热锻用非调质钢推广应用中的问题与对策
非调质钢的研究材料工程袁峰
非调质钢的研究材料工程袁峰非调质钢的研究摘要：针对目前变形量对非调质钢的强化效应存在一定影响的现象，本项目以非调质钢为研究对象，对其控锻控冷后进行形变处理，进行不同变形量的锻造工艺试验和显微组织观察及力学测试，探讨形变量对非调钢温锻组织及力学性能的影响规律及形变强化机理，旨在丰富非调质钢强化技术手段，也为各行各业使用非调质高强度钢提供一些理论与实践依据。
关键词：非调质；强化机理；力学性能目录前言 (3)1、非调制钢的研究现状 (3)1.1、非调质钢的发展历程 (3)1.2、非调质钢的力学性能 (4)1.3、非调制钢强韧化机理和技术 (5)1.4、影响非调制刚性能的因素 (7)2、非调质钢的研究方向与应用 (7)2.1、非调质钢的研究方向 (7)2.2、非调质钢的生产与应用 (8)3、总结 (8)参考文献 (10)前言从20世纪70年初，由于出现石油危机，对汽车工业用材和工艺产生了强烈的影响，为了降低成本、节约能源，对能否不经过调制处理却可以得同样的性能产生了极大的兴趣，从而促进了不用调质处理的非调质钢的研制与开发。
目前，国外许多汽车制造都在使用非调制钢；国内的汽车制造也在自主开发和应用非调质钢技术,来制备汽车连杆、曲轴、前轴等零件。
采用优良组织、精炼工艺、微合金化技术，使非调质钢的应用范围更加广泛，涉及到建筑、高压输送管道、重型机械等领域[1]。
1非调制钢的研究现状非调制钢是在中碳钢中添加微量合金元素(Nb，Ti，V)，通过控温锻造和冷却，在珠光体和铁素体中弥散析出氮(碳)化合物强化相，使之在锻后不经过调质处理就能得到相似的力学性能的钢种[3]。
微合金非调质钢经热锻后其力学性能可以达到中碳调质钢的水平,从而可以省去了调制工序，简化了生产工艺[4]，它不仅节省能源，缩短生产周期，还可以避免淬火变形及开裂，提高产品质量，具有重要的技术和经济意义[5]。
通过在成分中加入微合金化合金元素形成弥散强化效果，在工艺方面通过严格控制锻造的终锻温度及锻后的冷却速度，得到晶粒细化的铁素体及珠光体组织或铁素体与珠光体和贝氏体组织，从而得到与调质钢热处理后相一致的力学性能，取缔了常规调质钢锻后热处理工序，提高了锻件生产效率，材料利用率，产品合格率[6]。
非调质钢的应用
非调质钢的应用（转载）非调质钢的定义是：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。
非调质钢的强化机制不同于调质强化机制。
析出沉淀强化、细晶强化是非调质钢的主要强化机制。
在轧制温度下，钢中的V、Nb、Ti等合金碳氮化合物较充分溶入奥氏体，使奥氏体充分合金化，在轧、锻冷却过程中析出大量弥散分布的微细合金碳氮化合物，发生沉淀强化以及先共析铁素体呈细小、弥散析出，分割和细化奥氏体晶粒，从而使钢的强度与硬度增加，基体组织显著强化。
非调质钢的性能不仅与冶炼有关，也与后续加工工艺紧密相联。
通过一定的加工处理，非调质钢的良好性能可得到充分发挥，不通过调质处理而具有综合力学性能，这种工艺可称作非调质钢强韧化工艺。
非调质钢强韧化工艺技术的实质是：使用非调质钢制作紧固件，运用热加工并控制其工艺参数，使紧固件获得所需要的力学性能。
应用非调质钢，除了了解其轧制态的力学性能，还必须研究非调质钢强韧化工艺，掌握工艺参数对非调质钢组织和力学性能的影响。
非调质钢的应用，不是简单的钢材“替代”。
非调质钢的经济技术特点：①非调质钢的规格（尺寸）效应较小，其强度和硬度沿零件截面积的分布较均匀，提高了零件的整体强度。
②避免了调质过程中的工件的变形、开裂，而产生废品的风险，提高了成品率。
③减少了高能耗的热处理，节能减排。
④缩短生产周期，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。
⑤良好的切削性能和表面强化性能。
我国的非调质钢应用取得很大的成果。
汽车发动机曲轴、连杆、汽车前桥等零件已经成功应用我国自行开发的铁素体+珠光体、贝氏体、低碳马氏体等非调质钢制作。
汽车车身、车身附件、变速箱总成、驱动桥总成、悬挂减震器、离合器、转向系统中有相当多的零部件的材料为非调质钢。
目前，汽车制造业的非调质钢工艺应用较为普遍，其他行业仅有少量应用。
主要原因是：①与汽车制造业相比，其他行业有行业的特殊性，同种零部件批量小，大小形状千差万别，不容易被归类，尤其是性能要求各异。
非调质钢曲轴锻造工艺探讨
下控冷线温度
300℃左右
2、非调质钢曲轴锻造工艺参数及特点
锻造工艺特点： 锻造加热温度
碳含量↓ 加热温度↑
始锻温度尽量取上限（1100-1150℃）
控冷上线温度取上限（900-1050℃）
控冷速度先快、后慢、再缓冷
