调制钢与非调制钢
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。
调制钢与非调制钢
05
结论
调制钢与非调制钢的优缺点总结
良好的机械性能
经过热处理调质的调制钢，具有较高 的强度、韧性和耐磨性，适用于需要 承受高负荷和冲击的场合。
良好的工艺性能
调制钢具有良好的可加工性和焊接性 能，便于进行切割、弯曲、焊接等加 工操作。
调制钢与非调制钢的优缺点总结
• 良好的耐腐蚀性：调制钢经过表面处理，如喷涂、镀锌等， 可以提高其耐腐蚀性能。
建筑结构
机械零件
用于制造需要承受较大载荷的机械零 件，如齿轮、轴等。
பைடு நூலகம்
用于制造钢筋、角钢等建筑结构件。
04
调制钢与非调制钢的比较
性能比较
调制钢的强度和韧性更高
01
经过调制处理，调制钢的强度和韧性得到显著提高，使其更适
合于承受复杂应力条件和冲击载荷。
非调制钢的塑性和延展性较好
02
非调制钢在塑性和延展性方面表现较好，易于进行弯曲、拉伸
调制钢的制造过程
冶炼
采用电炉或转炉进行冶炼，去 除杂质和有害元素，保证钢的
纯净度。
轧制
将冶炼后的钢液浇注成钢锭，再 经过轧制加工，使钢材的晶粒结 构更加致密，提高其力学性能。
热处理
将轧制后的钢材进行加热、保 温和冷却等处理，以获得所需 的组织和性能。
表面处理
根据需要，对调制钢进行表面涂 层、渗碳、氮化等处理，进一步
03
非调制钢
定义与特性
定义
非调制钢是指未经调制处理（如淬火、回火等）的钢材。
特性
非调制钢通常具有较高的强度和硬度，但韧性相对较低。
非调制钢的制造过程
炼钢
通过高炉或电弧炉炼制出 钢水。
连铸
将钢水注入连铸机，形成 钢坯。
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。
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,
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
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。
调质处理的作用
所谓调质钢,一般是指含碳量在0.3-0.6%的中碳钢.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,人们往往使用调制处理来达到这个目的,所以人们习惯上就把这一类钢称作调质钢.钢材的调质处理是热处理的一种工艺,是指钢材在淬火后加高温回火.目的是使调质后的零件具有优良的综合机械性能.关于调制处理工艺的加温时间保温时间冷却速度冷却介质等,要看具体的材料,具体零件的技术要求来决定,你如果有兴趣的话可以参阅有关技术书籍.中碳钢的碳含量一般在不同直径45号钢淬火后沿截面的硬度分布0.25%～0.5%之间,从热处理角度讲,把中碳钢常称为调质钢。
调质通常指淬火＋高温回火，以获得回火索氏体的热处理工艺。
一般用于重要的结构零件,比如各种传动轴等,可以使零件具有很高的综合机械性能,在保持高强度的同时又具有很好的塑性和韧性.通常把进行调质处理的钢称为调质钢,一般都是中碳钢(C%:0.25~~~0.5%),当然为提高其淬透性钢的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面热处理等方法。
其中回火又包括调质处理和时效处理。
钢的回火：将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。
其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。
回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。
回火多与淬火、正火配合使用。
调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。
高温回火是指在500-6 50℃之间进行回火。
