调制钢与非调制钢.

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。
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。

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。
（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
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
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。
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。
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

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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。
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。
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。
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