非调质钢在汽车行业的应用研究

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非调质钢在汽车行业的应用研究

作者：杨岁权

来源：《科技创新与应用》2013年第29期

摘要：非调质钢不需要进行淬火和高温回火加热，不进行淬火冷却，显著降低生产过程

中产生的烟、汽对环境的污染，并节约大量能源，引起汽车零部件生产厂家的广泛重视，以期能代替中碳结构钢或合金结构钢。

关键词：非调质钢；力学性能；应用

1 非调质钢的出现和发展

汽车制造中有大量齿轮、轴、连杆等受力结构件，通常选用中碳结构钢和合金结构钢等传统材料。当采用这些传统材料时，需要将铸造或锻造好的零件重新加热至完全奥氏体化，正火或者淬火冷却后再进行高温回火加热和冷却，以获得均匀、细密的回火索氏体组织，满足结构件的综合力学性能要求，调质处理后进行冷切削加工成各种结构件。这种生产过程消耗大量的加热能源，大多数情况下需要进行强制冷却，产生大量的环境污染物，生产工艺复杂，周期较长。

非调质钢是指通过添加微合金化元素改变组织的相变机理，通过轧制、锻造和控制冷却等方法，使性能达到或接近调质钢力学性能的中碳低合金结构钢。

非调质钢在热轧、正火或锻造后空冷状态下的强度等级在500MPa以上。

目前，世界各国都在寻求节能、环保的可循环经济增长方式。由于冶金技术和钢材热加工技术的不断发展，各国陆续开发并生产了不需要进行调质处理，只需要进行控制轧制、锻造工艺及轧制、锻造后的冷却速度就可以获得所需要的强度、韧度和切削性能的非调质易切削钢。常规的非调质结构钢是在中碳钢中添加微量合金化元素（钒、钛和铌等），通过控制轧制、锻造过程和随后的控温冷却，在铁素体和珠光体中弥散析出碳（氮）化合物为强化相，使之在轧制、锻造后不经过调质处理，即可获得碳素结构钢或合金结构钢经调质处理后才能达到的力学性能。

非调质钢的经济技术特点：

（1）非调质钢的规格效应较小，其强度和硬度沿零件截面积的分布较均匀，提高了零件的整体强度；（2）避免了调质过程中的工件的变形、开裂，而产生废品的风险，提高了成品率；（3）减少了高能耗的热处理，节能减排；（4）缩短生产周期，提高劳动生产率，节约生产管理费用；（5）良好的切削性能和表面强化性能。

调质钢与非调质钢简介

调质钢与非调质钢简介一、调质钢 1、简介所谓调质钢，一般是指含碳量在0.30～0.60%的中碳钢。一般用这类钢材制作的零部件要求具有很好的综合机械性能，即在保持较高强度的同时，又具有很好的塑性和韧性，传统方法往往是使用“调质处理”来达到这个目的，所以习惯上就把这一类钢称作调质钢。各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢，它是零件淬火后在500～650℃温度范围内进行回火处理的钢。经调质处理后，钢的强度、塑性及韧性有良好的配合。碳素钢、低合金钢及中合金钢，调质处理后的金相组织是回火索氏体。各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢。 2、性能特点除一般的冶金方面的低倍和高倍组织要求外，主要为钢的力学性能以及与工作可靠性和寿命密切相关的冷脆性转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。在特定条件下，还要求具有耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性。由于调质钢最终采用高温回火，能使钢中应力完全消除，钢的氢脆破坏倾向性小，缺口敏感性较低，脆性破坏抗力较大，但也存在特有的高温回火脆性。大多数调质钢为中碳合金结构钢，有焊接性能要求的调质钢则为低碳合金结构钢，具有很高的塑性和韧性，少数沉淀硬化型调质钢，属高强度和超高强度调质钢。 3、分类常用的合金调质钢按淬透性和强度分为4类： ①低淬透性调质钢

②中淬透性调质钢 ③较高淬透性调质钢 ④高淬透性调质钢以下介绍两种最典型的调质钢： A、45碳素调质钢 45钢是中碳碳素结构钢，含碳量在0.42-0.50%，现执行标准为《优质碳素结构钢》，即GB/T 699-2015，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且生产成本较低，价格低，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。 45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56～59（洛氏硬度），截面大的可能低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。45钢淬火后的高温回火，加热温度为560～600℃，硬度要求为HRC22～34。因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而对于齿轮类、带键槽的轴类等零件，因调质后还要进行车、插、创、铣、钻等机加工，硬度要求就低些。 B、40Cr合金调质钢 40Cr钢是中碳合金结构钢，含碳量在0.37-0.44%，含Cr量在0.80-1.10%，现执行标准为《合金结构钢》，即GB/T 3077-2015。以40Cr为代表的合金调质钢广泛用于制造汽车、摩托车、柴油机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、转向节、半轴、连杆、螺栓等。调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度、良好的塑性和韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透性。但不同

