调制钢与非调制钢.
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
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。
调质钢
回火T
注意： （1）淬火加热温度为830~880 ℃ ，加热时不容许 脱碳，以免降低钢的疲劳强度，严格控制炉内气 氛，缩短加热时间。 （2）弹簧热处理后要进行喷丸处理，使其表面强 化，并且使表层产生残余压应力，提高弹簧的疲 劳寿命。 板簧加工路线 扁钢剪断 →加热压弯成型后淬火 →中温回火 →喷丸 →烤漆
三、常用弹簧钢
65Mn钢中锰含量为0.90%～1.20%，属于较高 锰含量的优质碳素结构钢，这类钢淬透性较好， 强度较高，但有脱碳敏感性、过热倾向和回火 脆性，淬火时容易开裂。 55Si2Mn、60Si2Mn属于硅锰弹簧钢，由于硅含 量较高，可显著提高弹性极限和回火稳定性。 55SiMnMoV为新钢种，有更好的淬透性和更高 的强度，可替代55CrVA钢制造大截面汽车板簧 和重型车、越野车的板簧。
（二）连杆和连杆螺栓 1、连杆的功用、工作条件性 能要求： （１）功用：连接曲轴和活塞， 将作用于活塞上的力传给曲轴 （２）工作条件：小端往复直 线运动质量惯性力，气体压力， 摆动惯性力。以上各力大小和 方向不断变化易引起连杆疲劳 破金
连杆1
连杆 螺栓 2
性能：强度、塑性和韧性 均较高； 缺口敏感性小； 接触疲劳强度、 耐磨性较低。
回火S
1、淬火 加热: 在箱式炉（批量较小）或连续炉（大批量） 中加热到单相奥氏体（830~880 ℃ ）保温。
冷却：碳素钢水冷；合金钢油冷或水淬油冷。
箱 式 电 阻 炉
2、回火
回火是控制其力学性能的关键，一般采用 500~600 ℃ 回火。回火后采用水冷、油冷 （防止第二类回火脆性）或空冷。
四、典型零件应用举例
内燃机关键零件 曲轴、连杆、连杆螺栓 齿轮、凸轮轴等 1 汽缸体 2 活塞 3 进气阀 4 排气阀 5 连杆 6 曲轴
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。
调质钢详细介绍
本文档于模具钢材网编辑分享调质钢详细介绍1、调质件的工作条件调质件主要是指机器上的传动件和连接件，是一种性能要求较高的零件，如发动机上的曲轴、连杆及螺杆、汽车半轴、机床主轴等。
它们在工作过程中承受复杂的应力，如扭转、拉伸、压缩、弯曲、冲击及其复合应力等，有的还要承受摩擦。
2、调质件的性能要求调质件的工作条件要求它具备较高强度、足够的塑性和韧性.其组织为回火索氏体(或回火索氏体+回火托氏体)，即在铁素体基体上分布着细小颗粒状碳化物。
这类组织须先经完全淬火得到马氏体，再经高温或中温回火后获得回火索氏体。
此外，调质件根据所承受的应力不同，对淬透层深度的要求也不同。
承受较大拉应力作用的零件，淬火时应完全淬透，即零件心部马氏体的体积分数应在95%以上；主要承受扭转和弯曲应力作用的轴类等零件，工作时内应力集中在表层，其淬透层深度可为零件半径的1/2~1/4。
3、调质钢的特点碳素调质钢零件的工作条件，要求零件在调质处理后有强度、韧性和塑性较高的综合力学性能，碳的质量分数ω为0.3%~0.55%。
30、35钢碳的质量分数较低，其塑性和韧性较好，强度偏低；50和55钢的强度较高而韧性与塑性偏低；40和45钢具有较好的综合力学性能，在机械零件制造中用量较大。
加入合金元素的调质钢称为合金调质钢，其含碳量与碳素调质钢相当，一般碳的质量分数ω为0.25%~0.50%。
含碳量过低，强度不足；含碳量过高，韧性不足。
调质钢中加入的合金元素分两类：一类是主加元素，如Mn、Si、Ni加人量较多；另一类加人量较少，如Mo、W、V、Ti为辅加元素，它们是为适应一定的主加元素而加入钢中的。
调质钢中合金元素的主要作用是：增加淬透性，细化奥氏体晶粒，提高钢的基体强度、韧性、回火稳定性和抑制第二类回火脆性等。
就调质状态下的力学性能而言，与相同碳的质量分数的碳钢相比，在强度相同时，合金调质钢有较高的塑性与韧性;在塑性与韧性相同时，合金调质钢的强度较高或合金调质钢的强度、塑性和韧性都较高。
钢调质硬度
调质处理后的钢硬度通常在HRC20~HRC55之间，具体数值取决于钢材的牌号和调质工艺。
调质是一种热处理过程，它包括淬火和随后的高温回火两个主要步骤。
这种处理旨在使钢材获得良好的综合力学性能，即既有较高的强度，又有优良的韧性、塑性以及切削性能。
以下是一些常见调质钢的硬度信息：
1. 45号钢：45号钢调质硬度通常在HRC20~HRC30之间，而淬火后的硬度可以达到HRC55~58，甚至极限情况下可达HRC62。
但实际应用中的最高硬度推荐为HRC55（高频淬火HRC58）。
淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55被认为是合格的。
2. 其他调质钢：除了45号钢以外，大多数调质钢为中碳合金结构，其屈服强度在490~1200Mpa之间。
对于以焊接性能为要求较高的调质钢，一般采用低碳合金结构钢，屈服强度在490~800Mpa之间。
还有少数沉淀硬化型调质钢，其屈服强度可达到1400Mpa以上，属于高强度和超高强度调质钢。
3. 工件截面的影响：大型截面的工件在调质处理后可能硬度会低一些，但不应低于HRC48。
如果硬度低于这个值，可能意味着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，这种组织即使在回火后也会保留在基体中，无法达到调质的预期效果。
综上所述，调质钢的硬度范围广泛，需要根据具体的应用和材料特性来确定合适的硬度值。
