非调质钢
非调质钢金相组织评级
非调质钢金相组织评级一、引言金相组织评级是对材料内部结构的一种客观评价方法，通过观察和分析材料的金相组织，可以了解材料的组织形态、相对含量以及相互关系等信息。
本文将探讨非调质钢金相组织评级的方法和意义。
二、非调质钢的金相组织非调质钢是指经过冷加工或热处理后，没有经过淬火和回火处理的钢材。
其金相组织通常包括铁素体、珠光体和贝氏体等组织相。
金相组织评级可以通过显微镜观察、显微组织分析和图像处理等方法进行。
2.1 铁素体铁素体是非调质钢中最常见的组织相，其具有较强的延展性和可塑性。
铁素体的形态可以是片状、网状或粒状等，其颜色通常为淡黄色或白色。
2.2 珠光体珠光体是非调质钢中的一种组织相，其具有较高的硬度和脆性。
珠光体通常呈球状或半球状，颜色较暗，常为灰色或黑色。
2.3 贝氏体贝氏体是非调质钢中的另一种组织相，其硬度和韧性介于铁素体和珠光体之间。
贝氏体呈针状或片状，颜色通常为白色或灰色。
三、非调质钢金相组织评级方法非调质钢金相组织评级可以采用以下方法进行：3.1 金相显微镜观察金相显微镜是一种常用的金相组织观察工具，可以通过放大和聚焦的方式观察材料的金相组织。
观察时需要选择适当的放大倍数和光源，以获得清晰的图像。
3.2 显微组织分析显微组织分析是对金相组织进行定性和定量分析的方法。
通过对金相图像进行图像处理和分析，可以得到材料的相对含量、相互关系以及颗粒尺寸等信息。
3.3 光学显微镜观察光学显微镜是一种常用的金相组织观察工具，通过透射光观察材料的金相组织。
观察时需要选择适当的放大倍数和光源，以获得清晰的图像。
3.4 图像处理图像处理是对金相图像进行数字处理和分析的方法。
通过对金相图像进行滤波、增强和分割等处理，可以提取出材料的金相组织信息，并进行进一步的分析和评级。
四、非调质钢金相组织评级的意义非调质钢金相组织评级的意义在于：4.1 材料性能评估金相组织评级可以通过观察和分析材料的金相组织，评估材料的性能和适用范围。
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。
非调质钢 (1)
组员：郑国明 庞陆峰
目
录
•非调质钢的概述 •合金元素的作用 •力学性能的优劣性 •典型钢种热处理工艺 •目前主要应运与发展前景 • 总结概括
一、非调质钢的概述
• 是一种将轧制(或锻造)不热处理结合为一体,省去调质(淬 火+高温回火)工序的新型节能结构材料。
• 微合金非调质钢的强化机理不同于调质钢。
晶粒的长大机会大大减少,因而促进了晶粒细化,增加了钢的强韧性。
• [V]:钢中加入微量钒,既有利于钢的脱氧,又能细化钢的晶粒,可以提高钢的强度
及低温韧性,并改善钢的焊接性能。
• [Ti]: 使 A3升高，A4下降，而使 y区 缩小．促进了先共析铁素体的形成 。另
外，由于 Ti的碳氮化物强烈阻碍奥氏体晶粒长大，其本身也可做为形核中心 ，也使先共析铁素体增加．
• [Mo]:由于钼对铁素体有固溶强化作用,同时也能提高碳化物的稳定性,因此对
提高钢强度,特别是中温强度有利。
三、力学性能的优劣性
四、典型钢种热处理工艺
五、目前主要应运不发展前景
六、总结概括
• 是伴随国际上能源短缺而发展起来的一种高效节能钢。
• 广泛应用于装备制造业,尤其是在汽车工业中的应用发展
更为迅猛。
二、合金元素的作用
主要合金元素
• [C]:提高碳含量对提高钢的室温强度和中温强度有利,但对钢的塑性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ韧性、
