什么是45鋼？由于其強(qiáng)度高、韌性好、抗疲勞性高，模具鋼是應(yīng)用最廣泛的工程材料，用于制造各種重要的機(jī)械部件和工程結(jié)構(gòu)。
一、機(jī)床零件選材分析
機(jī)床零件種類繁多，可分為軸零件、齒輪零件、機(jī)床導(dǎo)軌、墊片等。
機(jī)床主軸是機(jī)床中最重要的軸部件。不同類型的機(jī)床主軸有不同的工作條件。主軸上負(fù)載的大小和類型大致可分為四類：
(1)輕載主軸。如普通車床主軸，工作載荷小，沖擊載荷小，軸頸磨損不嚴(yán)重。該軸一般由45鋼制成，淬火、回火或正火，耐磨部位通過高頻表面淬火加固。
(2)中負(fù)荷主軸。銑床主軸等中等負(fù)荷，磨損嚴(yán)重，沖擊負(fù)荷一定。一般由合金調(diào)質(zhì)鋼制成，如40Cr鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后，耐磨零件表面淬火加固。
(3)重型主軸。工作量大，磨損和沖擊嚴(yán)重，如工作量大的組合機(jī)床主軸。一般20CrMnTi鋼制成，滲碳淬火。
(4)高精度主軸。部分機(jī)床主軸工作負(fù)荷小，但精度高，熱處理后變形小。如精密鏜床主軸，工作時(shí)磨損應(yīng)小。一般用38CrMoAlA淬火后再氮化，尺寸穩(wěn)定。以前幾乎所有的錠都是鋼做的，現(xiàn)在輕負(fù)荷和中負(fù)荷的錠都可以用球墨鑄鐵做。
2.機(jī)床齒輪零件的材料選擇
機(jī)床齒輪根據(jù)工作條件分為三類：
(1)輕載齒輪。一般轉(zhuǎn)速不高，多為45鋼，正火或調(diào)質(zhì)。
(2)中載齒輪。一般為45鋼。正火或調(diào)質(zhì)后，通過高頻表面淬火加強(qiáng)，提高齒輪的承載能力和耐磨性。對(duì)于大型齒輪，應(yīng)使用合金調(diào)質(zhì)鋼，如40Cr。一般來說，傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)中的齒輪都用在機(jī)床上，大部分都屬于這一類。
(3)重型齒輪。對(duì)于一些工作負(fù)荷大的齒輪，尤其是運(yùn)行速度高、沖擊負(fù)荷大的齒輪，多為20Cr、20CrMnTi等碳鋼制造。碳化淬火后即可使用。例如，變速箱中的一些重要傳動(dòng)齒輪。
3.選擇機(jī)床導(dǎo)軌材料
機(jī)床導(dǎo)軌的精度對(duì)整個(gè)機(jī)床的精度影響很大。機(jī)床導(dǎo)軌通常由灰鑄鐵制成，以防止其變形和磨損HT200和HT350.灰鑄鐵在潤(rùn)滑條件下耐磨性好，但耐磨性差。為了提高耐磨性，導(dǎo)軌表面可淬火。
二、拖拉機(jī)及汽車零部件選型分析
1.發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)部件的材料選擇
這兩部分包含了相當(dāng)多的部分。有大量的齒輪和軸，以及在高溫下工作的部件，如進(jìn)排氣門、活塞等。它們的材料很重要，通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來選擇的。對(duì)于不同類型的汽車和不同的制造商，發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的材料是不同的。根據(jù)零件的具體工況和實(shí)際故障模式，通過大量的計(jì)算和試驗(yàn)選擇合適的材料。
2.選擇減輕汽車重量的材料
隨著能源和原材料的日益短缺，人們對(duì)汽車節(jié)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(shù)，減少材料消耗和燃料消耗，對(duì)節(jié)約資源和能源具有重要意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
三、典型零件選擇實(shí)例
1.機(jī)床主軸
機(jī)床主軸是典型的受力小(中等載荷)、沖擊載荷小的扭轉(zhuǎn)彎曲軸。如果使用滑動(dòng)軸承，軸頸需要耐磨性。因此，大分是45鋼，淬火回火，軸頸表面淬火加固。當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，使用40Cr等低合金結(jié)構(gòu)鋼。
