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

调质后硬度与疲劳极限的关系不同。硬度在35HRC以下时疲劳极限和硬度成直线关系，疲劳极限的波动范围为130MPa。硬度超过35HRC时，疲劳极限的波动范围变宽。如硬度为55HRC时，疲劳极限的波动范围达380MPa。

2．调质零件硬度的确定

零件的淬透情况相同时，调质后的硬度即可反映零件的屈服强度与抗拉强度，因此零件图纸和技术条件一般只规定硬度数值。只有很重要的零件才规定其他力学性能指标。

调质零件硬度的确定，必须考虑到制造工艺的要求和使用时的载荷条件。从制造工艺考虑，希望零件在毛坯状态调质，而后进行切削加工和装配。这样零件热处理时产生的变形和脱碳在以后的切削加工中加以消除。但是采用这种制造程序的零件，其硬度不能过高，一般不超过300HB，个别的不超过350HB，否则对切削加工不利。要求硬度更高的零件(如有的汽车半轴要求硬度为341～415HB)，只能先切削加工，然后再进行调质处理，这时零件加热时应防止脱碳和变形，有时热处理后要增加校直工序。小批量或单件生产的零件，切削加工所允许的硬度可以适当提高。

确定调质零件硬度时还必须考虑到生产的特点，小批单件生产的产品，不同零件可以选定不同的硬度，大批量流水生产的工厂希望大部分零件的硬度范围一致或固定在几个硬度范围内，这对组织热处理生产有很大的方便。

从零件使用角度考虑，确定调质零件的硬度时要注意到零件的工作条件和零件的形状。一般的讲，硬度值高，抗拉强度、屈服强度和光滑样品的疲劳强度都高，但是塑性指标降低，脆性破坏倾向和应力集中的敏感性增加，因此，当零件上有起应力集中作用的缺口(花键、槽或断面变化大)时，为使应力分布均匀、减少应力集中现象，这时较低的硬度反而可以获得较高的疲劳性能。

应用

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。

13、铬锰钼钢：代表钢种40CrMnMo。油淬直径80mm，具有较高的综合机械性能，回火稳定性好。用于制造截面较大的重负荷齿轮及轴类零件。

14、锰钼钒钢：代表钢种30Mn2MoWA。具有良好的淬透性：水淬达到150mm，心部组织为上、下贝氏体加少量马氏体；油淬70mm，心部95%以上的马氏体；良好的低温冲击韧性，低的缺口敏感性及较高的疲劳强度。用于制造80mm以下的重要件。

15、铬锰硅钢：代表钢种30CrMnSiA。水淬40-60mm（95%的马氏体），油淬25-40mm。强度、冲击韧性高，有回火脆性。用于制造高压鼓风机叶片、阀板、离合器摩擦片、轴及齿轮等。

16、铬镍钢：代表钢种40CrNi和45CrNi。水淬达到40mm，油淬

15-25mm；良好的综合机械性能，良好的低温冲击韧性，回火脆性倾向小。