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

材料牌号 热处理 毛坯直径(mm) 硬度HB 抗拉强屈服强弯曲疲劳极限σ-1≥ 180 180 165 155 150 145 230 210 205 190 185 175 230 扭转疲劳极限τ-1≥ 105 100 95 90 125 370 360 ≤87 540 520 149～187 正火 回火 >100～300 35 >300～500 143～187 >500～750 137～187 >750～1000 调质 ≤100 156～207 440 560 220 300 100 130 175 85 50 460 230 105 480 240 110 165 75 45 500 260 115 190 180 320 270 85 80 130 120 165 75 45 70 40 许用弯曲应力 [σ+1] 125 125 [σ0] 70 70 [σ-1] 40 40 备??注 度σb≥ 度σs≥ 440 420 400 380 103～156 >300～500 回火 >500～700 正火 25 ≤100 240 250 220 200 (MPa)

Q235-A - 正火 - 25 ≤100 - ≤156 ????用于不重要或载荷不大的轴 正火 20 >100～300 用于载荷不大，要求韧性较高的场合。 用于有一定强度要求和加工塑性要求的轴。 >100～300 正火 25 ≤100 正火 >100～300 162～217 45 >300～500 回火 ≤241 170～217 540 610 600 580 560 280 360 300 290 280 270 360 800 550 500 450 350 750 520 450 400 380 220 260 240 235 225 215 270 485 350 320 295 255 445 355 320 295 275 125 150 140 135 195 130 125 155 280 200 185 245 120 70 170 145 255 205 185 245 120 70 170 160 245 120 70 215 245 100 120 60 70 95 55 应用最广泛。 195 95 55 >500～750 156～217 540 调质 ≤200 25 ≤100 217～255 650 241～286 1000 750 700 650 40Cr 调质 >100～300 229～269 >300～500 用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴。 >500～800 217～255 600 25 ≤100 35SiMn 调质 42SiMn 229～286 900 800 750 700 >100～300 217～269 >300～400 217～255 性能接近40Cr，用于中小型轴。 >400～500 196～255 650 40MnB 40CrNi 调质 调质 25 ≤200 25 25 ≤100 >100～300 1000 800 500 800 850 550 500 450 400 600 550 500 400 850 700 650 600 850 485 335 485 500 350 320 295 270 360 335 310 270 495 425 395 370 495 280 195 280 285 200 185 245 245 285 245 120 120 130 120 70 70 75 70 241～286 750 1000 100 750 700 207～269 650 600 229～286 750 700 650 性能同40Cr，用于重要的轴。 用于很重要的轴 35CrMo 调质 245 170 155 210 195 275 120 70 性能接近40CrNi，用于重载荷的轴。 >300～500 >500～800 ≤100 >100～300 217～269 38SiMnMo 调质 >300～500 196～241 120 70 性能接近于35CrMo。 175 155 285 245 230 215 285 275 125 75 用于要求耐磨、高强且热处理变形很小的(氮化)轴 275 120 70 用于高强度、大尺寸和重载荷的轴。 275 120 70 >500～800 187～241 600 25 ≤200 37SiMn2MoV 调质 269～302 1000 880 830 >200～400 241～286 >400～600 241～269 780 38CrMoAlA 调质 30 229 1000 渗碳淬火 20Cr 回火 渗碳淬火 20CrMnTi 回火 1Cr13 2Cr13 调质 调质 15 ≤60 15 表面HRC 56～62 表面HRC 850 650 1100 550 400 850 420 450 220 200 200 300 330 380 420 375 280 525 275 295 205 195 185 145 160 180 215 215 215 160 300 155 170 120 115 105 125 140 155 185 100 110 125 150 用于结构、形状复杂的轴 165 75 45 用于在高、低温及强腐蚀条件下工作的轴。 365 275 275 165 130 130 100 75 75 100 60 用于要求强度、韧性均较高的轴(如齿轮轴、蜗杆)

56～62 ≤60 ≤100 ≤60 187～217 600 197～248 660 550 ≤192 540 500 156～197 400 170～207 450 187～255 500 197～269 600 用于腐蚀条件下工作的轴。 1Cr18Ni9Ti 淬火 >60～180 >100～200 QT400-15 QT450-10 QT500-7 QT600-3 - - - - - - - - 注：1. 表中所列疲劳极限数据，均按下式计算σ-1≈(σb+σs)，τ-1≈(σb+σs)。 ????2. 其他性能，一般可取τs≈～σs，σ0≈σ-1，τ0≈τ-1。 ????3. 球墨铸铁σ-1≈σb，τ-1≈σb。 ????4. 许用静应力[σ+1]=σb/[S]b，许用疲劳应力[σ-1]≈σ-1/[S]-1。 ????5. 选用[σ-1]时，重要零件取小值，一般零件取大值。