3、非调质钢曲轴锻后力学性能及组织
锻造后力学性能：
四缸柴油机曲轴锻后力学性能
位 置 屈服强度 抗拉强度 断后伸长 断面收缩 冲击功
谢谢！
Rm Rp0. 2 A5( %) Z(%)
800- 950MPa 450- 570MPa 10-25 20-39
3、非调质钢曲轴锻后力学性能及组织
曲轴锻造后金相组织： 金相组织 P+F 晶粒度 3-7级
3、非调质钢曲轴锻后力学性能及组织
曲轴锻造后金相组织：
100 ×
500×
4、结论
非调质钢曲轴的锻造工艺参数 主要取决于： 1、非调质钢的化学成份 2、曲轴力学性能技术要求 3、锻造加热设备、锻压成型方式及 吨位 4、锻后控冷设备
≥ 950 10 ≥ ≥ 400
600 -1100
20 ~500
1、国内外非调质钢曲轴用材介绍
第三代非调质钢曲轴用材
38MnVS5钢化学成份和性能
合金 元素
C
MP
% Sn
%
i
%
%
S
C N V Rp0. Rm
AZ
%r i
%2
MP 5
%
%%
MP a
%
a
R-1 MPa
化 学 0 0 1. m 0. 0 ≤ 0
Rp0.2 Rm
率
率
aK
(MPa) (MPa) A5(%) Z(%) (J/cm2)
微合金非调质钢的发展及现状
微合金非调质钢的发展及现状刘瑞宁1，2，王福明1，李强2(11北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083；21石家庄钢铁公司技术中心，河北石家庄050031)摘要:介绍了微合金非调质钢的发展及其应用现状，开发微合金非调质钢符合钢铁产业发展政策和石钢公司的“边缘-精进”战略。
关键词:微合金；非调质钢；发展；应用1前言石家庄钢铁有限责任公司是中国汽车用钢(棒材)专业化生产企业，现年产钢能力近260万t，产品结构以优质碳素结构钢、合金结构钢、齿轮钢、轴承钢等五大系列汽车用钢(棒材规格为Φ14～180mm)为主，其热轧汽车棒材主要供锻造厂锻造成汽车零配件(如汽车前桥、半轴、转向节、发动机曲轴、连杆等)。
微合金非调质钢是一种理想的节约能源、节约资源的经济型新材料，符合钢铁产业发展政策要求，其用途十分广泛:凡是加工过程中需要调质的钢(如45，40Cr等)均可用非调质钢替代；省略调质工序，可省去占调质钢生产总成本6%的热处理(淬火+高温回火)费用，德国人估计用49MnVS3非调质钢代替调质钢做连杆可节约总成本的38%。
日本爱知公司分析，微合金非调质钢因省略调质处理这一工序，就可使热锻产品的成本降低18%[1]。
2微合金非调质钢的发展微合金非调质钢强化机理不同于调质钢。
调质钢是将轧、锻后钢材重新加热淬火再经高温回火获得所需组织性能。
而微合金非调质钢是在轧制温度下，使钢中V，Nb，Ti等合金碳氮化合物较充分溶入奥氏体，使奥氏体充分合金化，在轧、锻冷却过程中析出大量微细弥散分布的合金碳氮化合物，并发生沉淀强化及先共析铁素体呈细、小、弥散析出，分割和细化奥氏体晶粒使钢的强度与硬度增加，基体组织显著强化。
为此，获得相当调质钢经调质处理后的综合力学性能，由于省去了调质处理工序，因此称之为微合金非调质钢。
2.1国外微合金非调质钢的开发及应用20世纪60年代发展起来的微合金化技术为非调质钢的产生提供了理论和生产基础，70年代初期发生的能源危机直接促成非调质钢的出现及发展。
科技成果——非调质钢中非金属夹杂物控制关键技术
科技成果——非调质钢中非金属夹杂物控制关键技术技术开发单位北京科技大学所属领域钢铁冶金成果简介非调质钢作为高效节能环保型钢材在世界范围内发展迅速。
它是指经过精密锻造或热轧并控制冷却后就可以达到调质钢才能得到综合性能的一类钢，由于在使用过程中可以省掉调质工序而得名。
由于其具有节省能源、材料、减少淬火变形开裂、工艺简单等优点，目前备受世界各国的关注，得到迅速发展和使用，使用量日益增大，广泛用于诸如汽车连杆、曲轴、转向节轴、驱动轴、前桥等零件和结构件，是汽车用钢的典型代表。
非调质钢属于合金结构钢，为了保证合金结构钢所制零件的使用寿命，对其洁净度有严格的要求，非调质钢可以采用各种方式进行冶炼，但其对洁净度的要求，只能比合金结构钢更高，而且非调质钢属于微合金钢，要发挥合金元素的作用，其钢液必须是满足一定的洁净度的。
因此，开发非调质钢中非金属夹杂物控制关键技术及其重要。
（1）非调质钢中夹杂物成分控制技术。
将不同工序夹杂物成分求平均值，观察夹杂物在全流程的变化趋势。
从Al2O3-SiO2-MnO三元相图可以看出，夹杂物中主要成分是Al2O3和MnO。
随着冶炼进行，夹杂物中MnO含量变化不大；夹杂物中SiO2含量比较稳定，在10%左右，VD破真空后夹杂物中SiO2含量有所升高，其余工序几乎没有变化。