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。
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三 调质钢的淬透性原则
淬透性相同的调质钢，可以相互替代。
原因：含碳0.25-0.45%的合金调质钢淬火回火后的 室温力学性能大致相同；尽管其化学成分不同，但 得到的屈服强度和塑性相近在正负10%之间； 不同成分的调质钢，只要淬透性相当，可以互换。
按淬透性分类
可分为四类： ①低淬透性调钢，如40Cr、40Mn2、40MnB、 42SiMn、 35CrMo、42Mn2V等； ②中淬透性调质钢，如40CrNi、42CrMo、 40CrMn、 30CrMnSi等； ③高淬透性调质钢，如40CiNiMo、37CrNi3、 40CrMnMo等。
提高非调质钢韧性的途径
提高钢的洁净度与夹杂物变形处理 降碳、提锰 改变显微组织 晶粒细化及形成晶内铁素体
热加工韧化
锻后冷却工艺的控制与改进 锻后正火
四
调质钢的特点
含碳0.25％～0.5％碳素钢或低合金钢和中合金钢，经调质处
理后，钢的强度、塑性及韧性有良好的配合,金相组织是回 火索氏体。
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。
影响非调质钢韧性的因素:
化学成分:随着钢中碳含量增加，将使铁素体的量减
少，珠光体的量增加，冲击韧性明显降低，韧脆转 变温度升高。
晶粒尺寸:细化晶粒有利于钢的强度韧性的提高。 显微组织:以下几种手段都可以提高非调质钢的韧性：
增加铁素体的体积分数；使铁素体细小、弥散分布； 减小珠光体片层间距；珠光体形态层渗碳体无序分 布颗粒状。 夹杂物:减少夹杂物总量，并改变夹杂物的形状、尺寸 有利于提高非调质钢的韧性。
ห้องสมุดไป่ตู้
低淬透性调钢
这类钢的淬透性较低，通常只用于制造一般尺寸 的重要零件。
轴
连杆
中淬透性调质钢
主要用于制造截面较大的零件，例如曲轴、连杆等。
35CrMo、40CrMn等钢可用于500℃以下的较高温 度下服役的零件如汽轮机转子、叶轮等。
汽轮机转子
叶轮、转子
高淬透性调质钢
主要用于制造大截面、重载荷的重要零件，如航空发
合金元素对非调质钢的作用
非调质钢中的合金元素可以分为两类：
影响相变的合金元素，如Mn、Mo、Cr 等，通过
降低相变温度，细化晶粒，并细化相变过程中或相 变后析出的微合金碳氮物；
形成碳化物和氮化物的微合金化元素，如V、Nb、
Ti。
N：主要是加强沉淀强化及细化晶粒。N 与V、Nb、
调质钢与非调质钢
——料111班
目
录
调质钢与非调质钢的概述
合金元素与机械性能
调质钢的淬透性原则与非调质钢的强韧性 调制与非调制钢的特点
一
调质钢
一般用这类钢制作的零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； 机械零件结构钢在淬火高温回火（调制处理）后具 有良好的综合机械性能，有较高的强度，良好的塑 性和韧性。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。
（1）保证钢有足够的淬透性；
（2）提高回火稳定性，改善回火索氏体的韧度。
调质钢所具有的综合力学性能，首先要求调质钢 有足够的淬透性，发挥强化作用的主要是碳。 如要求较高强度，则含碳量取上限，常用的合金元 素有Cr、Mn、Mo、V、Si、Ni、B等。
合金元素对调质钢的影响
Mn：能大为提高钢的淬透性，但容易使钢有过热
避免了调质过程中因工件畸变、开裂而产生废品的风
险，提高了成品率； 非调质钢的规格效应较小，其强度和硬度沿零件截面 的分布较均匀，提高了零件的整体强度； 良好的切削性能和表面强化性能； 节省了热处理及相关工序的材料消耗，节能减排，并 减少了污染，已有“绿色钢材”之称； 省去了校直工序，避免了校直过程中产生的废品； 缩短了生产周期，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。
非调质钢
是一种通过微合金化，将轧制(或锻造)与热处理结
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。 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
合金元素对调质钢的作用
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。
非调质钢的特点
动机轴、汽轮机主轴、叶轮等。
某军舰汽轮机主轴
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 制或锻造工艺下，碳（氮）化物不但在铁素体中析 出，而且在珠光体的铁素体中也有沉淀析出。 其中，V对沉淀析出强化作用最大，是主要的微合 量元素。
Ti 等合金元素形成稳定的间隙相，产生弥散强化 效果，提高钢的强度；有效阻碍奥氏体晶粒粗化， 得到细小的铁素体晶粒，有利于提高钢的韧性。 Mn：是扩大A 区域的元素，通过钢中Mn 的含量， 控制碳的含量，能有效地改善钢的韧性。 Si：非调质钢中加入0.5～0.7%的Si 有利于改善钢 的韧性，高于0.7%时，则强度增加，韧性下降。 V：是主要的微合金化元素，主要通过形成V(C， N)来影响钢的组织和性能。在钢中钒的添加量一 般控制在0.08%～0.13%，钒含量超过0.15%，其 韧性则降低很多。 Nb：要求高的奥氏体化温度，能有效抑制奥氏体 晶粒尺寸的长大，推迟奥氏体再结晶，有强烈细化 晶粒的作用。