車床主軸的選材結(jié)果如下：
材料：45號(hào)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 220HB 240軸頸和錐孔的硬度HRC52。
工藝路線：鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→低溫表面調(diào)質(zhì)→磨削。
軸的工作應(yīng)力很低，沖擊載荷很小。45鋼的屈服極限可達(dá)4000MPa能完全滿足上述要求?，F(xiàn)在一些機(jī)床的主軸可以用球墨鑄鐵制成。
2.拖拉機(jī)半軸
汽車半軸是承受扭矩的典型軸構(gòu)件，但其工作應(yīng)力大，沖擊載荷大。其結(jié)構(gòu)如圖5所示。最大直徑約50 mm，即使水淬，45鋼的表面硬化深度也只能是半徑的10%。為了提高淬火性，防止油中淬火變形開裂，中小型汽車半軸一般為40Cr，40輛重型車CrMnMo等高淬透鋼。
例子：鐵牛45半軸
材質(zhì):40Cr(好點(diǎn)可以用P的整體硬度比400Cr局部差異不會(huì)太大)更穩(wěn)定。
熱處理：整體淬火和回火。
性能要求：閥桿HRC 37HRC 44圓盤外圓為HRC24HRC34。
工藝路線：下料→鍛造→正火→機(jī)加工→調(diào)質(zhì)處理→板材鉆孔→花鍵磨削。
3.機(jī)床齒輪
機(jī)床齒輪工作條件好，運(yùn)行時(shí)受力小，速度適中，運(yùn)行平穩(wěn)，沖擊。因此，對(duì)齒面強(qiáng)度、核心強(qiáng)度和韌性的要求不會(huì)太高。一般由45鋼制成，經(jīng)高頻淬火硬化。齒面硬度可達(dá)HRC大約52歲，足以承受彎曲疲勞或表面疲勞。淬火回火后，型芯硬度可達(dá)HB220左右，沖擊韌性大于4kgm/cm2.能滿足工作要求。合金調(diào)質(zhì)鋼(如40)可用于一些要求較高的齒輪Cr等)制造。).提高型芯的強(qiáng)度和韌性，提高抗彎疲勞和表面疲勞能力。
例:普通車床主軸箱傳動(dòng)齒輪。
材料：45號(hào)鋼。
熱處理：牙齒正火或回火、高頻淬火和低溫回火。
性能要求：齒輪芯硬度為HB 220HB 250齒面硬度HRC52。
工藝路線：下料→鍛造→正火或退火→粗加工→調(diào)質(zhì)或正火→精加工→高頻淬火→低溫回火(拉伸花鍵孔)→精磨。
4.拖拉機(jī)齒輪
例:后輪軸拖拉機(jī)錐形傳動(dòng)齒輪。
材料:20CrMnTi鋼。
熱處理：滲碳、低溫淬火回火、滲碳層深1.2 mm1.6 mm。
性能要求：齒面硬度為：HRC 58HRC 核心硬度為62HRC 33HRC 48。
工藝路線：下料→鍛造→正火→切割→低溫回火，低溫回火→磨削。
以上部件的材料選擇是根據(jù)模具鋼制造商的許多部件制造商進(jìn)行總結(jié)的，只能作為機(jī)械部件材料選擇類比的參考，是長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)積累的結(jié)果。經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)很重要，但僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)并不能得到最好的結(jié)果。在具體材料的選擇中，還應(yīng)參考相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和工程材料手冊(cè)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行初步選擇。強(qiáng)度計(jì)算和驗(yàn)證必須在初步選擇后進(jìn)行。在確定零件尺寸后，還應(yīng)檢查所選材料的淬火性能是否符合要求，并確定熱處理的技術(shù)條件。目前，更好的方法是根據(jù)零件的工作條件和故障模式定量分析所選材料，然后根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)做出最終的材料選擇決策，選擇最匹配的材料和工藝。優(yōu)秀的材料選擇能力可以幫助你提高你在這個(gè)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
