浅谈新版《非调质机械结构钢》国家标准
调制钢与非调制钢
调制与非调质钢组织差别
• 调质处理组织：铁素体基体上分布极细的颗粒状的碳化物。 • 非调质钢组织：F+P+弥散析出K。
非调质钢的强韧化原理
• 强化机制：固溶强化、位错强化、细晶强化、析出强化。 • 对强化的主要贡献是细化组织和相间沉淀析出。 • 非调质钢中加入微量Ti、Nb、V、N等元素，在轧制或锻造工艺
• Mn：能大为提高钢的淬透性，但容易使钢有过热倾向，并有回 火脆性倾向。
• Cr：提高的淬透性，提高回火稳定性，但有回火脆性倾向。 • Ni：非碳化物形成元素，能有效提高钢基体的韧度，并且Ni-Cr
复合加入，更能提高淬透性。 • Mo：能进一步提高淬透性，既提高回火稳定性，细化晶粒，又
能有效地消除或大为降低回火脆性倾向。 • V：强碳化物形成元素，有效细化晶粒。
收缩率Ψ( ％)
40 35 30 35 33 28 33 30 28 40 40 40
冲击吸收功AK／J
47 37 35 37 32 28 35 28 25 32 39 36
布氏硬度HBS ≤
229 255 257 257 275 285 257 265 275 257 269 275
Thank you
V
0.06～ 0.13
其他 N≥O.009
1.00 ～ 1.50
O．60-1.00
≤O.035
≤O.035
1.00-1.50 1.00-1.50
表3 非调质机械结构钢的力学性能
钢材类型
直径或边长 ≤40mm易切削非
调质钢
直径或边长 >40～60mm易切
削非调质钢
热锻用非调质钢
牌号
YF35V YF40V YF45V YF35MnV YF40MnV YFF45MnV F45V F35MnVN F4OMnV
非调质合金结构钢性能解析
非调质合金结构钢性能解析展开全文非调质合金结构钢（non-quenchedandtemperedalloystructuralsteel）不经过调质处理即可达到调质钢性能的新型合金结构钢。
所添加的合金元素有两类：（1）微合金元素铌、钒、钛、氮等，可产生弥散的碳氮化物。
（2）提高低碳钢的淬透性的合金元素锰、钼、硼，可获得低碳贝氏体或低碳马氏体组织。
这类钢只经锻造或轧制后控制冷却，就可达到调质钢所要求的强度和韧性水平，可直接加工成零件，具有很高的经济效益和社会效益。
根据使用组织状态不同，非调质结构钢可分为：铁素体-珠光体型中碳微合金非调质钢；低碳贝氏体和低碳马氏体型合金非调质钢。
它们各自的代表性牌号及其主要力学性能示于表1。
表1各种非调质钢的代表性牌号和力学性能非调质钢中所添加的两类合金元素有着不同的作用。
微合金元素铌、钒、钛可抑制奥氏体再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，在奥氏体转变产物中形成弥散相Nb（C，N）、V（C，N）、（Nb，V）（C，N）等，起沉淀强化作用，细化铁素体和珠光体组织。
可以提高钢的强度和韧性。
锰、钼、硼推迟过冷奥氏体分解时的先共析铁素体转变和珠光体转变，使得在锻、轧后冷却时得到低碳贝氏体或低碳马氏体组织，发挥相变强化作用铁素体-珠光体型中碳微合金非调质钢在中碳锰合金钢的基础上，加入微合金元素。
其代表钢种为35MnVN、35MnVNb、32Mn2SiV、45CrMnVNb、49MnVS3、s1000（47MnVNb）等。
成分确定之后，热变形及控制冷却工艺是影响铁素体一珠光体型中碳微合金非调质钢的显微组织和力学性能的关键因素。
加热时，钢中的微合金相溶于奥氏体的温度分别为：VC900℃、V（C，N）1100℃、Nb（C，N）1250℃、TiC1250℃、TiN高于1400℃。
要使钢的强度增加，必须有足够量的沉淀强化相析出，因而加热温度要高于1200℃才能保证足够的铌、钒、钛溶于奥氏体，而未全溶的Nb（C，N）和TiN又起到阻止晶粒长大的作用。