调质钢

碳含量0.3－0.5%，并含有一种或几种合金元素，具有较低或中等的合金化程度。钢中合金元素的作用主要是提高钢的淬透性和保证零件在高温回火后获得预期的综合性能。热处理工艺是在临界点以上一定温度加热后淬火成马氏体，并在500℃-650℃回火。热处理后的金相组织是回火索氏体。这种组织具有强度、塑性和韧性的良好配合。调质钢的质量要求除一般的冶金方面的低倍和高倍组织要求处，主要为钢的力学性能以及与工作可靠性和寿命密切相关的冷脆性转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。在特定条件下，还要求具有耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性。由于调质钢最终采用高温回火，能使钢中应力完全消除，钢的氢脆破坏倾向性小，缺口敏感性较低，脆性破坏抗力较大，但也存在特有的高温回火脆性。大多数调质钢为中碳合金结构，屈服强度（σ0.2）在490-1200Mpa。以焊接性能为突出要求的调质钢，为低碳合金结构钢，屈服强度（σ0.2）一般为490-800Mpa，有很高的塑性和韧性。少数沉淀硬化型调质钢，屈服强度（σ0.2）可到1400Mpa以上，属高强度和超高强度调质钢。分类常用的合金调质钢按淬透性和强度分为4类： ①低淬透性调钢； ②中淬透性调质钢； ③较高淬透性调质钢； ④高淬透性调质钢。力学性能 1．合金元素对力学性能的影响淬透性能相同的钢调质到相同硬度时，抗拉强度基本相同，硬度与抗拉强度大致成直线关系。各种成分的合金钢调质到各种硬度值时，硬度值为400HB(抗拉强度约为1400MPa)时，屈强比值最高，约为0．9，淬火状态的组织对屈强比有很大影响。调整增加钢材淬透性的合金元素的含量，可以得到相同的淬透性能，得到相同的抗拉强度和屈服强度。因此，在选择合金元素时应优先选择增加淬透性能作用显著而价格较低的元素，如硼、锰、铬等。但是合金元素不同的钢要调质到相同的硬度所采用的回火温度各不相同，即各种钢的抗回火性能不同。淬透性能相同的钢调质到相同硬度时，抗拉强度和屈服强度虽基本相同，但是脆性破坏倾向差别很大，低温冲击试验尤为明显。成分不同的钢

微合金非调质钢的发展及现状

微合金非调质钢的发展及现状 Revised by Jack on December 14,2020

微合金非调质钢的发展及现状刘瑞宁1，2，王福明1，李强2 (11北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083；21石家庄钢铁公司技术中心，河北石家庄050031)摘要:介绍了微合金非调质钢的发展及其应用现状，开发微合金非调质钢符合钢铁产业发展政策和石钢公司的“边缘-精进”战略。关键词:微合金；非调质钢；发展；应用 1前言石家庄钢铁有限责任公司是中国汽车用钢(棒材)专业化生产企业，现年产钢能力近260万t，产品结构以优质碳素结构钢、合金结构钢、齿轮钢、轴承钢等五大系列汽车用钢(棒材规格为Φ14～180mm)为主，其热轧汽车棒材主要供锻造厂锻造成汽车零配件(如汽车前桥、半轴、转向节、发动机曲轴、连杆等)。微合金非调质钢是一种理想的节约能源、节约资源的经济型新材料，符合钢铁产业发展政策要求，其用途十分广泛:凡是加工过程中需要调质的钢(如45，40Cr等)均可用非调质钢替代；省略调质工序，可省去占调质钢生产总成本6%的热处理(淬火+高温回火)费用，德国人估计用49MnVS3非调质钢代替调质钢做连杆可节约总成本的38%。日本爱知公司分析，微合金非调质钢因省略调质处理这一工序，就可使热锻产品的成本降低18%[1]。 2微合金非调质钢的发展微合金非调质钢强化机理不同于调质钢。调质钢是将轧、锻后钢材重新加热淬火再经高温回火获得所需组织性能。而微合金非调质钢是在轧制温度下，使钢中V，Nb，Ti等合金碳氮化合物较充分溶入奥氏体，使奥氏体充分合金化，在轧、锻冷却过程中析出大量微细弥散分布的合金碳氮化合物，并发生沉淀强化及先共析铁素体呈细、小、弥散析出，分割和细化奥氏体晶粒使钢的强度与硬度增加，基体组织显着强化。为此，获得相当调质钢经调质处理后的综合力学性能，由于省去了调质处理工序，因此称之为微合金非调质钢。国外微合金非调质钢的开发及应用 20世纪60年代发展起来的微合金化技术为非调质钢的产生提供了理论和生产基础，70年代初期发生的能源危机直接促成非调质钢的出现及发展。1972年德国THYSSEN公司开发了第一个非调质锻钢49MnVS3(铁素体-珠光体，抗拉强度850MPa)取代了调质CK45钢制造汽车曲轴，提高了锻件成品率、切削加工性能、疲劳性能、生产效率，降低了成本，此钢种很快在德国、瑞典等欧洲国家用于汽车曲轴、连杆等锻件的生产。德国奔驰汽车曲轴使用非调质钢代替40CrMn调质钢制造，瑞典Volvo汽车制造厂在20世纪90年代初期年用量就3万多吨，其目标是除渗碳件外，所有锻件全部采用非调质钢生产。随后英国钢铁公司建立了Vanard(850～1100MPa)热锻用非调质钢系列，法国SAFE公司开发了一系列METASAFE钢(800～1000MPa)[2]。此外，美国福特、意大利菲亚特及俄罗斯伏尔加汽车都采用非调质钢制造汽车的曲轴、连杆等零件。近年来日本研究微合金非调质钢最为活跃，处于世界先进水平，新日铁、神户制钢、爱

