伸长率2)断面收缩率ψ ％金属试样拉断后，其缩颈处横截面积的最大缩减量与原横截面积的百分比3)泊松比μ对于各向同性的材料，泊松比表示：试样在单向拉伸时，横向相对收缩量与轴向相对伸长量之比μ=E/2G-1式中 E——弹性模量(GPa)G——切变模量(GPa)4韧性所谓韧性是指金属材料在冲击力(动力载荷)的作用下而不破坏的能力1)冲击韧度aku或aKV J／cm2 冲击韧度是评定金属材料于动载荷下受冲击抗力的力学性能指标，通常都是以大能量的一次冲击值(aku或aKV)作为标准的。
它是采用一定尺寸和形状的标准试样，在摆锤式一次冲击试验机上来进行试验。
试验结果，以冲断试样上所消耗的功(AKU 或AKv)与断面处横截面积(F)之比值大小来衡量2)冲击吸收功AKu或AKV J 由于ak值的大小，不仅取决于材料本身，同时还随试样尺寸、形状的改变及试验温度的不同而变化，因而ak值只是一个相对指标。
目前国际上许多国家直接采用冲击吸收功Ak作为冲击韧度的指标aku=AKu/F；aKV=AKV/F式中 aku——夏比u形缺口试样冲击值(J／cm2) aKV——夏比V形缺口试样冲击值(J／cm2) AKU——夏比u形缺口试样冲断时所消耗的冲击功(J)AKV——夏比v形缺口试样冲断时所消耗的冲击功(J)F——试样缺口处的横截面积(cm2)5疲劳金属材料在极限强度以下，长期承受交变负荷(即大小、方向反复变化的载荷)的作用。
在不发生显著塑性变形的情况下而突然断裂的现象，称为疲劳1)疲劳极限ó-1 MPa 金属材料在重复或交变应力作用下，经过周次(N)的应力循环仍不发生断裂时所能承受的最大应力称为疲劳极限2)疲劳强度óN MPa 金属材料在重复或交变应力作用下，循环一定周次(N)后断裂时所能承受的最大应力，叫作疲劳强度。
此时，N称为材料的疲劳寿命。
某些金属材料在重复或交变应力作用下。
没有明显的疲劳极限，常用疲劳强度表示6度硬度就是指金属抵抗更硬物体压人其表面的能力。
硬度不是一个单纯的物理量，而是反映弹性、强度、塑性等的一个综合性能指标1)布氏硬度HBS HBW 用一定直径的球体(钢球或硬质合金球)以相应的试验力压入试样表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，测表面压痕直径计算的硬度值。
使用钢球测定硬度小于等于450°；使用硬质合金球测定硬度大于450HBW2)洛氏硬度HRA14RBHRCHRDHREHRFHRGHRHHRK用金刚石圆锥或钢球压头以初始试验力和总试验力作用下，压入试样表面，经规定的保持时间后，卸除主试验力，测残余压痕深度增量计算的硬度值。
洛氏硬度试验分A、B、C、D、E、F、G、H、K标尺3)维氏硬度HV 用金刚石正四棱体压头以49.03～980.7N的试验力压入试样表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，测压痕对角线长度计算的硬度值4)肖氏硬度HSC HSD用金刚石或钢球冲头从一定高度落到试样表面，测冲头回跳高度计算硬度值。
用目测型硬度计的硬度符号为HSC，指示型硬度计的硬度符号为HSD7 减摩、耐磨性1)摩擦因数µ相互接触的物体，当作相对移动时就会引起摩擦，引起摩擦的阻力称为摩擦力。
根据摩擦定律，通常把摩擦力(F)与施加在摩擦部位上的垂直载荷(N)的比值，称为摩擦因数μ=F/N式中F——摩擦力(N)F——施加在摩擦部件上的垂直载荷(N)2)磨耗量WV g cm3 试样在规定试验条件下经过一定时间或一定距离摩擦之后，以试样被磨去的重量(g)或体积(cm3)之量，称为磨耗量(或磨损量)，以磨去重量表示者称为重量磨耗形，用磨去体积表示者称为体积磨耗V3)相对耐磨系数ε在模拟耐磨试验机上，采用65Mn(52～53HRC)作为标准试样，在相同条件下，标准试样的绝对磨耗量与被测定材料的绝对磨耗量之比，称为被测材料的相对耐磨系数。
轴的用途和分类
第十一章轴§11-1 概述三．轴的材料主要是碳钢和合金钢。
碳钢：价格低廉，对应力集中的敏感性低，可用热1处理或化学处理提高耐磨性和抗疲劳强度，最常用45号钢。
合金钢：比碳钢具有更高的机械性能和更好的淬火性能。
在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及在高温或低温条件下工作的轴，采用合金钢。
