35SiMn 是一種典型的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼,憑借良好的綜合力學(xué)性能、耐磨性和熱處理工藝性,在機(jī)械制造領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用,常被用于制造承受較大載荷和摩擦的零件。
化學(xué)成分與微觀組織
35SiMn 的化學(xué)成分設(shè)計(jì)圍繞提升強(qiáng)度、韌性和耐磨性展開(kāi)。碳(C)含量處于 0.32 - 0.40% 區(qū)間,屬于中碳范疇,這一碳含量為鋼材提供了基礎(chǔ)強(qiáng)度和硬度,同時(shí)使鋼材具備較好的熱處理性能,可通過(guò)淬火回火處理獲得不同的組織和性能 。硅(Si)含量 1.10 - 1.40%,硅是 35SiMn 中重要的合金元素之一,它能顯著提高鋼的強(qiáng)度和彈性極限,在鐵素體中固溶強(qiáng)化效果明顯;同時(shí),硅還能增強(qiáng)鋼的抗回火穩(wěn)定性,使鋼材在回火過(guò)程中不易軟化,從而保持較高的強(qiáng)度 。錳(Mn)含量 1.10 - 1.40%,錳可提高鋼的淬透性,使零件在淬火時(shí)能夠獲得更深的淬硬層,保證整體性能均勻;錳還能與硫形成 MnS,改善鋼的切削加工性能 。
從微觀組織來(lái)看,35SiMn 在退火狀態(tài)下,組織主要為鐵素體(F)和珠光體(P),鐵素體賦予鋼材一定的韌性,珠光體則提供強(qiáng)度和硬度 。經(jīng)過(guò)淬火回火處理后,其基體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體組織,同時(shí)存在少量殘余奧氏體和細(xì)小彌散分布的碳化物。淬火過(guò)程中,高溫奧氏體快速冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,使鋼材獲得高硬度和高強(qiáng)度;回火處理后,馬氏體分解為回火馬氏體,有效降低了內(nèi)應(yīng)力,在保持較高強(qiáng)度的同時(shí),顯著提升了鋼材的韌性。合金元素的加入促使碳化物更均勻彌散分布,細(xì)化晶粒,進(jìn)一步優(yōu)化了鋼材的綜合性能。
性能特點(diǎn)
35SiMn 的抗拉強(qiáng)度可達(dá) 885MPa 以上,屈服強(qiáng)度約 735MPa,延伸率≥15%,沖擊吸收功≥47J(V 型缺口) ,這種性能表現(xiàn)使其具備良好的強(qiáng)度與韌性的平衡。高強(qiáng)度使其能夠承受較大的靜態(tài)載荷,而良好的韌性則保證了零件在受到?jīng)_擊和振動(dòng)時(shí)不易發(fā)生斷裂,適用于多種復(fù)雜工況。其淬透性良好,在油冷淬火條件下,直徑 30 - 40mm 的零件能夠完全淬透,滿足中小型零件的性能要求。
35SiMn 的耐磨性良好,硅和錳的協(xié)同作用,以及碳化物的存在,使其在承受摩擦的工況下,能夠有效抵抗磨損。在齒輪傳動(dòng)、軸類零件運(yùn)轉(zhuǎn)等過(guò)程中,35SiMn 制造的零件表面磨損速度較慢,可延長(zhǎng)零件使用壽命。該鋼材還具有較好的熱處理工藝性,通過(guò)調(diào)整淬火溫度(一般在 870℃左右)和回火溫度(根據(jù)性能需求在 570 - 650℃之間),可以獲得不同的性能組合,滿足不同工作條件下的使用要求 。例如,采用較低的回火溫度可獲得更高的強(qiáng)度和硬度,適用于對(duì)耐磨性要求較高的場(chǎng)合;而較高的回火溫度則可提升韌性,適用于承受沖擊載荷的工況。此外,35SiMn 的加工性能也較為出色,在退火狀態(tài)下,切削加工性能良好,便于機(jī)械加工制造。
加工工藝與應(yīng)用
35SiMn 的鍛造溫度范圍為始鍛溫度 1150 - 1200℃,終鍛溫度不低于 850℃,鍛造過(guò)程中需合理控制變形量和鍛造比,通過(guò)多次鐓拔等工藝,破碎粗大的晶粒和碳化物,改善鋼材的組織結(jié)構(gòu),提高綜合性能 。鍛造后需進(jìn)行退火處理,以消除鍛造應(yīng)力,降低硬度,改善切削加工性能,退火溫度一般在 860 - 880℃,保溫一定時(shí)間后隨爐冷卻 。
熱處理是發(fā)揮 35SiMn 性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。淬火采用油冷方式,淬火溫度 870℃左右,獲得馬氏體組織;回火溫度根據(jù)零件使用要求在 570 - 650℃之間,空冷,消除殘余應(yīng)力,調(diào)整強(qiáng)度和韌性 。例如,制造承受較大載荷的軸類零件時(shí),可采用 870℃淬火 + 570℃回火,以獲得較高的強(qiáng)度和硬度;而對(duì)于承受沖擊載荷的齒輪零件,可采用 870℃淬火 + 630℃回火,在保證一定強(qiáng)度的同時(shí),提高韌性。
在實(shí)際應(yīng)用中,35SiMn 廣泛用于制造各種機(jī)械零件。在汽車(chē)工業(yè)中,常用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸、連桿、齒輪等零件,這些零件在工作過(guò)程中承受較大的載荷和沖擊,35SiMn 的高強(qiáng)度和良好韌性能夠保證其可靠運(yùn)行。在機(jī)床制造領(lǐng)域,用于制造主軸、絲杠、齒輪等,其耐磨性和良好的加工性能,有助于提高機(jī)床的精度和使用壽命。此外,在礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等行業(yè)中,35SiMn 也被用于制造傳動(dòng)齒輪、軸套、聯(lián)軸器等零件,適應(yīng)不同工況下的工作要求,是機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼。
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