号钢调质处理

45#（号）钢和40C r钢的工艺是淬火加高温回火的双重，其目的是使工件具有良好的综合。有和合金二大类，不管是还是，其含碳量控制比较严格。如果含碳量过高，后工件的强度虽高，但韧性不够，如含碳量过低，韧性提高而强度不足。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在~%。调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀为主的显微组织。小型工厂不可能每炉搞，一般只作，这就是说，淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查。工件调质处理的操作，必须严格按工艺文件执行，我们只是对操作过程中如何实施工艺提些看法。 1、的调质是中碳，冷热加工性能都不错，较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。淬火温度在A3+(30~50)℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化严重的弊病，影响淬火质量。我们认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长1/5。

因为45号钢低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，迅速转变为造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。 45号钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。 45号钢淬火后的高温回火，加热温度通常为560~600℃，硬度要求为HRC22~34。因为调质的目的是得到综合，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。 2、40C r钢的调质处理 Cr能增加钢的，提高钢的强度和回火稳定性，具有优良的机械性能。截面尺寸大或重要的调质工件，应采用C r钢。但C r钢有第二类回火脆性。 40Cr工件调质的淬回火，各种参数工艺卡片都有规定，我们在实际操作中体会是：

42crmo-45钢调质后性能

钢组Steel: CrMo 序号No.: 40 牌号Grade: 42CrMo 试样毛坯尺寸Sample size/mm: 25 热处理|淬火|加热温度℃|第一次淬火:Thermal treatment/quenching/heating temperature o C/ first quenching: 850 热处理|淬火|加热温度℃|第二次淬火: Thermal treatment/quenching/heating temperature o C/ second quenching－热处理|淬火|冷却剂: 油Thermal treatment/quenching/coolant: oil 热处理|回火|加热温度℃: Thermal treatment/tempering/heating temperature o C/ 560 热处理|回火|冷却剂: 水、油Thermal treatment/ tempering /coolant: water, oil 力学特性|抗拉强度Mechanical property/tensile strength σb/MPa，≥: 1080 力学特性|屈服点Mechanical property/yield point σs/MPa，≥: 930 力学特性|断后伸长率Mechanical property/elongation at breaking δ5(%)，≥: 12 力学特性|断面收缩率Mechanical property/reduction of cross section areaψ(%)，≥: 45 力学特性|冲击吸收功Mechanical property/impact energy Aku2/J，≥: 63 钢材退火或高温回火供应状态布氏硬度Steel Brinell hardness at delivery after annealing or high temperature tempering HBS100/3000，≤: 217 牌号Grade: 45 试样毛坯尺寸Sample size/mm: 25 推荐热处理/℃|正火: Recommended thermal treatment o C/ normalizing 850 推荐热处理/℃|淬火: Recommended thermal treatment o C/quenching 840 推荐热处理/℃|回火: Recommended thermal treatment o C/tempering 600 力学性能|Mechanical property σb/MPa≥: 600 力学性能|Mechanical property σs/MPa≥: 355 力学性能|Mechanical property δ5(%)≥: 16 力学性能|Mechanical property ψ(%)≥: 40 力学性能|Mechanical property AKU/J≥: 39 钢材交货状态硬度，≤|未热处理钢: 229 Steel hardness at delivery state HBS10/3000 ≤without thermal treatment 1