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，即在保持较高的强度的同时，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。
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调质钢45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钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56～59，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，加热温度通常为560～600℃，硬度要求为HRC22～34。
微合金非调质钢
2、冷作强化非调质钢
• 我国在七五、八五期间,先后研发出用于标准件行业螺栓类 产品的冷作强化非调质钢4个钢种：
• LF20Mn2、LF10MnSiTi、LF18Mn2V、LF10Mn2VTiB, 分别用来制作8.8级、9.8级和10.9级高强度螺栓,先后试制 了9种六角头螺栓、U型螺栓、双头螺栓等,螺栓性能可满 足各项指标要求,应用于汽车、拖拉机及工程机械等部门；
• 加工温度高,再结晶速度快,奥氏体晶粒大,冷却后钢 中珠光体量增加,强度增高,韧性下降,
• 加工温度低时,因产生形变诱发析出,再结晶核心增 加,再结晶后的晶粒长大的驱动力小,晶粒细化,钢的 强度变化不大,但可以大幅度提高韧性,
• 研究表明,随着精轧温度的降低,冲击值提高,在同一温度下 加工量增加,强度和韧性可以同时提高,
• 3 减少了高能耗的热处理,节能减排,缩短生产（ZHOU）期,提高劳动 生产率,节约生产管理费用,即降低制造成本,提高企业的效益,
• 4 改善切削加工性能,
• 3 缩短订货至交货时间；
• 4 不需再进行校正减少再加工
Chapter 3 机械制造结构钢
非调质钢与汽车零件
• 热锻汽车零件包括连杆、曲轴、半轴、前轴等,热锻汽车零 件的工作特点,对其相应性能要求：既要有足够强度,又要 有较高韧性、优良的抗弯曲疲劳载荷、抗冲击载荷、耐腐 蚀、易加工等,
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造汽车零件的非调质钢。
该钢种在日本已应用于载重汽车和普通乘用车。
1.2.2 贝氏体型非调质钢其化学成分特征为微合金低碳钢，显微组织为贝氏体。
与铁素体加珠光体型非调质钢相比，这类非调质钢具有较高的强韧性配合，特别是具有较好的低温韧性和焊接性。
终轧温度和晶粒度对非调质钢JGF45V冲击功的影响
第42卷第3期2021年6月特殊钢SPECIAL STEELVol.42.No.3June 2021 •67 •终轧温度和晶粒度对非调质钢JG F45V冲击功的影响韩怀宾^’3宋建锋3王清波3白瑞娟3王维2’3虞学庆3(1东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，沈阳110819;2河南省特殊钢材料研究院有限公司，济源459000;3河南济源钢铁（集团）有限公司，济源459000)摘要对非调质钢JGF45V终轧1000 t热轧态和860 X：正火态冲击功试样进行金相分析和扫描电镜分析，得出晶粒度是影响非调质钢JGF45V室温冲击功的重要参数。
通过终轧温度由1000 T降低至900 ~930 t，冷却 速度为0. 3丈/s的工艺试验，晶粒度级别由5提高到7,室温U型冲击功由32 J提高到&55 J。