调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。
调质处理后得到回火索氏体。
回火索氏体(tempered sorbite)是马氏体于回火时形成的，在在光学金相显微镜下放大500~600倍以上才能分辨出来，其为铁素体基体内分布着碳化物（包括渗碳体）球粒的复合组织。
它也是马氏体的一种回火组织，是铁素体与粒状碳化物的混合物。
调质钢与非调质钢的对比教学
一
、
引 言
三 种 材 料 对 比介 绍 。
随 着 现 代科 学 技 术 和 工 程 应 用 的 发 展 ， 机 械 运 对
二 、 能 、 用 情 况 对 比 性 应
目前 ， 内许 多生 活 用 机 械 及 拖 拉 机 厂 已相 继 用 国 易切 削 非调 钢 代 替 调 质 钢 （ 各 类 机 床 中 替 代 情 况 较 在
（ Ｃｈａ ｇ ｈ ｃ ｉ ａ ｎｉ ｇ ｓ ｈ ｏ ， ｎ ｓ ａ Ｔｅ ｈｎ ｃ Ｔｒ ｉ ｎ ｃ ｏ ｌ Ｃｈａ ｓ ａ ４ ０ ０７， ｎｇ ｈ １ ０ Ｃｈｉ ａ） ｎ
Ａｂｓ ｒ ｃ Ｂｙ ｃ ｍ ｐ ｉｏｎｂｅｗｅ ｎｈａ ｄ ｎ ｄ ８．ｅ ｅ ｅ ｔ ｅ ｎ Ｕ ａ ｉｙ ｎ ｎ—ｈ ｒ ｎ ｄ＆． ｅ ｐ ｒ ｄ ｓｅ ｌｔ ｓｐ ｅ ｌｕｓｒ ｅ ｈ ｔ ａ ｔ： ｏ ａｒｓ ｔ ｅ ｒ ｅ ｅ ，ｔ ｍｐ ｒ ｄｓ ｅ ｌ ｄ Ｃ ｔｅ ｓｌ ｏ ’ ａ ａ ｄｅ ｅ ｔｍ ｅ ｅ ｔｅ 。ｈｉ ａｐ ｒｉｌ ｔａｔｓｔ ｅ
Ｍ ａ ｃ ２０ ｒ ｈ， ０２
调 质 钢 与 非 调 质 钢 的 对 比 教 学
刘 清
（ 沙 市 机 械 技 工 学 校 湖 南 长 沙 长 ４０ ０ ） １０ ７
［ 摘 要 ］ 通过对 调质 钢与 非调质 钢的 对 比 。 说 明了 ４ 、０ ｒ 明确 ５钢 ４Ｃ 钢及 ＹＦ ０ Ｖ 钢 的力 学性 能和 应 用情 况 。通过 ＹＦ ０ Ｖ ４Ｍｎ ４ Ｍｎ
Ｋ ｅ ｒｄ ｈ ｒ ｎｅ ＆ ｔ ｍ ｐ ｒ ｄ ｓ ｅ ｌ ， ｔｅ ； ０ ｔｅ 。ｕｔｅ ｓｌ ｏ —ｈ ｒ ｎ ｄ ＆ ｔ ｍ ｐ ｒ ｄ ｓ ｅ ｌＹＦ４ Ｍ ｎ ｙ ｗｏ ｓ： ａ ｄｅ ｄ ｅ ｅ ｅ ｔｅ ； ５ ｓｅ ｌ ４ Ｃｒｓｅ ｌｃ ａ ｉｙ ｎ ｎ １ ａ ｄｅ ｅ ｅ ｅｅ ｔｅ； ０ Ｖ
非调质钢金相组织评级
非调质钢金相组织评级【原创实用版】目录1.引言2.非调质钢的概念和分类3.金相组织评级的意义和方法4.非调质钢金相组织评级的流程5.非调质钢金相组织评级的应用6.结论正文一、引言随着工业的发展，非调质钢因其高强度、高韧性和耐磨性等优点，在各个领域得到了广泛应用。
为了保证非调质钢的性能和使用寿命，对其金相组织进行评级至关重要。
本文将对非调质钢金相组织评级进行详细介绍。
二、非调质钢的概念和分类非调质钢是指在热处理过程中，不进行调质处理的钢材。
其主要特点是在保持高强度的同时，具有较好的韧性。
非调质钢主要分为两类：一类是高强度非调质钢，另一类是耐磨非调质钢。
三、金相组织评级的意义和方法金相组织评级是通过对金属材料的金相组织进行观察和分析，对其性能进行评价的一种方法。
金相组织评级的意义主要体现在以下几个方面：1) 判断材料的质量；2) 预测材料的性能和使用寿命；3) 指导材料的热处理工艺。
金相组织评级的方法主要包括：1) 显微观察法；2) X 射线衍射法；3) 电子显微镜法等。
四、非调质钢金相组织评级的流程非调质钢金相组织评级的流程主要包括以下几个步骤：1.制备试样：从非调质钢中选取一定数量的试样，进行加工和制备。
2.热处理：对试样进行规定的热处理工艺，如退火、正火等。
3.显微观察：使用显微镜对试样的金相组织进行观察，记录组织形态、大小、分布等特征。
4.分级：根据观察结果，对金相组织进行评级。
5.分析：对金相组织评级结果进行分析，判断材料的性能和使用寿命。
五、非调质钢金相组织评级的应用非调质钢金相组织评级在实际应用中具有重要意义。