号钢调质处理

号钢调质处理 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

45钢和40Cr钢调质的热处理工艺

调兵遣将质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。调质钢有碳素调质钢和合金调质钢二大类，不管是碳钢还是合金钢，其含碳量控制比较严格。如果含碳量过高，调质后工件的强度虽高，但韧性不够，如含碳量过低，韧性提高而强度不足。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。小型工厂不可能每炉搞金相分析，一般只作硬度测试，这就是说，淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查。工件调质处理的操作，必须严格按工艺文件执行，我们只是对操作过程中如何实施工艺提些看法。 1、45号钢的调质 45号钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。 45号钢淬火温度在A3+(30~50) ℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。我们认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长1/5。因为45号钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。 45号钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。

常用材料热处理

材料热处理中的特性：淬透性（可淬性）：指钢接受淬火的能力零件尺寸越大，内部热容量也越大，淬火时冷却速度越慢，因此，淬透层越薄，性能越差，这种现象叫做“钢材的尺寸效应”。但淬透性大的钢，尺寸效应不明显。由于碳钢的淬透性低，在设计大尺寸零件时用碳钢正火比调质更经济。常用钢种的临界淬透直径De mm 常用材料的工作条件和热处理渗碳钢：（含碳量0.1～0.25％） 10、15、20、 15Cr、20Cr、20Mn2、20CrMn、20CrMnVB 25MnTiB、18CrMnTi、20CrMnTi、20CrMnMo 30CrMnTi、20Cr2Ni4A、12CrNi3A、18Cr2Ni4W A

渗碳钢在高温下长时间保温，晶粒易于长大，恶化钢的性能。表面含碳量在0.85～1.05％，表层硬度≥56～65(HRC) 心部含碳量在0.18～0.25％，HRC30~45 含碳量在0.3％时，HRC30~47 常用渗碳钢渗碳后的硬度调质钢（含碳量0.25～0.5％） 40、45、40Cr、50Mn2、35CrMo、30CrMnSi、 40CrMnMo、40MnB、40MnVB、40CrNiMoA 38CrMoAlA 碳素调质钢淬透性低。常用调质钢的调质硬度调质钢对表面耐磨性要求较高时还需高频淬火，要求耐磨性更高时则需渗氮。

弹簧钢含碳量：碳素弹簧钢0.6～0.9％合金弹簧钢0.45-0.7％弹簧钢的选用：钢丝直径<12～15mm 65、75 弹簧≤25mm 65Mn、55Si2Mn 60Si2Mn、70Si3MnA 钢丝直径≤30mm 50CrVA、50CrMnVA 重要弹簧 60Si2CrVA、65Si2MnVA 弹簧钢的热处理一般是淬火加中温回火热处理的硬度一般为 HRC41-48 对于一般小弹簧（钢丝截面D<10mm）不淬火，只作250～300去应力处理。 65Mn淬硬性好，硬度≥HRC59。轴承钢含碳量0.95～1.10％含铬量0.5～1.65％ GCr9 GCr15 GCr15SiMn GsiMnV GMnMoVRE GSiMnMoV GSiMnVRE GSiMnMoVRE GMnMoV 轴承承受高压集中周期性交变载荷，由转动和滑动产生极大的摩擦。轴承钢一般首先进行球化退火—淬火—低温回火，硬度为HRC61-65。