关键词非调质钢J G F45V冲击功晶粒度终轧温度冷速Effect of Finishing Rolling Temperature and Grain Size on Impact Energy of Non-Quenched-Tempered JGF45V SteelH a n Huaibin1'2'3,Song Jianfeng3,W a n g Qingbo3,Bai Ruijuan3,W a n g W e i23 and Y u Xueqing3(1 State Key Laboratory of Rolling and Automation, Northeastern University, Shenyang 110819；2 Henan Special Steel Advance Materials Research Institute Co Ltd, Jiyuan 459000；3 Henan Jiyuan Iron &Steel (Group) Co Ltd, Jiyuan 459000)Abstract The impact energy samples of non-quenched-tempered steel JGF45V hot-rolled state by finishing rolling at 1000 T! and normalized state by normalizing at 860 X.are analyzed by metallography and scanning electron microscope. It is obtained that grain size is an important parameter affecting room temperature impact energy of non-quenched-tempered JGF45V steel. Through process test of decreasing the finishing rolling temperature from 1000 to 900 〜930 Tl with the cooling rate being 0. 3 X l/s, the grain size rating of steel increases from 5 to 7, and the room U-shaped impact energy increases from 32 J to ^55J.Material Index Non-Quenched-Tempered JGF45V Steel, Impact Energy, Grain Size, Finishing Rolling Temperature, Cooling Rate非调质钢是通过微合金化、控轧、控冷等方法，取消调质处理，性能达到调质钢要求的一种优质结 构钢[1]，活塞杆是用来支撑活塞做功的连接部件，是一种运动较为频繁和技术要求较高的运动部件[2]。
零部件用非调质钢国家标准解析
展 ，非调 质钢在 汽车零部 件上 的应 用越来越 多。２０ 年修订 发布 的汽 ０５ 车发 动机 曲轴行业标 准以 及２０ 年 ０９ 由机械 行业标准 提升 为国家标 准的
内燃机 曲轴标准 都明确将 非调 质钢
钢 和高韧性 非调质钢。热锻用非调 质钢用于热锻 件，如热锻螺 栓等紧固件。 直接 切削用 非调 质钢是用热 轧钢 直接加 工成零部 件 ，冷作 强化非 调质钢 主
Ｆ 褴 ｓ ０ ｃ ｔ ｒ ｙ
＿开 远 王
随 着 非 调 质 钢 生 产 技 术 的 发
汽 车企 业有约８％的热锻件采用 易切 削非调 质钢 ，易切削非调 质钢 已 占全部 ０ 特殊钢 的 １． ２ ％。我 国非调 质钢的研究工作 始于２世纪８ 年代初 ，起 步相对 ４ Ｏ Ｏ 较晚 ，２ 多年时 间已研发 了十多种非调质钢 ，应用于汽车 以及拖拉 机 、机床 ０ 等 行业 ， 得了显著 的经济成效 。 取
我 国现有非 调质钢 牌号完全 不 同。
ＧＢＴ ５ １－ ２０ 与ＩＯｌ６ ２ ９ ４ ／ １７ ２ ０ ８ Ｓ １９ ：１９
在热轧状态 、 锻造状态或正火状态的力学性能，接近或达到一般调质状态的
