35SiMn 是一种典型的中碳合金结构钢,凭借良好的综合力学性能、耐磨性和热处理工艺性,在机械制造领域中得到广泛应用,常被用于制造承受较大载荷和摩擦的零件。
化学成分与微观组织
35SiMn 的化学成分设计围绕提升强度、韧性和耐磨性展开。碳(C)含量处于 0.32 - 0.40% 区间,属于中碳范畴,这一碳含量为钢材提供了基础强度和硬度,同时使钢材具备较好的热处理性能,可通过淬火回火处理获得不同的组织和性能 。硅(Si)含量 1.10 - 1.40%,硅是 35SiMn 中重要的合金元素之一,它能显著提高钢的强度和弹性极限,在铁素体中固溶强化效果明显;同时,硅还能增强钢的抗回火稳定性,使钢材在回火过程中不易软化,从而保持较高的强度 。锰(Mn)含量 1.10 - 1.40%,锰可提高钢的淬透性,使零件在淬火时能够获得更深的淬硬层,保证整体性能均匀;锰还能与硫形成 MnS,改善钢的切削加工性能 。
从微观组织来看,35SiMn 在退火状态下,组织主要为铁素体(F)和珠光体(P),铁素体赋予钢材一定的韧性,珠光体则提供强度和硬度 。经过淬火回火处理后,其基体转变为回火马氏体组织,同时存在少量残余奥氏体和细小弥散分布的碳化物。淬火过程中,高温奥氏体快速冷却转变为马氏体,使钢材获得高硬度和高强度;回火处理后,马氏体分解为回火马氏体,有效降低了内应力,在保持较高强度的同时,显著提升了钢材的韧性。合金元素的加入促使碳化物更均匀弥散分布,细化晶粒,进一步优化了钢材的综合性能。
性能特点
35SiMn 的抗拉强度可达 885MPa 以上,屈服强度约 735MPa,延伸率≥15%,冲击吸收功≥47J(V 型缺口) ,这种性能表现使其具备良好的强度与韧性的平衡。高强度使其能够承受较大的静态载荷,而良好的韧性则保证了零件在受到冲击和振动时不易发生断裂,适用于多种复杂工况。其淬透性良好,在油冷淬火条件下,直径 30 - 40mm 的零件能够完全淬透,满足中小型零件的性能要求。
35SiMn 的耐磨性良好,硅和锰的协同作用,以及碳化物的存在,使其在承受摩擦的工况下,能够有效抵抗磨损。在齿轮传动、轴类零件运转等过程中,35SiMn 制造的零件表面磨损速度较慢,可延长零件使用寿命。该钢材还具有较好的热处理工艺性,通过调整淬火温度(一般在 870℃左右)和回火温度(根据性能需求在 570 - 650℃之间),可以获得不同的性能组合,满足不同工作条件下的使用要求 。例如,采用较低的回火温度可获得更高的强度和硬度,适用于对耐磨性要求较高的场合;而较高的回火温度则可提升韧性,适用于承受冲击载荷的工况。此外,35SiMn 的加工性能也较为出色,在退火状态下,切削加工性能良好,便于机械加工制造。
加工工艺与应用
35SiMn 的锻造温度范围为始锻温度 1150 - 1200℃,终锻温度不低于 850℃,锻造过程中需合理控制变形量和锻造比,通过多次镦拔等工艺,破碎粗大的晶粒和碳化物,改善钢材的组织结构,提高综合性能 。锻造后需进行退火处理,以消除锻造应力,降低硬度,改善切削加工性能,退火温度一般在 860 - 880℃,保温一定时间后随炉冷却 。
热处理是发挥 35SiMn 性能的关键环节。淬火采用油冷方式,淬火温度 870℃左右,获得马氏体组织;回火温度根据零件使用要求在 570 - 650℃之间,空冷,消除残余应力,调整强度和韧性 。例如,制造承受较大载荷的轴类零件时,可采用 870℃淬火 + 570℃回火,以获得较高的强度和硬度;而对于承受冲击载荷的齿轮零件,可采用 870℃淬火 + 630℃回火,在保证一定强度的同时,提高韧性。
在实际应用中,35SiMn 广泛用于制造各种机械零件。在汽车工业中,常用于制造发动机的曲轴、连杆、齿轮等零件,这些零件在工作过程中承受较大的载荷和冲击,35SiMn 的高强度和良好韧性能够保证其可靠运行。在机床制造领域,用于制造主轴、丝杠、齿轮等,其耐磨性和良好的加工性能,有助于提高机床的精度和使用寿命。此外,在矿山机械、农业机械等行业中,35SiMn 也被用于制造传动齿轮、轴套、联轴器等零件,适应不同工况下的工作要求,是机械制造领域应用广泛的中碳合金结构钢。
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