非调质钢

质处理就是淬火以后，再高温回火。调质处理是一种常用的工序。这样的处理，既提高了强度，又保持了材料的韧性，还改善了材料的切削加工性。45＃钢是最常用的调质钢。大量使用的结构钢制品通常都要进行淬火热处理，这样既耗费能源又给热处理件带来弊病，如变形、淬裂等。非调质钢是在中碳锰钢的基础上加入钒、钛、铌微合金化元素，使其在加热过程中溶于奥氏体中，因奥氏体中的钒、钛、铌的固溶度随着冷却而减小，微合金元素钒、钛、铌将以细小的碳化物和氮化物形式在先析出的铁素体和珠光体中析出。这些析出物与母相保持共格关系，使钢强化。这类钢在热轧状态、锻造状态或正火状态的力学性能右接近达到一般质状态的力学性能水平，因此，在应用时可省略掉调质处理工序，既缩短了生产周期，又节省了能源。非调质钢的力学性能取决于基体显微组织和析出相的强化。非调质钢分为热锻用非调质钢、直接切削用非调质钢、冷作强公非调质钢和高韧性非调质钢。热锻用非调质钢用于热锻件(如曲轴、连杆等)，直接切削用非调质钢用热轧件直接加式成零件，冷作强化非调质钢用于标准件(如螺栓、螺母等)，高韧性非调质钢用于要求韧性较高的零部件。由于非调质钢不经热处理在锻造或轧制状态，即具有优良的综合性能的新型结构钢，故广泛的应用在汽车、拖拉机、摩托车、机床、油田钻井、石油输送管线、模具、标准件、船板、建筑钢筋、炮弹等方面。参考相关标准：GB/T 15712-1995 我国从1982年开始研制“珠光体—铁素体型”非调质钢，并于随后制定GB/T 15712-1995标准，列入9个钢种，属V系，Mn-V系，强度为700~800MPa级，大多用于汽车行业制造产品零件。至今批量生产零件仅6个，年产量钢不足6万吨，占我国汽车用合金钢量约1~2%。而与我国几乎同时代研制非调质钢的日本国，用于汽车行业批量制造零件的状况，据2003~2004年统计，其品种达23个，用钢量达204万吨，占日本汽车用合金钢量约64%，其非调质钢钢种覆盖V系，Mn-V系，Mn-V-Nb系，Mn-V-B系，强度700~1000MPa级，与英，法，意大利，德国等非调质钢的研制与应用水平相当。相比之下我国在非调质钢发展进程中与日本有较大差距，其原因除在推广阶段来自各方面阻力而外，我国研制的非调质钢强度级别偏低也是其中一个重要因素。冰冷雨天在文中提到的中国找不到（或者不用）非调质钢，那主要是因为：1）非调质钢价格较高；2）模具坯料需要用到的钢材尺寸太大，国内轧钢厂没有那么大的坯料供应。大坯料需求量小，国内钢厂还没有实力雄厚到亏本买卖也做的程度。我们需要大坯料找不到轧制件，一般就用普通铸钢或锻件来代替，由此导致机加工切削量大，原材料成本增加，这也是老冰文中提到中国的大模具价格优势不明显的原因之一。

非调质钢简介及牌号

非调质钢简介 (整理点资料) 1)名称: 非调质钢，西方国家把它叫作MICROALLOYED STEEL,译成中文意思是微合金钢。 2) 成份和优点：所谓非调质钢，是指在中碳钢中加入微量的V、Nb、Ti 等合金元素而行成的一种新钢种。在大多数情况下加入的微合金的总量一般不超过百分之零点二五（0.25％）。世界上第一个非调质钢是由德国的GERLACH公司在1970年推出的，这家公司用他们自己刚刚研制成功的非调质取代原来使用的调质钢CK45钢生产曲轴，取得了很好的效益。由於使用非调质钢生产锻件可以省去调质处理即(淬火＋高温回火)过程中的两次加热而耗费的能量，因此具有节能和环保的优点，被称为绿色钢种。 1973年中东战争暴发，石油价格高起，迫使人们更加关注节能降耗，在这种背景下非调质钢的开发和利用在西方掀起了高潮，各国相继推出了自己的非调质钢。到1984年日本有60%的曲轴和50%的连杆都是用非调质钢锻成的。德国人说，使用49MnVS3非调质钢代替调质钢生产连杆可以省去占总成本6%的热处理费用，日本爱知公司说，用非调质钢可以使成本下降18%。 3)非调质钢的强化机理：无论是用调质钢还是用非调质钢生产锻件，锻件在锻成后如果不经过强化处理是不能使用的，不同的钢，强化的机理是不同

的。调质钢的强化机理是：先通过淬火。让钢变成马氏体组质，然后再通过回火处理使马氏体变成回火索氏体，回火索氏体是一种稳定组织，具有良好的综合机械性能。而非调质钢的强化机理是：首先，非调质钢中的V、Nb、Ti等合金元素形成的合金碳氮化合物在锻造前的加热过程中充分地溶入到了奥氏体中，然后，在锻后的冷却过程中这些合金碳氮化合物又从奥氏体中析出，形成无数个微小而且弥散分布的合金碳氮化合物，随着温度的进一步下降发生沉淀强化。与此同时，从钢中析出的细小铁素体通过分割和细化奥氏体使得钢的强度和硬度得以提高。在上述两种力的综合作用下使钢得到了强化。 4)非调质钢的发展过程：非调质钢的发展经历了三个阶段，第一代非调质钢是铁素体—珠光体型非调质钢。第二代是贝氏体型非调质钢，第三代是低碳马氏体型非调质钢。 4.1）铁素体—珠光体型非调质钢是目前用量最大的非调质钢，，约占总用量的60%以上。与调质钢相比，它的强度有余而韧性不足，因此，必需在保证强度的前题条件下设法提高韧性。日本钢铁公司的研究人员发现通过适当控制生产工艺，让奥氏体晶体内行成大量的铁素体成核核心P1，然后在相变时铁素体不仅在晶界上形成，也在奥氏体晶包内形成。这些细小，而且分布均匀的铁素体，使得钢的韧性显著提高。