力学性能水平 。因此 ， 用时可省略调质处理工序 ，既缩短生 产周期 ，又节 应 省能源 ，可 降低 能耗 和制 造成本２％～３％。如国产的Ｖ ５ ８ 系、ＭｎＶ — 系非 调质 钢 、包括微Ｔ处理的非调质钢 ，经过常规 力学性 能、工艺性能 、疲劳断 裂韧 ｉ 性测定 ， 本上 可与相 同含碳量 的优碳 钢 （５ 、 ５ ）及低合金钢 （０ ｒ 基 ３钢 ４ 钢 ４Ｃ 钢 ）调 质态相 当或接近 。因此 ，相关企业 采用非调质钢代替调 质钢生产零部
汽车用钢的国内外标准
我国最早的弹簧钢标准是1952年由苏联标准引进的，主要是硅锰系。后经历了三次修订，演变 为YB8-59、YB213-64与GB1222-75。无疑这些标准的执行都促进了弹簧钢生产与应用。80年代初， 随着我国改革开放与对外贸易的发展，国家提出了积极采用国际与国外先进标准的方针，弹簧钢标 准采用了国际与日本标准进行了修订，演变为GB/T1222-84。该标准自1984年发布至今已将近20年历 史，已不能很好地适应制造业，尤其是汽车工业技术进步的需要，因此将GB/T1222-84列入2002～2003 年冶金产品国家标准制修订项目计划，于2003年10月完成了审定，由于该标准中涉及到了专利权的 问题，至今还未批准发布。
2．2 修订的主要内容
2.2.1 尺寸与偏差
2.2.1.1 扩大了厚度、宽度与长度的范围
在原标准中，平面扁钢厚度最大到30mm。随着汽车制造技术的进步，少片较厚簧以及变截面钢 板弹簧得到了广泛应用，从而需要厚度更大的弹簧扁钢。因此，本标准将平面扁钢的厚度扩大到 40mm，同时对于原有厚度规格所对应的宽度作了适当的增加。原标准中，单面双槽扁钢只有75mm 宽度系列及9mm、10mm、11mm三个厚度。现东风汽车公司等已新采用了90mm宽度系列（厚度有 11mm和13mm）以及75mm宽度系列8mm和13mm厚度规格。根据实际需要，在本标准中对单面双槽 扁钢规格作了补充，增加了11×90、13×90、8×75和13×75四个规格。现在各企业生产弹扁普遍采 用连轧工艺，坯料断面有所放大，成材率水平已有较大提高，有条件改进范围定尺长度。为了方便 用户，故本标准将通常交货长度范围规定为3～6m，比原来的2～6m的长度下限增加了1m。 2.2.1.2 提高了尺寸偏差精度
1.1 标准的沿革
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性能 、工 艺性 能、疲 劳断 裂韧 性测定 ，基 本上 可与 相
用 非调质 钢用 于热 锻件 ，如热 锻 螺栓 等紧 固件 ；直接 切 削用 非调 质 钢是 用热轧 钢直 接加 工成 零件 ；冷作 强 化 非调质 钢 主 要用 于标 ； 如 螺栓 、螺母 等 ） 高 韧 隹件（
性 非调 质钢 用于 要 求韧性较 高 的零部 件。 众所 周知 ， 传 统 的调 质 钢 ，￣ ４ 钢 、４ Ｃｒ 中碳 钢 需要 经 过 淬 Ｊ ５ ］ ０ 等 火和 高 温回火 才能 达到 较理 想 的力学性 能 ，消耗 能源
调 质 钢 的发 展 及应 用 领 域 的扩 展 ，尤其 是 除Ｖ以外 的 Ｎ 、Ｔ等微 合金 非调 质钢 以及 贝氏体 、 马 氏体 非调 质 ｂ ｉ
布 的ＧＢＴ ７ —２ ０ 非调质机械结构钢 》是修 ／１ １ ５ ２ ０ ８《
改采 用 ＩＯ１ ６ ２ ９ Ｒ 加 工 的析 出强化 铁 素 Ｓ ９ ：１ ４《 热 １ ９
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 能接 近达 到一般 调 质状 态 的力学 性能 水平 。 因此 ，在 应用 时可省 略调 质
很大 发展 ，已被 誉 为 “ 色钢材 ” ，尤其 是在 汽车 零 绿 件 中 的应 用 更 为 突 出。 日本在 非调 质 钢 领场
浅谈新版 《 非调质机械 结构钢 》国家标准
