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轴的材料

2010-06-24 23:55:42 阅读10 评论0 字号：大中小

轴的材料种类很多，选择时主要应考虑如下因素：

1）轴的强度及耐磨性要求；

2）轴的热处理方法及机械加工工艺性的要求；

3）轴的材料来源和经济性等。

轴的常用材料是碳钢和合金钢。毛坯多用轧制圆钢和锻件（重要的大尺寸轴）。

碳钢制造轴尤为为广泛，其中一般用途的轴最常用的是45钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。

合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，多用于对强度、耐磨性、尺寸重量、工作温度等有特殊要求的轴。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。但合金钢对应力集中比较敏感，且价格较贵。

必须指出：在一般温度下(<200°C)，各种合金钢与碳素钢的弹性模量相差不多，因此在选择钢的种类和决定热处理方法时，所根据的是轴所需要的强度和耐磨性而不是弯曲和扭转刚度。

球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。只是铸件质量难于控制。

轴的常用材料机械性能见

表1
材料牌号	热处理	毛坯直径（mm）	硬度 (HBS)	抗拉强度极限σb	屈服强度极限σs	弯曲疲劳极限σ-1	剪切疲劳极限τ-1	许用弯曲应力[σ-1]	备注
Q235A	热轧或锻后空冷	≤100		400~420	225	170	105	40	用于不重要及受载荷不大的轴
Q235A	热轧或锻后空冷	>100~250		375~390	215	170	105	40	用于不重要及受载荷不大的轴
45	正火回火	≤10	170~217	590	295	225	140	55	应用最广泛
	正火回火							55

40Cr	调质	≤100 >100~300	241~286	735 685	540 490	355 355	200 185	70	用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴
40CrNi	调质	≤100 >100~300	270~300 240~270	900 785	735 570	430 370	260 210	75	用于很重要的轴
38SiMnMo	调质	≤100 >100~300	229~286 217~269	735 685	590 540	365 345	210 195	70	用于重要的轴，性能近于40CrNi
38CrMoAlA	调质	≤60 >60~100 >100~160	293~321 277~302 241~277	930 835 785	785 685 590	440 410 375	280 270 220	75	用于要求高耐磨性，高强度且热处理（氮化）变形很小的轴
20Cr	渗碳淬火回火	≤60	渗碳 56~62HRC	640	390	305	160	60	用于要求强度及韧性均较高的轴
3Cr13	调质	≤100	≥241	835	635	395	230	75	用于腐蚀条件下的轴
1Cr18Ni9Ti	淬火	≤100	≤192	530	195	190	115	45	用于高低温及腐蚀条件下的轴
		≤100		530		180	110
		100~200		490		180	110
QT600-3			190~270	600	370	215	185		用于制造复杂外形的轴
QT800-2			245~335	800	480	290	250		用于制造复杂外形的轴

表4

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