非调质钢及其锻造成型概况

非调质钢及其锻造成型概况一、非调质钢概况 1.1 定义非调质钢是通过微合金化、控制轧制（锻制）和控制冷却等强韧化方法，取消了调质处理，达到或接近调质钢力学性能的一类优质或特殊质量结构钢。1.2 分类根据非调质钢加工工艺，可分为：热轧、热锻非调质钢、易切削非调质钢、冷作硬化非调质钢。热锻用非调质钢用于热锻件（如曲轴、连杆等），直接切削用非调质钢用热轧件直接加工成零件，冷作强化非调质钢用于标准件（如螺母等）。根据非调质钢显微组织的不同，可分为：铁素体加珠光体型非调质钢、贝氏体型非调质钢、马氏体型非调质钢。根据非调质钢性能，可分为：高强度微合金非调质钢，高韧性微合金非调质钢，高强高韧微合金非调质钢，表面强化微合金非调质钢。另外还有轧制型材、切削加工性能等分类标准。 1.2.1 铁素体加珠光体型非调质钢根据铁素体是沿原奥氏体晶界析出还是晶内析出，可以分为普通的铁素体加珠光体型非调质钢和晶内铁素体型非调质钢。普通的铁素体加珠光体型非调质钢由德国蒂森钢公司率先于1972 年开发，目前国内外非调质钢的应用类型主要以此为主。这是因为此类非调质钢所含合金元素少，生产工艺简单，而社会效益却很显著。铁素体加珠光体型非调质钢的强度水平在600～900 MPa 之间，但因其韧性较差，使用范围受到很大限制。此类钢主要用于生产轴类零件以及机床的丝杠、汽车上的曲轴、连杆和轮毂。铁素体加珠光体型非调质钢在控制冷却过程中发生相变时，铁素体易沿过冷奥氏体晶界析出，形成网状铁素体，使钢的韧性降低。近年来，将氧化物冶金技术应用于非调质钢，开发出晶内铁素体型非调质钢。具有晶内铁素体组织的非调质钢，其抗拉强度可达1 000 MPa ，并具有良好的韧性，是一种非常适合于制

常用国标调质钢简介

1、中碳钢：代表钢种有30、35、40、45，也有ML30、ML35、ML40、ML45，有较稳定的室温性能，用于中小结构件、紧固件、传动轴、齿轮等。 2、锰钢：代表钢种40Mn2、50Mn2。有过热敏感性、高温回火脆性，水淬易开裂，淬透性较碳钢高。 3、硅锰钢：代表钢种35SiMn、42SiMn。疲劳强度高，有脱碳和过热敏感性及回火脆性。用于制造中速、中高等负荷但冲击不大的齿轮、轴、转轴、连杆、蜗杆等，也可制造400℃以下紧固件。 4、硼钢：代表钢种40B、45B、50BA、ML35B。淬透性高，综合机械性能高于碳钢，与40Cr相当用于制造截面尺寸不大的零件、紧固件等。 5、锰硼钢：代表钢种40MnB。淬透性稍高于40Cr，高的强度、韧性及低温冲击韧性，有回火脆性。40MnB常用来代替40Cr制造大截面零件，代替40CrNi制造小件；45MnB代替40Cr、45Cr；45Mn2B代替45Cr和部份代替40CrNi、45CrNi作重要的轴，也有ML35 MnB用于紧固件生产。 6、锰钒硼钢：代表钢种20 MnVB 、40MnVB、。调质性能和淬透性优于40Cr，过热倾向小，有回火脆性。常用来代替40Cr、45Cr、38CrSi、42CrMo及40CrNi制造重要的调质件，也有用中小规格10.9级以下螺栓的、ML20 MnVB。 7、锰钨硼钢：代表钢种40MnWB。良好的低温冲击性能，无回火脆性。与35CrMo、40CrNi 相当，用于制造70mm以下的零件。 8、硅锰钼钨钢：代表钢种35SiMn2MoW。有较高的淬透性，以50%马氏体计算，水淬直径180，油淬直径100；淬裂倾向、回火脆性倾向小；具有高强度和高韧性。可代替35CrNiMoA、40CrNiMo，用于制造大截面、重负荷的轴、连杆及螺栓。 9、硅锰钼钨钒钢：代表钢种37SiMn2MoWVA。水淬直径100，油淬直径70；良好的回火稳定性、低温冲击韧性，较高的高温强度，回火脆性也较小，用于制造大截面的轴类零件。 10、铬钢：以40Cr及ML40Cr为代表。淬透性较好，水淬28-60mm，油淬15-40mm。较高的综合机械性能，良好的低温冲击韧性，低的缺口敏感性，有回火脆性。用于制造轴、连杆、齿轮及螺栓。 11、铬硅钢：代表钢种38CrSi。淬透性优于40Cr，强度和低温冲击较高，回火稳定性较好，回火脆性倾向较大。常用于制造30-40mm的轴、螺栓以及模数不大的齿轮。 12、铬钼钢：代表钢种30CrMoA、42CrMo、ML30CrMo、ML42CrMo。水淬30-55mm，油淬15-40mm；高的室温机械性能和较高的高温强度，良好的低温冲击；无回火脆性。用于制造截面较大的零件，高负荷的螺栓、齿轮及500℃以下的法兰盘、螺栓；400℃以下的导管、紧固件。42CrMo淬透性较30CrMoA高，用于制造强度更高、截面更大的零件。