夹杂物平均成分在Al2O3-MgO-CaO2三元相图变化表明，钢中夹杂物中MgO含量较低，约在10%以下，冶炼过程中没有明显变化，VD 真空处理后，由于渣线对耐火材料的侵蚀，导致出现部分高MgO含量的夹杂物，而良好的渣吸附作用使夹杂物中MgO含量没有明显变化；夹杂物中CaO含量在冶炼过程中有先升高，后降低的趋势。
夹杂物平均成分在Al2O3-SiO2-CaO三元相图变化表明，冶炼过程中SiO2含量稳定；夹杂物中CaO含量在LF进站时较低，经过LF精炼后，夹杂物从Al2O3-MnO为主要成分，转变为Al2O3-MnO–CaO；VD 真空精炼对夹杂物成分影响不大，但增S操作后，夹杂物中CaO含量明显降低，可能是由于生产CaS的缘故；连铸过程由于二次氧化，使夹杂物中Al2O3含量上升，夹杂物CaO含量有所下降。
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。
48MnV非调质钢冶炼工艺的研究与应用的开题报告
48MnV非调质钢冶炼工艺的研究与应用的开题报告一、选题背景48MnV非调质钢是一种低合金高强度钢，具有良好的可焊性、可锻性和高度的强度和韧性。
它被广泛应用于机械制造、汽车制造、建筑结构、航空航天等领域。
然而，由于该钢种具有不便于热处理的特点，从而导致生产过程中存在难度。
因此，如何在不进行调质处理的情况下，实现48MnV非调质钢的优质生产以及钢材产品的质量提升，成为一个迫切需要解决的问题。
二、研究目的和意义本研究旨在探究48MnV非调质钢的冶炼工艺，通过优化工艺参数及添加适当的合金元素，达到提高钢材强度、韧性和可焊性的目的，从而实现钢材生产的质量提升。
此外，研究成果还将为相关行业提供生产参考和技术支持，有效推动和促进相关行业的发展。
三、研究内容和方法研究内容主要包括以下三个方面：1、优化工艺参数通过对48MnV非调质钢的工艺流程进行优化，包括炉温、保温时间等方面，以提高材料的强度和韧性。
2、添加合金元素通过添加合适的合金元素，改善48MnV非调质钢的力学性能和可焊性能。
3、技术应用研究通过实验室测试，并将所研究的技术应用到钢厂的生产实践中，分析实验结果及工艺参数的优化效应，验证所优化后的工艺流程及合金含量对产品性能的影响。
研究方法主要包括物理化学测试、金相分析、力学性能测试等常规分析方法和相关实验室测试方法，以及在生产实践中进行的实验验证和评估。
四、预期成果本研究预计能够提出一种优化的非调质钢冶炼工艺，并得出优化工艺参数的最佳组合方案，以此来提高48MnV非调质钢的力学性能和可焊性能。
同时，根据实验结果和生产实践的评估，结合相应的理论分析，提出了相关行业可参考的钢铁生产技术和经验。
浅谈锻造过程中常见问题及解决对策
浅谈锻造过程中常见问题及解决对策浅谈锻造过程中常见问题及解决对策【摘要】：本文主要结合作者自身的多年工作经验，分析了锻造过程中常见的问题以及对应的解决措施，望对锻造行业工作者具有借鉴作用。
【关键词】：锻造；过程；问题；对策1.锻造操作的技巧和体会1.1“铜铁不同炉”的分析及解决方法铁匠行里的规矩“铜铁不同炉”是什么道理呢？例如，在煤气炉里加热一种小型模锻件，材质为40#钢碳，锻后表面有一些龟裂，经金相观察表明，裂纹是沿晶界扩展的，在晶界上出现了淡黄色的普碳，铜异相-铜相。
这就是“铜脆”现象，其实质是渗铜。
经了解，该加热炉加热过铜坯料。
如果在炉内加热铜，因氧化作用会造成氧化铜。
不清除炉内的氧化铜屑，再用同一个炉子去加热钢，氧化铜就可能在高温下还原成熔融状态的铜，渗透到钢的表面，沿奥氏体晶界扩展开。
因为铜的强度和熔点都比钢低很多，所以铜的渗扩消弱了钢晶粒间的联系，使被加热的钢在锻造时出现裂纹或报废，故有“铜铁不同炉”的说法。
如何消除此现象呢？笔者建议两种方法：（1）加热铜时，在炉底放置一铁皮，加热后抽走，易清理。
（2）在加热铜后的炉膛内撒一层食盐（NaCl），待食盐与铜发生反应挥发后，即可使用。
1.2简便快捷的坯料计算从事锻造专业，计算坯料是一项基本工作。
现在算料有人用金属盘，大部分人用计算器（用计算器先是算出体积，再乘以密度，然后数位数，较麻烦、易出错。
笔者是这样简便快捷计算的：G圆＝6.165d2H.其中：d-直径，cm；H-高度，mm；G-质量，kg。
G扁或方＝7.85ABL.其中：宽、高、长度，A、B、L-，cm；G-质量，kg。
若密度与7.85有差异，可换算。
1.3用螺帽代替顶尖孔轴类零件加工，本身成品不需要保留顶尖孔，有时若锻造工艺未考虑到此情怎么办呢？笔者曾遇到过一批轴类零件60多件，锻造毛坯在长度上只加了锻造余量，未加顶尖孔长度。
经过考虑，找了一些与机床顶尖相符的螺帽，焊在锻件端部，即刻解决了此事，挽救了一批零件。
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