通过对金相组织的评级，可以指导非调质钢的生产、加工和使用，确保其在各个领域的性能和寿命。
六、结论非调质钢金相组织评级是评价非调质钢性能的重要手段。
调质钢2
调质钢是指经过调质处理（淬火＋高温回火）后使用的碳素结构钢和合金结构钢，经调质处理后得到回火索氏体组织，具有较高的强度和良好的塑韧性，小的缺口敏感性，即具有良好的综合力学性能。调质钢属于中碳钢，是机械制造中最常用的一类钢，品种繁多，应用广泛，根据需要，可以选用具有不同淬透性的碳素钢或合金钢。调质钢常用于制造汽车、拖拉机、机床及其它机械上要求具有良好综合力学性能的重要零件，如柴油机连杆螺栓、汽车底盘上的半轴及机床主轴等。 一、化学成分 一般调质钢碳含量介于Wc0.25~0.50%之间，碳含量过低不易淬硬，从而在回火后不能达到所需的硬度，若碳含量过高，则韧性不足。由于钢中的合金元素具有强化作用，相当于增加了钢的碳含量，如40Cr相当于45钢的碳含量。合金调质钢中的主要添加元素有Cr、Ni、Mn、Si等，它们大都溶入铁素体，使铁素体得到强化，并增加了钢的淬透性，淬透性是调质钢的一个重要性能指标。其次如Mo、V、Al、B等合金元素，含量一般较少。Mo的主要作用是防止高温回火时发生第二类回火脆性；V的作用是阻止奥氏体晶粒长大；Al的作用是在渗氮时能加速合金调质钢的渗氮过程，强化渗氮效果；钢中加入微量的B（0.001~0.004%）能显著增加钢的淬透性，其对淬透性的作用大约相当于WCr0.3％或WMo0.2％。B是我国的富有元素，因此B钢是很有发展前途的。 二、热处理特点 调质钢的热处理可分为两种： 1．预备热处理 合金调质钢的预备热处理根据其化学成分和组织特点分为退火、正火或正火＋高温回火。 对于合金元素含量较少的钢，调质前常进行正火处理，正火后组织为索氏体；对于合金元素较多的钢，可采用退火或正火＋高温回火。因为正火后组织可能为马氏体，硬度较高，不利于切削加工，故正火后应进行高温回火（650~700℃），使其硬度降至200HBS。 2．调质处理 是使机械零件达到设计要求的关键。淬透性的大小直接影响钢的最终力学性能。 调质钢热处理的第一步工序是淬火，淬火温度必须按照规定的温度加热（具体加热温度的高低要根据钢的成分来确定），淬火介质应根据零件尺寸大小和钢的淬透性高低来选择，除碳钢外一般合金调质钢都在油中淬火，对合金元素含量较高或淬透性特别好的钢件，空冷就可淬得马氏体组织。 处于淬火状态的钢，内应力较大且较脆，不能直接使用，必须进行第二步热处理工序——回火，其目的是消除内应力，增加韧性，调整强度，获得良好的综合力学性能。调质钢零件一般采用500~650℃回火，具体回火温度应根据钢的成分及对性能的要求而定。通过调节不同的回火温度可以得到不同的硬度和最终性能。为了抑制某些合金调质钢（含有Cr、Mn、Ni等元素）回火时慢冷造成的第二类回火脆性，回火后一般要快冷（油冷）。但对大截面的零件，中心部分难以达到快冷的目的，为了防止回火脆性应采用含有Mo、W等元素的调质钢，其适宜含量为：WMo0.15~0.30%之间，WW0.8~1.2%之间。 调质钢零件，除要求具有良好的综合力学性能外，往往还要求表层有良好的耐磨性。这时，经调质处理后的零件还应进行感应加热表面淬火。如果对耐磨性要求极高，则需要选用专门的调质钢进行专门的化学热处理，如选用38CrMoAlA钢进行表面氮化处理。 三、常用调质钢的性能特点及应用 40、45钢等中碳钢经调制热处理后，力学性能不高，只适用于制造尺寸较小、载荷较轻的零件，合金调质钢则可用于尺寸较大、载荷较重的零件。由表6-1可见，40CrNiMo、42CrMo钢的综合力学性能较好，尤其是强度较高，比相同碳含量的碳素调质钢约高30%左右。常用的合金调质钢通常包括三种系列： 1．Mn钢、Mn-B钢 这类钢中主要合金元素Mn的作用是强化铁素体和增加淬透性，这类钢可以代替40Cr，制造截面小于50mm的零件。Si-Mn钢的强度较好，但韧性和塑性较差，退火后硬度偏高，切削加工困难的问题还有待解决。 2．Cr钢、Cr-Mo钢、Cr-V钢、Cr-Mn钢 Cr钢中最常用的钢种是40Cr，Cr的加入主要是增加淬透性，强度有所提高，对塑性、韧性影响不大。