常用钢材型性能特性

常用钢材型号、性能特性 45?——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢主要特征:?最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。应用举例:?主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。 Q235A（A3钢）——最常用的碳素结构钢主要特征:?具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。应用举例:?广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。表示方法： ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa，例如Q235表示屈服点（σs）为235MPa的碳素结构钢。 ② ?必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、 B、C、D。A指不做冲击，B在20度以上，C在0度以上，D在-20度以上，A到D所不同的，指的是它们性能中冲击温度的不同。分别为：Q235A级，是不作冲击韧性试验要求；Q235B级，是作常温（20℃）冲击韧性试验；Q235C级，是作0℃冲击韧性试验；Q235D级，是作-20℃冲击韧性试验。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。 ③专门用途的碳素钢，例如桥用钢。

④Q代表钢的屈服强度，其后数字表示屈服强度值（MPa），必要时数字后标出质量等级（A、B、C、D、E）和脱氧方法（F、b、Z）。 40Cr ——使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢主要特征：经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。应用举例：调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。 HT150——灰铸铁 HT150 表示灰铸铁，抗拉强度为150MPa。主要特征：属于中强度铸铁件，铸造性能好，工艺简单，铸造应力小，可不用人工时效；有一定机械强度和良好的减震性。应用举例：齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等。 35——各种标准件、紧固件的常用材料主要特征：强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低，正火或调质后使用。应用举例：适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件：如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固件。

非调质钢的发展现状和最新进展

450nm ～470nm 处。钨含量高时,可采用500nm 波长。 (3)实验表明:在抗坏血酸～硫氰酸盐光度法测定钼中,显色时,在50毫升容量瓶中,加入10%硫氰酸铵溶液10毫升,和加入10%抗坏血酸溶液10毫升,是最佳选择。 (4)硫氰酸钼显色时与含铁量密切相关,在本法实验中表明;铁量不得少于5毫克,铁量超过20毫克,吸光度略高。 (5)在抗坏血酸～硫氰酸盐光度法测定钼中,钢中常见的镍、铬(三价)、钴、不干扰钼的测定,小于0115毫克铜(相当于3%铜),也不干扰钼的测定。钢中钒含量一般较低(小于1%),对钼显色无影响。当钒含量较高时,可在绘制钼工作曲线时,加入相应的钒标准溶液而消除影响。 (6)钢中有钨时,可加入磷酸络合而消除。实验表明;在50毫升容量瓶中进行钼显色时,磷酸(1+1)溶液加入量0～015毫升,吸光度一致,对测定钼无影响。大于015毫升,吸光度逐渐明显下降,故在钼显色时,磷酸(1+1)溶液加入量不得超过015毫升。 (7)抗坏血酸—硫氰酸盐光度法测定钼,稳定性良好(见表11)。钼显色后,一小时内色泽稳定。 (截稿日期2003年6月) 参考文献 1　成文、慧敏、方平、吴晔编、《合金钢化学分析》11978 2　高温合金中钼的测定———硫氰酸盐光度法1北京钢铁研究总院11975年3　钢和合金化学分析方法国家标准汇编1冶金工业部情报标准研究总所11997年非调质钢的发展现状和最新进展非调质钢由于具有一系列优点,在汽车工业获得广泛的应用。国外的德国、瑞典和日本对非调质钢的研究与应用比较好。在德国大众,用27MnSiVS6非调质钢制造的轿车连杆年产250万件;瑞典Volv o 公司每年约耗用25000t 钢材用于制造汽车零件。美国福特、意大利菲亚特及俄罗斯伏尔加汽车都采用非调质钢来制造其曲轴、连杆等零件。在新品种与新技术的开发及推广方面,近几年来日本占了世界领先地位,其55%的轴类零件、75%的锻造结构件均已采用非调质钢制造。我国上钢五厂和上海锻造厂共同完成了49MnVS3非调质钢国产化的进程,已经生产曲轴数万根,成功应用于上海桑塔纳轿车曲轴上。上海锻造厂、国营青江机械厂和北京机电所合作,建立了非调质钢轿车曲轴、连杆生产线,产品性能和质量相当稳定。说明我国已开发的非调质钢质量很稳定。国内非调质钢与国外同类材料相比,存在的差距有:热轧材质量差;对残余元素无一定的控制范围,造成力学性能波动很大;标准规定的化学范围较宽。对非调质钢的性能要求有:硬度和强度,塑性和韧性,疲劳性能,切削加工性等。影响非调质钢性能的因素很多,最主要的是韧性,改善和提高非调质钢韧性,可以进一步扩大其使用范围。摘自《首钢科技》2003期第3期非调质钢的分类非调质钢按用途分热轧、热锻非调质钢、易切削非调质钢、冷作硬化非调质钢;按获得的组织分铁素体—珠光体型、贝氏体型、马氏体型非调质钢。 ?03?V ol.8.Sum.36. SPECI A L STEE L TECH NO LOGY 第8卷总第36期? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. https://www.360docs.net/doc/501507000.html,