成型性、可焊性均丌利,故控制碳含量丌宜过高。宜在0.3—0.5%。
• [Mn]:提高钢中锰含量能扩大γ区,降低γ→α转变温度,扩大轧制范围,使铁素体
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。
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。
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。
非调质钢生产技术及用户使用技术研究介绍
这两种元素是弱碳化物形成元素，有一定的固溶强化作用。同时它可以降低 相变温度，增加珠光体含量，使珠光体片层间距变小和渗碳体片变薄，从而导致 强度升高，韧性增加。通常Mn的范围在0.60-1.60%，Cr的范围在0.05-0.30%。
南京钢铁股份
非调质钢的成分控制
非调质钢的成分设计
•硫(S) 添加硫可以改善钢的切削性能。更重要的是，它有能细化奥氏体晶粒。硫的
根据炼钢学原理，采取先脱硫再增硫的方法，减少粗大硫化物的生成几率， 并在连铸过程中优化连铸工艺参数，抑制硫化物的偏聚、长大。按照GB/T10561 评定硫化物，目前先进钢铁厂控制硫化物粗系≤1.5级、细系≤2.5级。
南京钢铁股份
非调质钢的N添加技术
在非调质钢中，为了更好的实现提升材料的使用性能，对钢中的氮含量多有 明确的范围要求，需要额外添加。
非调质钢生产技术及用户使用技术研究介绍
前言
❖ 非调质钢是通过微合金化并采用控制热加工工艺参数 及随后的冷却工艺，以达到省略常规热处理工序的一类钢。 非调质钢的上述特点使其与常规调质钢相比具有减少用户 加工工序，符合当前环保需求的优点；由此，非调质钢与 常规调质钢相比，钢的表面质量、力学性能稳定性就显得 尤为重要。同时，针对非调质钢与传统调质钢的差异，用 户使用技术研究成为在非调质钢的推广应用中的重要工作 内容。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
工作正在进行。
该钢种主要技术特点是化学成分范围窄、钢材表面质量要求高,国内钢厂生产还存在一定问题。
70年代初,德国蒂森特钢公司开发了非调质钢49MnVS3,首先用于汽车曲轴,代替40Cr钢。
硫元素不仅有助于切削性能的改善,而且还有助于组织细化,提高非调质钢的韧性。
我国目前已在上海大众轿车、江西五十铃4JBI发动机曲轴上应用这种材料,我国相应的牌号为49MnVS、48MnV。
目前,宝钢股份特殊钢分公司生产的38MnVS5、22MnVS5非调质钢已为上海爱知锻造公司批量供应,所生产的曲轴、连杆批量出口印尼、泰国达100万支;天润曲轴公司采用48MnV钢批量生产了重载汽车用康明斯C系和上柴D6114发动机曲轴11万多支;一汽采用研发的FAS2230非调质钢生产的重载汽车用轴头已通过总成台架试验,正在生产中少批量使用,并纳入企业新产品标准中。
20世纪80年代,由法国、德国、意大利生产的Nb2V非调质钢利用了Nb的晶粒细化、降低珠光体片层间距、析出强化3种作用开发了含Nb非调质钢METASASAFE钢,应用于悬架、车轴、轮毂[25]。
欧洲近来已开发出METASASAFE1000钢(0.45%C、0.3%Si、1.5%Mn、0.12%V、0.04%Nb),热轧或热锻态强度稳定超过1000MPa[26],目前,国际先进国家研制开发生产了大量的V2Nb复合微合金化的非调质钢,在汽车零件的使用率已达60%以上[26]。