Cr-Mo钢、Cr-V钢是在40Cr钢基础上发展起来的，35CrMo、42CrMo、40CrV钢中的Mo、V不仅增加淬透性，而且还能细化组织，防止第二类回火脆性，提高钢的塑性和韧性。Cr-Mn钢中加入Cr、Mn两种元素，能更好的提高钢的淬透性和强度，但这类钢有回火脆性和过热倾向，因此常在钢中加入Ti或Mo成为40CrMnTi或40CrMnMo钢，但韧性较差。 3．Cr-Ni钢、Cr-Ni-Mo钢 钢中同时加入Cr和Ni元素，可获得更好的力学性能，高的强度，塑性和韧性，同时也有很好的淬透性，但Cr-Ni钢有回火脆性，25Cr2Ni4WA和35CrNi3MoA钢具有十分良好的力学性能，可用作大截面零件，但这类钢中Cr、Ni元素较多（我国缺Ni）现在常用40CrMnMoVB钢代替35CrNi3MoA钢制造大截面零件。 40Cr钢是合金调质钢中最常用的钢种。下面就以40Cr钢制造的拖拉机连杆螺栓为例，说明其热处理工艺方法的选定和工艺路线的安排。 连杆螺栓是发动机中一个重要的连接零件，在工作时它承受冲击性的周期变化的拉应力和装配时的预应力。在发动机工作中，连杆螺栓若是发生断裂，则会引起严重事故，因此要求它应具有足够的强度、冲击韧性和抗疲劳能力。为满足上述综合力学性能的要求，确定40Cr钢制造连杆螺栓的热处理工艺。 连杆螺栓的生产工艺路线如下： 下料→锻造→退火（或正火）→机加工（粗）→调质→机加工（精）→装配 作为预先热处理的退火（或正火），其主要目的是为了改善锻造组织，细化晶粒，获得合适硬度，温度840±10℃，油冷，获得马氏体组织； 高温回火：加热温度525±25℃，水冷（防止第二类回火脆性）。 经调质热处理后金相组织应为回火索氏体，不允许有块状铁素体出现，否则会降低强度和韧性，其硬度大约为30~38HRC（263~322HBS）。 必须指出，凡要求调质零件硬度较高者（如平均硬度大于285HBS），可先进行粗加工，然后再调质。对精度要求高的零件，调质后还需进行精加工。对调质零件硬度要求较低者（一般为170~230HBS，最高平均硬度不超过285HBS），可采用“锻造→调质→机加工”工艺方案，此方案中调质工序与热加工紧紧相连，以便推广锻热淬火（又呈高温形变热处理），即在锻造时控制锻造温度，锻后利用锻造余热进行淬火。锻热淬火不仅简化工序，节约工时，降低成本，还可提高调质钢的强韧性，这是由于回火后容易得到均匀的回火索氏体并且提高了回火稳定性所致。
45钢调质 铁素体 奥氏体
45钢调质铁素体奥氏体
45钢是一种常见的调质钢，通常用于制造机械零件和工具。
它的主要特点是具有良好的强度和韧性，适用于要求较高的机械性能的场合。
调质钢的组织主要包括铁素体和奥氏体。
铁素体是一种组织稳定的钢铁晶体结构，具有良好的塑性和韧性，但强度较低。
在45钢中，铁素体的存在有助于提高钢的韧性，使其具有较好的冲击吸收能力和断裂韧性。
奥氏体是另一种钢铁晶体结构，具有较高的硬度和强度，但脆性也较大。
在45钢中，适量的奥氏体可以提高钢的强度和硬度，但过多的奥氏体会降低钢的韧性。
因此，45钢调质后的组织主要由适量的铁素体和奥氏体组成，使其在强度、硬度和韧性之间取得平衡。
这种组织使得45钢具有较高的综合机械性能，适用于承受较大载荷和冲击负荷的工程零件制造。
调质处理可以通过控制热处理工艺来获得理想的组织，从而满足特定工程要求。
不锈钢调质标准和45钢的区别
不锈钢调质标准和45钢在以下四个方面存在区别：
1.含义不同：45钢是GB中的叫法，也叫“油钢”。
不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢。
2.化学成分不同：不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低，因此，大多数不锈钢的含碳量均较低，最大不超过1.2%，有些钢的ωc（含碳量）甚至
低于0.03%（如00Cr12）。
不锈钢中的主要合金元素是Cr（铬），只有当Cr含量达到一定值时，钢材有耐蚀性。