钢热处理性能

45钢热处理性能只淬火HRC28-32 调质40-45 淬火到35也可以 45#钢一般用于制造普通轴,要加调质处理,使其综合性质提高如弯曲,拉伸强度等,不然用A3钢了.但一般对其硬度没有过高的要求. 45#钢只好调质,一般不超过HRC40,最佳是35~38.如轴,齿轮,都是45#钢调质HRC35~36. 45号钢热处理后最高可达到HRC60以上硬度,不过也无意义,特脆,也失去使用价值, 45号钢淬火后仅进行低温（150*--250*）回火，硬度是可达到HRC50*以上，但韧性很差，生产中很少运用。 45号钢较为广泛运用热处理工艺是淬火后进行高温（500*--650*）回火，即所谓调质。硬度在HRC28*--30*为宜。如端子，马达定转子，高寿命模具的模座用板则通常选用45号钢或s50c调质如果想得到更精确的硬度值，自动在各种硬度值之间进行转换，我建议你去购买一个硬度计测量一下， 45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45 45号钢为优质碳素结构用钢,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理。 45＃钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45＃钢优越的机械性能，常将45＃钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。 1. 45钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。 2. 45钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质＋表面淬火高。其表面含碳量0.8－－1.2％，芯部一般在0.1－－0.25％（特殊情况下采用0.35％）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（HRC58－－62），芯部硬度低，耐冲击。如果用45钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到0.30％芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。0.35％从来没见过实例，只在教科书里有介绍。可以采用调质＋高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。 GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理制度为850℃正火、840℃淬火、600℃回火，达到的性能为屈服强度≥355MPa GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa，屈服强度为355MPa，伸长率为16％，

非调质钢

2 非调质钢的主要应用最近几年,非调质钢在我国汽车工业广泛用于生产制造汽车发动机连杆、曲轴、转向节等零件,主要是铁素体2珠光体型非调质钢,常用钢种有40MnVN、48MnV、并增加其体积分数。最近日本新开发了0.30C20.25Si21.5Mn20.30Cr十微合金化的连杆用钢,采用这一成分, 可使0.45C20.25Si20.8Mn钢的Ac1从730℃降至717℃〔理论值〕,而连续冷却时可使Ar1从650℃下降至570℃。MnS2VN复合粒子可使组织有效细化,这些复合粒子可以作为形成在奥氏体晶粒内的转变铁素体的结晶核心,在冷却后得到以MnS2VN复合粒子为结晶核心的铁素体。德国和美国等国家利用这一技术开发了高碳微合金非调质钢涨断法生产连杆技术,德国大众的Jetta轿车发动机连杆牌号为C7056,其成分特点为:低硅、低锰,用V微合金化并加入易切元素硫,合金元素含量很窄,这一新开发的非调质钢,降低了碳含量,适当加入并提高了Si、S和V的含量,改善了切削性能和强度,并用于涨断连杆的制造。连杆的大头采用涨断工艺,采用这种工艺生产的连杆,可以解决连杆装配失圆的问题,同时缩短机加工工序,降低了生产成本。裂解连杆制造技术在欧洲广泛应用,主要系列有德国的C70S6BY、法国的SPLITASCO系列高碳钢连杆及欧洲其它公司的70MnSV4、80MnS5[24]。一汽曾分别与北满钢厂、大连钢厂合作进行冶炼,并在捷达发动机连杆上进行了试验,但由于材料的稳定性较差,还没有实现本地化。一汽现在开发的6DL系列柴油发动机连杆采用的是裂解工艺,材料用高碳非调质钢FAS70S2,目前是从国外进口,FAS70S2非调质钢本地化试验