锻后正火处理对非调质钢35MnVN强韧性影响的研究
锻后正火处理对非调质钢35MnVN强韧性影响的研究1引言由于非调质钢具有节约能源、缩短工时、降低成本等优点，故受到世界各国的极大关注，并广泛应用于诸如汽车零件、建筑机械、齿轮、轴类等许多结构件、零部件的制造，显示了其广阔的应用前景。
但与同等强度水平的调质钢相比，其韧性较低，从而使之使用范围受到一定的限制。
因此，使非调质钢既有相当的强度水平，又有满意的韧性，正是广大材料工作者们致力的研究课题。
本文讨论的正火处理，正是使非调质钢获得满意的强度和韧性的方法之一。
２试验内容与方法试验用非调质钢３５ＭｎＶＮ的化学成分为（ｗｔ％）：０．３５Ｃ、１．４３Ｍｎ、０．３６５Ｓｔ、０．１５２Ｃｕ、０．１４３Ｖ、０．０２１Ｎ、０．０１９Ｐ、０．014 S。
先将￠７５ｍｍ的轧制圆钢锻成方２５和方１８的棒料，锻造条件为：锻造温度１２２０～１０５０℃，锻后空冷却至室温，冷却速度～１．６℃／Ｓ。
锻后进行正火处理，加热温度分别为７６０、８６０、９００、９５０、１０５０、１１００℃，保温均２５ｍｉｎ，空冷。
将试验材料分别加工成￠１０ｍｍ的标准拉伸试样与方１０长５５的梅氏缺口标准冲击试样，测定其机械性能。
用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析并测量显微组织参数。
３试验结果与分析３．１与锻造态的性能相比，正火温度在≤１０００℃的情况下，正火处理可明显地提高非调质钢的冲击韧性，同时保持较好的强度（略低于锻态）。
但正火加热温度超过１０００℃时，虽然强度随加热温度的升高而增大，但韧性下降３·２结果分析显微组织特征是铁素体十珠光体，同时在先共析和共析铁素体中分布着大量弥散的沉淀析出相，产生沉淀强化作用。
３５ＭｎＶＮ钢锻造态组织中先共析铁素体是不连续网状分布，组织中含有大量均匀分布的碳化钒沉淀析出相。
锻后正火处理旨在加热到ＡＣ3以上时，通过未溶解的碳化钒沉淀相抑制奥氏体晶粒的长大，从而获得铁素体体积百分数的增加和细小的铁素体晶粒以及珠光体层片间距的减小。
非调质钢F45MnVS热顶锻裂纹分析和改进工艺措施
ห้องสมุดไป่ตู้
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李 泰
（ 山东钢铁股份有 限公 司莱芜分公 司， 莱芜 ２ ７ １ １ ０ ４ ）
摘 要 非调质钢 Ｆ ４ ５ Ｍｎ Ｖ Ｓ的生 产 流 程 为 ５ ０ ｔ Ｕ Ｈ Ｐ Ｅ Ａ Ｆ — Ｌ Ｆ — Ｖ Ｄ － ２ ６ ０ ｍ ｍ× ３ ０ ０ ｍ ｍ， １ ８ ０ ｍｍ×２ ２ ０ ｍ ｍ坯连铸一
浅谈汽车用非调质钢的应用现状与发展
浅谈汽车用非调质钢的应用现状与发展本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！1 前言近年来，随着汽车产量和汽车保有量的不断增加，汽车工业钢铁材料消耗量也在不断增加。
据统计，2009～2012 年汽车工业钢材消耗量分别4 500万t、6 000万t、6 500万t和6 800万t。
传统汽车零件以中碳钢棒材为坯料，热锻成型后进行调质处理来提高强度和韧性，缺点是能耗高、工序多、周期长、污染重、成本高、效率低，且普遍存在淬透性不足，调质后零件芯部得不到强韧性匹配较好的组织。
随着冶金技术的进步，为了解决以上问题，在20世纪70年代末开发了一类新钢种即微合金非调质钢。
汽车工业用钢在追求更高的零部件强韧性匹配度的同时更注重减轻重量，降低成本。
非调质钢通过微合金化、氧化物冶金技术及控轧控冷技术等便可实现高的强韧性匹配度，是满足上述需求的有效途径。
非调质钢的应用不仅可以省略调质过程、节省30%～40%零件制造能耗、还可以降低20%成本。
另外，应用非调质钢可减少调质过程中淬火引起的变形开裂，从而简化矫直工序。
因此非调质钢在汽车工业的应用可以显著降低汽车零件制造过程中的能源消耗。
目前国外非调质钢的品种和用量都远高于中国汽车工业，因此开发高强韧性、高切削加工性、低成本的非调质钢，扩大非调质钢在我国汽车工业中的应用，以满足我国汽车工业节能减排和轻量化需求。
2 国内外非调质钢的历史及应用现状国外非调质钢的历史及应用现状20世纪70年代初，石油危机促使世界各国开始研制非调质钢，用以代替碳素结构钢和低合金结构钢。
20世纪80年代初，德国蒂森公司率先开发了一类新型钢种，即非调质钢，并以49MnVS3为代表的非调质钢号提供给汽车工业，至今该钢号已经取代了50Mn、40Cr 等一系列调质钢，用于制造汽车的锻造曲轴。
随后，世界各国都竞相研究和应用非调质钢，先后开发了第二、三代及复合微合金化非调质钢，从而扩大了非调质钢的应用领域。