随 着非调质 钢生产 技术 的发 展 ，非 调质钢在 汽车零 部件上 的应用越 来越 多。２ ０ 年修 订发布 ０５ 的汽车发 动机 曲轴 行业标 准以及２ ０ 年 由机械 行业标 准提升为 国家标 准的 内燃机 曲轴标 准都 明确 ０９
将非调质 钢列为 推荐使 用的钢材 。２ ０ 年５ ３ ０ ８ 月１ 日批准发 布 、２ ０ 年 １ 月 １ ０ ８ １ 日实施的ＧＢ ． ５ １ ，１ ７ ２ ｒ
—
２ ０ 非调质 机械 结构 钢 》是该项标 准 自１ ９ 年首次发布 以来 的第一次修 订 ，实施后 代替ＧＢ ０ ８《 ５ ９ ／
４ 汽 车 Ｔ 艺 － 料 Ａ＆ ４Ｉ ５材 ＴＭ
２ １ 年第１ 期 ０ ０ １
生 产 硬 强
次 发布 ，２ ０ 年 第一 次修订 。 １ ９ 年 首 次发 布 的标 ０８ ５ ９ ；所 给 出的 非调 质钢 牌号 均 为 当时 比较成 熟 的含 钒铁 隹 素体 加 珠 光 体 非 调 质 钢 。 ２ 多年 来 ， 随着 国 内外 非 ０
体一 珠光体 工程用钢 》，与该 国际标准 的差异在标准
中 已用 垂直 线标 识 出来 。 本次 修订 ，之所 以选 择修 改 采 用 国际标 准 ，主 要是 因为 国际标 准牌 号体 系与我 国 现 有 非调 质 钢 牌 号 完 全 不 同 。ＧＢ－ ７ — ２ ０ 与 ／１ １ ｒ５ ２ ０ ８
ｔＯ１ ９ Ｓ ６ ２：１ ９ 主 要技 术性 差 异及原 因见 表 １ １ ４ ９ 。
钢 的 应用 ，原 标准 中提 出的定 义 、牌号 等 技术 内容 已 不适 应非调 质 钢技 术 与市场 发 展 的需 要 。另外 ，近年
来 ，节能、减排 引起前所未有的关注。因此，该标准
被 列 入 ２ ０ 年 国 家标 准 修 订 计 划 ，其标 准 草 案 于 当 Ｏ６ 年 年底 审查 完毕 并于 ２ ０ 年５ １ ０８ 月 ３日批准 发布 、２ ０ ０８
多 ，生产 周 期长 。而 非调质 钢 的力学 性能则 取决 于基
体 显微 组织和 析 出相 的强化 ，不需要经 过调 质 处理 。
因此 ，具 有节 能、环 保 的特 点 。
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
Ｔ ７ — １ ９ 非调质机械 结构 钢 》。 １ １ ５ ２ ９ ５《
●
辽 宁五一八 内燃 机配 件有 限公司 张 晓宇 王 开远
１ 非调质钢简介
自原 西德于 １ ７ 年 首先研 制ｄ Ｍｎ Ｓ 钢 以来 ， ２ ９ ９ Ｖ３
非调质 钢 以其性 能优 良、高效 节能 、使用 成本 较低 ， 并且 有利于 环境 保护 等突 出优 点 ，在 国际和 国内得 到
ｆ
同含 碳量 的优 碳钢 （ ５ ５ ） 低合 金 钢 （ ０ ３ 、４ 钢 及 ４ Ｃ ｒ 钢 ） 质态相 当或接 近。 因此 ，相 关企业 采用 非调 质 调
钢代替调质钢生产零部件可以大幅度降低生产成本。
２ 标 准 的 演 变
ＧＢＴ ７ 非调质机械结构钢》于１ ９ 年首 ／１ １ ５ ２《 ５ ９
的。 在 日本汽车 企业 有约８ ％的热锻件采 用易切 削非 ０
调 质钢 ，易切 削非调 质钢 已占全部特 殊钢 的１ ．％。 ４ ２
我 国 非 调 质 钢 的研 究 工 作 始 于 ２ 世 纪 ８０ 代 初 ， ０ 年 起 步 相 对较 晚 ，２ 多 年 时 间 已研 发 了 １ ０ ０多种 非调 质 钢 ，应 用于 汽车 、拖拉 机 、机床 等零 件 ，取得 了显著 的节能成 效。
非 调 质 钢 分 为热 锻 用 非调 质 钢 、 直 接切 削用 非 调 质钢 、冷作 强化 非调质 钢和 高 韧性 非调质 钢 。热锻
处理 工序 ，既缩 短 生产周 期又 节省 能源 ，可 降低能 耗
和 制造 成 本２ ％～ ８ 。如 国产 的Ｖ系、 Ｍｎ Ｖ系 非 ５ ３％ —
调 质 钢 、包括 微Ｔ处理 的非调 质钢 ，在 经过 常 规力 学 ｉ