因此，不锈钢一般Cr（铬）含量至少为
10.5%。
不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu等元素。
而45号钢主要的化学成分有铁、碳、硅、锰、硫、磷。
3.结构不同：45号钢的屈服点（σs）为355MPa，断裂点（σb）为500MPa，延伸率（%）16，断面收缩率（%）40，冲击功（Ak）（J）
39。
不锈钢的屈服强度（N/mm2）≥205，抗拉强度≥520，延伸率（%）≥40，硬度HB ≤187 HRB≤90 HV ≤220。
4.应用不同：45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能较好。
这是一种中碳钢，价格比较适中，经过调质处理后具有良好的综合机械性能。
不锈钢广泛用于建筑、化工、医疗、食品等领域。
它们具有良好的耐腐蚀性、美观性和卫生性。
总的来说，不锈钢调质标准和45钢在含义、化学成分、结构以及应用方面存在区别。
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。
53机械结构用钢
结合，才能充分发挥微合金化元素的作用，才能达到最佳的强 韧化效果。对于轧制(锻制)并经切削加工后使用的非调质钢来说， 轧制(锻制)工艺将决定零件的最终性能。
6. 微合金化非调质钢
非调质钢的性能特点
i力学性能
可具有与碳素及合金结构钢调质后一样强度。虽然其韧性稍
高强螺栓
柴油机连杆
曲轴
齿轮
轴套类
调质件 （螺杆）
柴油机凸轮轴
破碎机主轴
轮盘类（轮辐，齿轮，键槽等）
2. 化学成分特点
（1）中碳
（2）合金化原则 主加元素：Cr、Ni、Mn、Si及微量B等， 主要作用为提高淬透性，强化F；
辅加元素：W、Mo、V、Ti等，主要作用为细化晶粒、进一步 提高钢的淬透性，W、Mo还起着防止第二类回火脆性作用。
6. 微合金化非调质钢
我国已在多种型号的汽车曲轴、连杆上成功应用微合金非调质钢，例如 我国一气CA15型汽车发动机曲轴采用非调质钢YF45V代替原45钢正火或 调质，其力学性能（如表5-910所示）符合CA15曲轴产品要求。中碳微 合金非调质钢的开发应用有着广阔的发展前景。
表5-11 非调质钢与调质钢力学性能的对比
6. 微合金化非调质钢
非调质钢的组织特征
非调质钢的组织主要是： 铁素体(F)＋珠光体（P）+弥散析出的
碳化物（K） 强化的主要作用是细化组织和相间沉淀析
出。
6. 微合金化非调质钢
晶内析出F型非调质钢，是近年来新开发的一种高强高韧性非调质
钢。针对一般非调质钢的韧性偏低，采用适当增加S含量（w(S)约 0.06%），可使A晶粒细化，在1200℃高温下，晶粒度可达5级，韧性提 高。而当细小MnS和TiN同时存在时，其复合效应可使A晶粒在1200℃以 上仍维持6级。其原因在于，一方面MnS和TiN在高温下溶解度小，可有效 阻止晶粒长大；另一方面在钢冷却过程中，MnS粒子上有VN、TiN析出， 并以此作为F的形核核心，促进了晶内F（Inter-granular Ferrite，IGF） 的形成，有效细化晶粒，由此发展了高强高韧新型F-P非调质钢。IGF钢中 的先共析F大量、细小地在A晶粒内部析出，起到分割原A晶粒，细化组织
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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
“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。
五、常用调质钢的成分、热处理、 机械性能和用途
表1
钢号 C
主要化学成分（%）
Mn
Si
Cr
Ni
45
0.420.50
0.500.80
0.170.37
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。
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