浅谈汽车用非调质钢的应用现状与发展论文
浅谈汽车用非调质钢的应用现状与发展论文浅谈汽车用非调质钢的应用现状与发展论文1 前言近年来，随着汽车产量和汽车保有量的不断增加，汽车工业钢铁材料消耗量也在不断增加。
据统计，2009～2012 年汽车工业钢材消耗量分别4500万t、6000万t、6500万t和6 800万t。
传统汽车零件以中碳钢棒材为坯料，热锻成型后进行调质处理来提高强度和韧性，缺点是能耗高、工序多、周期长、污染重、成本高、效率低，且普遍存在淬透性不足，调质后零件芯部得不到强韧性匹配较好的组织。
随着冶金技术的进步，为了解决以上问题，在20世纪70年代末开发了一类新钢种即微合金非调质钢。
汽车工业用钢在追求更高的零部件强韧性匹配度的同时更注重减轻重量，降低成本。
非调质钢通过微合金化、氧化物冶金技术及控轧控冷技术等便可实现高的强韧性匹配度，是满足上述需求的有效途径。
非调质钢的应用不仅可以省略调质过程、节省30%～40%零件制造能耗、还可以降低20%成本。
另外，应用非调质钢可减少调质过程中淬火引起的变形开裂，从而简化矫直工序。
因此非调质钢在汽车工业的应用可以显著降低汽车零件制造过程中的能源消耗。
目前国外非调质钢的品种和用量都远高于中国汽车工业，因此开发高强韧性、高切削加工性、低成本的非调质钢，扩大非调质钢在我国汽车工业中的应用，以满足我国汽车工业节能减排和轻量化需求。
2 国内外非调质钢的历史及应用现状2.1 国外非调质钢的历史及应用现状20世纪70年代初，石油危机促使世界各国开始研制非调质钢，用以代替碳素结构钢和低合金结构钢。
20世纪80年代初，德国蒂森公司率先开发了一类新型钢种，即非调质钢，并以49MnVS3为代表的非调质钢号提供给汽车工业，至今该钢号已经取代了50Mn、40Cr 等一系列调质钢，用于制造汽车的锻造曲轴。
随后，世界各国都竞相研究和应用非调质钢，先后开发了第二、三代及复合微合金化非调质钢，从而扩大了非调质钢的应用领域。
国外关于含有Nb、V、Ti或Al的微合金钢晶粒尺寸与性能之间关系的研究结果表明，晶粒细化是唯一能使钢强化且韧化的有效手段，析出强化也是微合金钢的一种主要强化机制。
2023年非调质钢行业市场发展现状
2023年非调质钢行业市场发展现状非调质钢是指不需要经过热处理工艺就可以达到一定的硬度、韧性和强度指标的钢材。
由于其具有优良的韧性和较高的强度，被广泛应用于重型机械、船舶、车辆、建筑、航空航天等领域。
而目前非调质钢行业的市场发展现状，主要表现在以下几个方面。
一、产业规模逐渐扩大目前，随着我国钢铁产业的发展，非调质钢产业也得到了较大的发展。
国内非调质钢生产企业逐年增加，年产能力也在不断提高。
随着市场需求的增加，非调质钢产业规模也在逐渐扩大。
二、品质不断提升非调质钢作为一种高强度、高韧性的钢材，其品质的提高直接影响到行业的竞争力。
国内企业不断加大技术投入，提高生产工艺和生产设备，不断优化产品结构，提高了产品的质量，也提高了企业的核心竞争力。
三、市场需求不断增加随着国家对基础设施建设和高端制造业的发展重视，非调质钢在各个领域的应用越来越广泛。
同时，节能降耗也成为了我国经济发展的中心任务，非调质钢作为一种绿色、环保的材料，在市场上受到了越来越多的关注和认可。
四、行业竞争加剧随着市场需求的不断增加，非调质钢行业的竞争也逐渐加剧。
一方面，国内外厂商争相进入市场，市场竞争更加激烈；另一方面，企业间技术水平和产品质量的差距不断缩小，竞争的焦点更多地在于服务和价格等方面。
五、面临机遇和挑战非调质钢行业发展面临着巨大的机遇和挑战。
一方面，随着市场需求的不断增加和国内技术水平的提高，非调质钢生产企业在市场竞争中有更多的机会；另一方面，国际市场的参与也给行业带来了风险和挑战。
总的来说，非调质钢行业在市场持续增长的五年中经历了持续稳定发展，但同时也面临一些挑战，这就需要行业企业进一步提高自身实力，不断创新技术、提高产品质量，以适应市场的需求变化，提高自身竞争力。
非调质钢的研究、应用及其最新进展
２０ ０ ２年 ５月
文 章 编 号 ：０ ７２ ２ （ ０ ２）２０ ３ －６ １０ —８ 、 用 及 其 最 新 进 展 应
解 振 林
（ 北 理工学 院 冶金 系 ， 北 唐 山 ０ ３０ ） 河 河 ６ ０９
关 键 词 ： 调 质 钢 ； 韧 化 ； 内析 出铁 素 体 ； 的作 用 ； 用 非 强 晶 氮 应 摘 要 ： 述 了 国 内外 非 调 质 钢 的研 究 、 用 情 况 及 强 韧 化 机 理 ； 述 综 应 论 了非 调 质 钢 研 究 方 面 的 最新 进 展 ， 中 包括 晶 内析 出铁 素 体 非 调 质 钢 、 其
维普资讯
第 ２期