近年来,热锻后空冷高强度贝氏体钢成为非调质钢的重要方向,研究结果表明,在同样的碳当量下,贝氏体钢的抗拉强度比铁素体2珠光体钢高200MPa以上,具有明显的优势。
阿塞洛公司开发的中碳Mn2Si2Cr 系空冷贝氏体钢在实验室获得的最佳性能为抗拉强度1150MPa,伸长
率20%,而韩国浦项公司开发的低成本空冷微合金化低碳贝氏体钢的抗拉强度为825MPa,伸长率11.1%(0.15%C、1.8%Mn、0.002%B),满足汽车转向节拉杆的技术要求[26]。
我国汽车工业应用较多的低碳贝氏体钢为12Mn2VB、12Mn2VBS,由清华大学方鸿生发明的,主要做前桥、转向臂、弯直臂等,已在一汽、二汽、江铃汽车厂使用。
马氏体非调质钢具有良好的强韧性配合,可用于制作汽车连轴节臂等零件,低碳马氏体非调质钢已逐渐应用于工业生产,目前,我国开发的自回火低碳马氏体非调质钢已试用于汽车水泵轴。
3.非调质钢的力学性能
为国内外非调质钢产品,其中Chaparral、新日铁、SMNC40V2的非调质钢为高强高韧型,抗拉强度分别达到1053～1400MPa、995～1340MPa、994MPa,冲击吸收功分别达到46～75J、70J(V型)、57.6J/cm2(U型缺口冲击功的单位是J、弯曲疲劳极限为525MPa)。
国内钢厂的非调质钢抗拉强度普遍为800～900MPa。
4 非调质钢的强韧化途径
4.1优化成分,提高强韧性
碳是最有效的强化元素,它可使金属材料的韧性下降;锰、铬以固溶强化方式强化铁素体和珠光体,减少珠光体片间距,提高淬透性,增加强韧性;微量元素钒、铌、钛以细晶强化和沉淀强化方式提高强韧性;硫可以细化晶粒,促进晶内铁素体析出,提高强韧性,同时也可以改善切削性能。
4.2晶粒细化法
细化晶粒可以提高材料的韧性,又可以保持材料的高强度,非调质钢中常加入铝、钛等元素,通过析出AlN、TiN来钉扎奥氏体晶界,提高奥氏体晶粒长大激活能,在加热时阻止晶粒长大;在变形时抑制奥氏体再结晶,细化晶粒。
微合金元素复合加入比单独加入更有效,如用Ti2V合金化,控制晶粒尺寸更好。
4.3沉淀强化法
微合金元素(如Nb、Ti、V)在钢中除了细化晶粒强化外,还有很强的沉淀强化作用,作用大小取决于这些合金化合物在奥氏体中的固溶度、沉淀析出速度、沉淀析出物的数量、尺寸和分布。
4.4促进晶内铁素体(IGF)组织形成
非调质钢锻件在冷却过程产生相变时,铁素体沿奥氏体晶界析出,呈网状分布,损害韧性,通过控制冶金工艺,在奥氏体晶内提供大量铁素体形核位置,使其不仅在晶界,而且在晶内析出,分割奥氏体晶粒,形成细小均匀的等轴铁素体,能显著改善钢的韧性。
非调质钢研究发展方向
1)优良的成分设计通过合理调整钢中化学成
分,开发出成本低、性能更优良的非调质钢,诸如通过调整C、Mn、Nb、V、Ti含量的新型非调质钢的开发。
2)复相组织开发继铁素体2珠光体型、贝氏体型、马氏体型非调质钢开发应用之后,铁素体2贝氏体型、铁素体2马氏体型复相组织非调质钢因成本低、性能优良正被引起重视。
3)工艺的变革包括纯净钢冶炼技术、精炼技术、硫化物细化及均匀分
布技术、铸坯成分偏析控制技术、控轧(锻)控冷技术和晶内铁素体控制技术研究。
4)采取措施确保非调质钢成分与性能控制精度、非调质钢产品质量保证与控制能力。
5)非调质钢应用技术等的研究,开发出具有良好强韧性配合、高疲劳性能并且能满足高速切削的重载用非调质钢及其成套工业生产技术,满足国内外对高性能非调质钢不断增长的需求。
6)各方协调,加强用户推广,扩大重型机械、桥梁、石油化工、建筑等行业的应用范围。