• 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。
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；
F40MnV
C 0.32-0.39 O.37-O.44 O.42-O.49 0.32-0.39 O.37-0.44 O.42-O.49 O.42-O.49
0.32-0.39
O.37-0.40
Si 0.200.40
O．30O．60
1.001.50
化学成分(质量分数)(％)
Mn
S
P
O．60 ～ 1.00
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，如航空发动机轴、汽轮机主轴、 叶轮等。
• 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。
40Cr
0.370.45
0.500.80
0.200.40
0.801.10
30CrMnSi
0.270.34
0.801.10
0.901.20
0.801.10
40CrNiMo
0.370.44
0.500.80
0.200.40
0.800.90
1.251.75
Mo
0.150.25
用途
主轴、 齿轮
重要轴 类、重 要齿轮
高速 轮轴
航空 发动机 机轴
表2 常用调质钢的热处理和机械性能
钢号
淬火 ℃
热处理
回火 ℃
毛坯 尺寸
mm
45
850水
600空
≤10
40Cr
850油
500油
≤25
30CrMnSi 880油
520油
≤25
40CrNiMo 850油
600油
≤30
σb MPa
≥650 ≥1000 ≥1100 ≥1100
机械性能
• 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。
猛。
二 合金元素对调质钢的作用
• （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
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、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。
抗拉强度 ób/MPa
590 640 685 735 785 835 710 760 810 685 785 785
屈服点Ós/MPa
390 420 440 460 490 510 440 470 490 440 490 490
伸长率δ5(％)
≥ 18 16 15 17 15 13 15 13 12 15 15 15
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。
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
σs
δ5
Ψ
MPa
%
%
≥350
≥17 ≥38
≥800
≥9
≥45
≥900
≥10 ≥45
≥900
≥12 ≥55
αk J.cm
≥45 ≥60 ≥50 ≥100
3.1 调质钢
表3 非调质机械结构钢的牌号和化学成分
牌号
YF35V YF40V YF45V YF35MnV YF40MnV YF45MnV F45V F35MnVN
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。
• 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。
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。
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
• 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。