解 振林 ： 调质 钢 的 研 究 、 用 及 其 最 新 进 展 非 应
３ ７
奥 氐体 晶 粒 ， 钢 在 加 热 或 热 加 工 时保 持 细 小 的奥 氐 体 晶粒 。锰 的 作 用 如 下 ： 使 固溶 于 铁 素 体 中 引 起 固溶 强 化 ， 高 铁 素 体 的 强 度 ； 提 由于增 加 过 冷 奥 氐 体 的稳 定性 而增 加 相 变 的过 冷 度 ， 化 铁 素 体 和 珠 光 体 ； 进 钒 在 高 温 下 溶 解 而 提 高 钒 的沉 淀 强 化 作 用 。应 该 强 调 细 促 指 出 ， 化 铁 素 体 晶 粒 在 提 高 强 度 的 同进 又 改 善 了 钢 的韧 性 ， 非 调质 钢 最 有 效 的强 韧 化 细 是
氮在 非 调 质 钢 中的作 用 。 的 有 益 作 用 。 并 预 测 了非 调 质 钢 的 应 用前 硫
景。
中 图 分 类 号 ：Ｇ １ ３ １ Ｔ ４ ．
文 献 标 识 码 ： Ａ
０ 引 言
微合金非 调质钢 （ 以下 简 称 非 调 质 钢 ） 一 种 高 效 节 能 钢 ， 热 锻 或 热 轧 后 其 力 学 性 是 经 能 即达 到 中碳 调 质 钢 的 水平 ， 去 了 淬 火 、 温 回火 工 序 ， 而 也 省 去 了热 处 理 设 备 ， 化 省 高 因 简 了生 产 工 艺 ， 降低 了能 耗 ， 高 了材 料 利 用 率 ， 善 了零 件 质 量 ， 低 了制 造 成 本 （５ ～ 提 改 降 ２％ ３ ％ ） 具 有 良好 的经 济效 益 和 社 会 效 益 ¨ 。 ８ ， Ｊ 非 调 质 钢 可 分 为 铁 素 体 一 光 体 钢 、 碳 贝 氐体 钢 和 低 碳 马 氐体 钢 。 目前 应 用 较 广 泛 珠 低 的是 第 一 种 。本 文 仅 就 铁 素 体 一 光 体 非 调 质 钢 的 强 韧 化 机 理 、 究 、 用 情 况 及 其 最 新 珠 研 应
高韧性热锻用非调质棒钢的开发
高韧性热锻用非调质棒钢的开发
白神哲夫;何宇中
【期刊名称】《钢铁译文集》
【年(卷),期】1989(000)004
【总页数】14页(P69-82)
【作者】白神哲夫;何宇中
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TG314.3
【相关文献】
1.F45V非调质钢热锻造过程流动应力模型 [J], 马文龙;王进;王宝平;许德鹏;
2.热锻用非调质钢推广应用中的问题与对策 [J], 高亮庆;张峰;张俊恩;欧阳维强
3.应用氧化物冶金技术开发高强高韧性热锻用非调质钢 [J], 张新宝
4.高强度,高韧性的热锻非调质钢 [J], 彭惠民
5.氮含量对含钛非调质钢热锻后组织和性能的影响 [J], 余大江;高加强;赵四新因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
非调质钢三维复杂热锻造过程多物理场数值模拟研究的开题报告
非调质钢三维复杂热锻造过程多物理场数值模拟研究的开题报告该篇开题报告依据非调质钢三维复杂热锻造过程的多物理场数值模拟展开，以下是详细内容：1. 研究背景和意义非调质钢在机械制造、船舶制造、航空航天等行业得到广泛应用。
而热锻造作为非调质钢加工中的一种关键工艺，在提高其性能、实现加工复杂形状时起着重要作用。
随着计算机技术的不断发展，基于数值模拟的热锻造工艺研究越来越受到重视。
多物理场数值模拟技术为热锻造研究提供了有效手段，因此，开展非调质钢三维复杂热锻造过程的多物理场数值模拟研究，对于优化热锻造工艺、提高产品质量具有重要意义。
2. 研究内容和研究方法本研究的研究内容为非调质钢三维复杂热锻造过程的多物理场数值模拟，包括热传导、流体流动、材料变形等多种物理场的相互作用。
首先，通过建立非调质钢的热物性模型、热辐射模型，以及焊接池中的流动模型、应力-应变模型等多个子模型，建立完整的数值模型。
其次，基于有限元方法，采用COMSOL Multiphysics软件，对热传导、流体流动、材料变形等多种物理场的相互作用进行数值模拟。
最后，通过对数值模拟结果的分析和对比，获取非调质钢三维复杂热锻造过程中不同工艺参数对产品性能的影响，为优化非调质钢热锻造工艺提供参考。
3. 研究目标和预期成果本研究旨在通过多物理场数值模拟分析非调质钢三维复杂热锻造过程中各种物理场的相互作用，获取不同工艺参数对产品性能的影响规律，为优化非调质钢热锻造工艺提供科学依据。
预期成果：建立非调质钢三维复杂热锻造模拟数学模型，获取非调质钢的热传导、流体流动、材料变形等多种物理场的数值模拟结果，分析不同工艺参数对非调质钢热锻造成形和性能的影响，为非调质钢热锻造工艺优化提供技术支持。