注意：在一般工作温度下（低于200），各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不多，所以不四．提高轴的强度的常用措施1．合理布置轴上零件以减小轴的载荷 2．改进轴上零件的结构以减小轴的载荷 3．改进轴的结构以减小应力集中的影响 4．改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度 五．轴的结构工艺性§11-3 轴的计算轴的计算通常在初步完成结构设计后进行校核计算。
计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时校核轴的振动稳定性。
一．轴的强度校核计算根据轴的受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当选取许用应力。
对于仅仅（或主要）承受扭矩的轴（传动轴），按扭转强度计算； 对于只承受弯矩的轴（心轴），按弯曲强度计算； 对于既承受弯矩又承受扭矩的轴（转轴），按弯扭组合强度进行计算，需要时按疲劳强度进行精确校核。
1．按扭转强度条件计算这种方法只按轴所受的扭矩计算轴的强度；如果还受不大的弯矩，则用降低许用扭转切应力的方法予以考虑。
在作轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。
对于不太重要的轴，也可作为最后计算结果。
轴的扭转强度为[]MPa dn PW T TTT ττ≤≈=362.010*55.9由上式可得轴径 [][]mm nPA n P n P d T T 3033636.2.010*55.9.2.010*55.9==≥ττ式中：[]3602.0/10*55.9T A τ=，表15-3。
对于空心轴()mm n PA d 3401β-≥，β=0.5~0.6当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。
对42CrMo材料大型芯轴调质热处理工艺的分析
总结：总而言之，42CrMo材料大截面芯轴经过热处理工艺的改进之后，材料有着良好的力学性能，42CrMo材料韧性提升，在工艺加工和产品生产过程中延长了材料的使用寿命。不仅如此，凭借着42CrMo材料良好的力学性能，对材料进行热处理工艺改进，有效降低生产成本，材料升温时，做好淬火温度和回火时温度的有效控制，通过新型热处理工艺的应用，改进材料拉伸性能和冲击韧性，为今后工业生产提供帮助。
对42CrMo材料大型芯轴调质热处理工艺的分析
摘要：42CrMo材料的综合力学性能良好，材料生产成本较低，目前被广泛应用于国内外的工业产品，但较少用于大型锻件，这是因为工业生产对大型锻件的力学性能要求较高。制定一款41t重的芯轴，经过炼钢、水压机锻造、初加工、调质热处理、性能试验、精加工等生产工序，实现对材料的调质热处理。
采用水淬和油冷相结合的冷却方式，依靠水在高温区域的强冷却能力，油在低温区有着较为缓慢的冷却速度，这就可以满足42CrMo材料的冷却要求。水拥有较强的冷却能力，因此42CrMo材料锻件表面与中心位置的冷却速度有很大差别，导致42CrMo材料锻件截面温差较大。42CrMo材料对芯轴的强度要求较高，所以回火温度选择460℃，最多不超过480℃。在相关工艺参数中，实现400℃的中间保温温度，能够减小250℃的温差，防止蓝脆现象发生。采用650℃的中间保温温度，有利于减小42CrMo材料锻件的内外温度差，使相变在整个42CrMo材料芯轴截面上均匀进行，防止有较大的组织应力产生。强化中间保温能够减少42CrMo材料在高温过程中的均温时间。低温状态下，42CrMo材料芯轴内部带有弹性，如果温差过高，热应力过大，芯轴将有可能开裂。经过保温处理后，42CrMo材料芯轴锻件的心部温度很高，且已经处于塑性状态，继续提高温度能够保持升温速度，这时就会产生第二个温差，且对42CrMo材料锻件不会有危害。完成均温后，42CrMo材料进入保温阶段，通过保温处理可以让42CrMo材料芯轴心部的温度达到预期加热温度，从而实现奥氏体的转变。
轴的工艺设计分析
轴的工艺设计分析
轴是一种常见的机械零部件，用于传递力和转动运动，承载受力。
在进行轴的工艺设计分析时，需要考虑以下几个方面：
1. 材料选择：轴通常采用金属材料制作，如钢或铸铁等。
在选择材料时，需要考虑轴的工作环境、受力情况以及使用要求，以确保轴具有足够的强度和刚度。
2. 结构设计：轴的结构设计包括轴的直径、长度、圆角半径等参数的确定。
对于承受较大的转矩和受力的轴，通常会采用大直径和短长度的设计，以增加轴的强度和刚度。
3. 加工工艺：轴的加工工艺包括车、铣、镗、磨等工艺。
在进行加工时，需要根据轴的形状、精度要求和加工设备的能力等因素综合考虑，选择合适的加工工艺。
4. 热处理：轴通常需要进行热处理，以改善其机械性能。