同时，该研究结果也有助于缩短非调质钢产品开发周期、降低开发成本、提高产品品质。
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0.075%Ti
950℃
924℃
**形变前奥氏体晶粒尺寸 D0=125μm
资料[1]的作者，试验测定了三种微合金钢在热变形量分别为 20%和 35%两种情况下的 静态再结晶的最高温度（表 4）。在表中特定的变形量下，高于表中温度，材料将只可能发 生动态再结பைடு நூலகம்或准动态再结晶，相对于 V、Ti 微合金化，Nb 微合金化对延滞动态再结晶， 从而提高静态再结晶临界温度更有效。
静态再结晶过程。
a) 制坯（1130℃）
b) 预锻（1100℃）
c) 终锻（1050℃）
图 2 30MnSiVS 转向节各锻造工步完成时的奥氏体晶粒形貌
⋅
动态再结晶晶粒的平均直径仅仅取决于Zener-Hollmon因子 Z = ε exp(Q / RT ) ，而与形
变前的原奥氏体晶粒尺寸无关[2]，若锻坯在制坯、预锻、终锻各工步均能完成动态再结晶， 锻件低温相变前的原奥氏体晶粒度将与锻造加热、制坯、预锻等工步无关，而仅仅与终锻工
1
零件名称
调质钢
设计认证的 非调质钢
曲轴
40Cr 42CrMoH
48MnV 40MnVS 38MnS6
连杆
40Cr 40MnBH
C70 S6 38MnSiVS
前轴
50# 42CrMoH
12Mn2VB 25Mn2CrVS 30SiMnVS
连通轴
40CrH 40MnBH
38MnSiVS
42CrMoH
转向节
Rm
Rp0.2 A5 Z
KU2
（MPa） （MPa） （%） （%） （J）
820
550
20
60 ≥50
840
540
19
59 ≥50
840
570
14
45 ≥30
900
600
16
≥15
820
510
13
30 ≥8
综合成本 （%）
104 100 100
锻件名 称
前轴 前轴 前轴 连杆 曲轴
2. 汽车保安件对冲击韧性的要求
转向系、悬挂系、驱动系等有较高安全性要求的零件，可能存在风险； 3) 950MPa 级的中低碳贝氏体非调质钢，韧性不稳定，成本较高，适合用于代替部分对屈
服强度要求较低的 42CrMo 调质零件； 另外，调质钢零件锻造余热淬火工艺的逐步完善和推广，对非调质钢的应用同样构成了 竞争。调质钢零件锻造余热淬火工艺相对于再加热淬火，可以降低约 60%的能耗，相对于 非调质钢零件，则具有更高强韧性（表 2）
0.25
3.4. 复合微合金化，细化终锻工步的动态再结晶晶粒，阻止此后的晶粒长大 非调质钢在锻造控冷过程中，随着变形温度和变形量、变形速率的变化，理论上可能发
生的再结晶过程为： 1) 动态回复与再结晶； 2) 动态回复与再结晶——准动态再结晶； 3) 动态回复——静态再结晶。
4
完成再结晶后，将进入晶粒长大阶段。因此再结晶晶粒度、高温奥氏体晶粒长大倾向、
3. 汽车公司保证非调质钢锻件强韧性的一般方法
如前所述，非调质钢热锻件塑韧性不足，限制了其在汽车底盘零件，特别是保安件上的 应用。为了消除这一技术障碍，汽车行业和钢铁行业都进行了长久努力，笔者结合自身工作 经验，总结了如下几个行之有效的措施。 3.1. 选用中低碳“珠光体-铁素体”非调质钢
如表 2 所示，在相同的强度等级下，碳含量较低的 30MnSiVS 与碳含量较高的 48MnV 相比，前者具有更好的韧性。主要原因在于铁素体的韧性高于层片状的珠光体，而前者组织 中铁素体含量达到 40%以上，后者的仅为 10%左右，尽管后者同样存在少量的晶内铁素体， 但从几何上看，完全可能被裂纹绕过，起不到增加裂纹扩展功的作用（图 1）。
汽车前轴、轮毂、转向节、转向节臂、传动轴叉，等等，这些零件的失效，可能导 致车毁人亡的安全事故，被列为保安件。这些零件必需足够的可靠性和安全性。零件的可靠 性，可以通过疲劳台架试验和道路试验进行技术验证，安全性的保证除了需要足够的可靠性 和抗过载断裂能力外，其承受冲击载荷的能力、以及缺口敏感性同样十分关键。后两者，则 主要与材料的塑韧性有关。
热锻用非调质钢推广应用中的问题与对策
高亮庆，张峰
（东风商用车有限公司工艺研究所，442001）
摘要：热锻用非调质钢锻件能够实际应用的必要条件包括：与调质钢锻件相比具有综合成本 竞争力，强韧性水平满足零件性能要求。强韧性不足，是制约非调质钢锻件在汽车行业推广 应用的主要技术障碍。可以从材料选择、锻造控冷工艺优化、材料锻造控冷工艺性能改善等 方面采取措施，改善非调质钢锻件的强韧性。非调质钢锻造控冷工艺性能需要运用热变形再 结晶图、奥氏体连续转变冷却曲线、高温奥氏体晶粒度等数据进行评价。 关键词：非调质钢 综合成本 强韧性 锻造控冷工艺性能 高温奥氏体晶粒度 热变形再结晶 图