常见的热处理方法包括淬火、正火、回火等，根据轴的材料和使用要求选择合适的热处理方法。
5. 表面处理：轴的表面通常需要进行处理，以提高其耐磨性和降低摩擦系数。
常见的表面处理方法包括镀铬、镀镍、喷涂等，根据轴的使用要求选择合适的表面处理方法。
6. 组装和调试：在轴的设计过程中，还需要考虑轴与其他零部件的配合和组装情况。
轴的设计要确保与其他零部件的配合尺寸合适，以保证整个机械系统的正常运行。
在完成轴的加工和表面处理后，还需要进行组装和调试，以确保轴的运转平稳、无杂音。
总之，轴的工艺设计分析需要考虑材料选择、结构设计、加工工艺、热处理、表面处理、组装和调试等多个方面，以确保轴具有良好的强度、刚度和耐磨性，满足机械系统的使用要求。
40cr作为轴时的热处理_解释说明以及概述
40cr作为轴时的热处理解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本文将详细探讨40cr作为轴时的热处理方法及其对材料性能的影响。
热处理是一种常见的金属加工技术，通过改变材料内部的组织结构和属性，以提高其力学性能和耐磨性。
特别是在应用于轴承等需要高强度和耐磨性的零件上，合理的热处理方法对于确保材料质量至关重要。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、40cr作为轴时的热处理、40cr热处理过程解释说明、40cr热处理结果分析与评价以及结论。
在引言部分，我们将介绍文章涉及内容的概览并简要描述每个章节的目标。
接下来，我们将详细介绍40cr作为轴时的热处理相关知识，包括40cr材料介绍、热处理方法概述以及热处理参数对材料性能的影响。
1.3 目的本文旨在全面说明40cr作为轴时采用不同热处理方法时所取得的效果，并对其结果进行深入分析与评价。
通过详细解释预热过程、淬火过程和回火过程，我们将揭示这些热处理步骤对40cr材料的影响。
通过评估40cr材料的强度、硬度、韧性以及抗脆性，并结合微观组织分析与显微硬度测量结果，我们将为读者提供关于40cr热处理方法的全面理解。
最后，我们将总结研究结果并给出对未来工艺优化的建议，以期推动相关领域的发展。
2. 40cr作为轴时的热处理2.1 40cr材料介绍40cr是一种常用的合金结构钢，其化学成分包括0.37-0.44%的碳(C)、0.17-0.37%的硅(Si)、0.50-0.80%的锰(Mn)、0.80-1.10%的铬(Cr)，还含有少量的磷(P)和硫(S)等元素。
该材料具有良好的强度和耐磨性，广泛应用于制造轴等需要高强度和耐磨性能的零件。
2.2 热处理方法概述热处理是通过控制材料加热、冷却和回火过程，改变材料内部组织结构以达到提高其机械性能的目的。
对于40cr轴来说，常用的热处理方法包括预热、淬火和回火。
预热是在进行淬火前将材料加热至一定温度范围内保持一段时间，目的是消除材料内部残留应力、改善加工硬化组织，并使整个工件温度均匀。
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。
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。
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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
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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。
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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)材料牌号热处理毛坯直径(mm)硬度HB抗拉强度σb≥屈服强度σs≥弯曲疲劳极限σ-1≥扭转疲劳极限τ-1≥许用弯曲应力备注[σ+1][σ0] [σ-1]Q235-A - - - 440 240 180 105 125 70 40用于不重要或载荷不大的轴20 正火25 ≤156 420 250 180 100 125 70 40用于载荷不大，要求韧性较高的场合。
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.。
机械设计轴的设计.
潘存云教授研制
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键槽应设计成 同一加工直线
三、各轴段直径和长度的确定 轴段直径大小取决于作用在轴上的载荷大小； 确定轴段直径大小的基本原则： 1. 按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。 2. 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。 3. 安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求。 4. 有配合要求的零件要便于装拆。
孔径d 30 32 35 38 40 42 45 48 50 55 65 82 60 112 84 60 63 65… 142 107
长度 长系列 L 短系列
便于零件的装配，减少配合表面的擦伤的措施： 1) 在配合段轴段前应采用较小的直径； 2) 配合段前端制成锥度； 3) 配合段前后采用不同的尺寸公差。 为了便于轴上零件的拆卸，轴肩 高度不能过大。
发动机
传动轴
后桥
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11.1
概
述
一、轴的用途及分类 功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类： 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩 类 心轴---只承受弯矩 型 按轴的形状分有：
车厢重力
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自行车 前轮轴
前叉
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200 250
……
…
…
…
…
…
用于不重要或 载荷不大的轴 有较好的塑性 和适当的强度， 可用于一般曲 轴、转轴。
…
轴的常用材料及其主要力学性能
材料牌号 热处理 毛坯直径 mm 硬度 HBS 屈服强 弯曲疲 度极限 劳极限 σ-1 σs MPa 400~420 225 170 375~390 215 590 295 255 570 285 245 640 355 275 735 540 355 685 490 335 900 735 430 785 570 370 735 590 365 685 540 345 930 785 440 835 685 410 785 590 375 抗拉强 度极限 σb 640 835 530 490 600 800 390 635 195 305 395 190 180 215 290 剪切疲 许用弯 劳极限 曲应力 [σ-1] σ-1 105 140 135 155 200 185 260 210 210 195 280 270 220 160 230 115 110 185 250 40 55 60
热处理要求
QSn10-1,QSn-10(2)圆周速度≤4m/s Al9-4(3)圆周速度≤2m/s,效率要求不高:铸铁防止蜗轮变形一般进行时效处理2.蜗杆材料与热处理:(1)高速重载:15、20Cr 渗碳淬火,HRC56-62;40、45、40Cr淬火,HRC45-50(2)不太重要或低载;40 45调质弹簧热处理实例一、工作条件以及材料与热处理要求1.条件: 形状简单,断面较小,受力不大的弹簧要求: 65 785-815℃油淬,300℃400℃、500℃。
600℃回火，相应的硬度HB512、HB430、HB369,75,780-800℃油或水淬,400-420℃回火,HRC42-48.2.条件: 中等负荷的大型弹簧要求: 60Si2MnA 65Mn 870℃油淬,460℃回火,HRC40-45(农机座位弹簧65Mn 淬火回火 HB280-370)3.条件: 重负荷、高弹簧、高疲劳极限的大形板簧和螺旋弹簧要求: 50CrVA、60SiMnA 860℃油淬,475℃回火,HRC40-45 4.条件: 在多次交变负荷下工作的直径8-10mm的卷簧HRC56-625.条件: 要求高耐磨性、高精度及尺寸大的蜗杆要求: 18CrMnTi、20SiMnVB处理同上,HRC56-626.条件: 要求足够耐磨性和硬度的蜗杆要求: 40Cr、42SiMn、45MnB 油淬,回火,HRC5-507.条件: 中载、要求高精度并与青铜蜗轮配合使用(热处理后再加工丝扣)之蜗杆要求: 35CrMo调质, HB255-303(850-870℃油淬,600-650回火)8.条件: 要求高硬度和最小变形的蜗杆要求: 38CrMoAlA、38CrAlA正火或调质后氮,硬度HV＞8509.条件: 汽车转向蜗杆要求: 35Cr 815℃氰化、200℃回火,渗层深度0.35-0.40mm,表面锉力硬度,心部硬度＜HRC35二、备注:1.蜗轮材料与热处理:(1)圆周速度≥3m/s的重要传动;锡磷青铜QSn10-1,QSn-10(2)圆周速度≤4m/s Al9-4(3)圆周速度≤2m/s,效率要求不高:铸铁防止蜗轮变形一般进行时效处理2.蜗杆材料与热处理:(1)高速重载:15、20Cr 渗碳淬火,HRC56-62;40、45、40Cr淬火,HRC45-50。