表中反映出，非调质钢应用最为广泛的零件是发动机曲轴和连杆。这是因为，经过长期 的实践证明，这两个零件，对于材料韧性没有过高的要求，中、高碳“珠光体-铁素体”非 调质钢即使韧性较低，也能满足要求。
30MnSiV 能够部分用于汽车前轴，在于其碳含量较低，通过增加铁素体含量，控制强 度，保证了塑韧性。但这样做，其强度等级限定于 800MPa 级这一较低水平，相对于同一强 度等级的 50#调质前轴，30MnSiV 前轴不再有成本优势。低碳贝氏体非调质钢能够成功用于 卡车前轴，同样归功于其具有良好的强韧性配合，但只有代替 42CrMoH 调质前轴才能有成 本优势，这时却面临着屈服强度偏低的窘境。
轻型商用车转向节在“制坯-预锻-终锻”三个工步的坯料变形温度在 1130℃~1050℃之 间。为验证上述结论，我们测定了 30MnSiVS(0.12%V-0.027%Ti)坯料在三个工步锻后立刻淬 火组织的原奥氏体形貌，发现锻坯不同部位晶粒存在大小差异，预锻工步的有混晶，但均为
等轴晶粒。可以推定，材料在各工步锻造变形时已经完成动态回复与再结晶，不存在后续的
笔者经过实践证明，保安件要求一定的冲击韧性是必需的。用于焊接结构的驱动桥轴管、 传动轴叉等零件，可能存在裂纹、裂缝等尖锐的焊接缺陷，必需的冲击韧性可以参照工程构 件的要求确定；其他非焊接结构件，容易防止内部出现裂纹等非连续性缺陷，但在生产过程 中或用户使用过程中，均可能存在应力集中圆角或表面磕碰伤，因此同样需要一定的塑韧性， 以降低缺口敏感性，但是，要求的冲击韧性可以采用机械行业常用的 KU2。汽车非焊接结 构保安件必需的最低冲击韧性是多少，还未见公开报道。因为难以试验确认，各公司的要求 可能差异较大，以前轴为例，A 公司参照使用了 40 多年的 50 钢(GB/T 699)前轴材料必需的 最低冲击韧性，要求非调质钢前轴冲击韧性 KU2≥31J，B 公司则没有明确要求。
3
a) 30MnSiVS
b) 48MnV
图 1 两种 800MPa 级非调质钢热模锻件组织形貌
3.2. 选用低碳贝氏体非调质钢
常用的贝氏体非调质钢锻件中，可能主要包括粒状组织、粒状贝氏体两种组织，如果冷
速过低，可能出现少量的先共析铁素体或珠光体。其中 12Mn2VB锻件中粒状组织较多，材 料强度较低而韧性较高；25Mn2CrVS锻件中则多为粒状贝氏体和少量珠光体，其抗拉强度 较高，可达到 960MPa以上，而韧性较低，冲击功UK2一般为 20~40J，尽管如此，相对于相 同强度等级的“珠光体-铁素体”非调质钢锻件，其韧性已经大为改善。 3.3. 不过分追求易切削化，降低硫含量
为防止脆性断裂，钢铁构件必需的冲击韧性一直是一个经验统计值。例如，1952 年美 国国家标准局通过统计分析提出，防止船舶用钢板脆性断裂的冲击韧性为 KV2≥21J，而 1978 年联邦德国提出焊接构件防止脆断的冲击韧性为 KV2≥27J，我国西安交通大学强度所 对脆断事故调查分析后，提出工程机械零件防止脆性断裂的冲击韧性为 KV2≥30J。
40CrH
38MnSiVS
40MnBH
42CrMoH
转向节臂
40CrH
25Mn2CrVS
40MnBH
42CrMoH
万向节叉
40CrH
38MnSiV
40MnBH
贯通轴
40MnBH
半轴
40MnBH
推力杆头
35 45
30MnV
冲焊桥壳轴 管
30Cr 40Cr 40MnBH
35MnV
钢板弹簧吊 耳
45
45V
增加钢材的硫含量，对于改善其切削性能非常有利，对其纵向强度和塑韧性的影响较小，
但会增加材料的各向异性，降低材料横向性能和扭转性能。为了试验加硫易切削化对感应淬
火扭杆性能的影响，对两种不同硫含量的中碳 Mn-V 系非调质钢“淬火+低温回火”状态下 的纵向和横向性能进行了对比试验，试验数据如表 3，由此可见，“淬火+低温回火”状态下， 硫含量对钢材纵横向性能均具有显著影响。
●
◎
韧性不稳定
0
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韧性不稳定
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屈服强度低
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韧性不稳定
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2
50# 再加热淬火 50# 锻造余热控温淬火
30MnSiVS 锻后控冷 38MnSiVS 锻后控冷 48MnV 锻后控冷
表 2 不同材料工艺方案锻件性价比
φ (MPa)
τm/Rm
冲击 KU2 (J)