常用调质钢

1.25～
1.75
续表
钢号
化学成分(质量分数%)
C
Si
Mn
Cr
Mo
Ni
其他
45CrNiMoV
0.42～
0.49
0.20～
0.40
0.50～
0.80
0.80～
1.00
0.20～
0.30
1.30～
1.80
V0.20～
0.30
25Cr2-
Ni4W
0.21～
0.28
0.20～
0.40
0.30～
0.60
1.35～
0.44
0.20～
0.40
1.10～
1.14
0.06～
0.01
0.001～
0.004
40Cr
0.37～
0.45
0.20～
0.40
0.50～
0.58
0.80～
1.10
40CrSi
0.37～
0.45
1.20～
1.60
0.30～
0.60
1.30～
1.60
40CrV
0.37～
0.44
0.20～
0.40
0.50～
钢号
淬火
回火
试样毛坯尺寸(mm)
温度(℃)
冷却介质
温度(℃)
冷却介质
30Mn2MoW
900
油
610
水或油
25
40CrMnMo
850
油
600
水或油
25
30CrNi3
820
油
500
水或油
25
40CrNiMo
850
油
600
水或油
25
45CrNiMoV
860
油
460
油
试样
25Cr2Ni4W
850
油
500
水或油
25
850
油
580
水或油
25
35CrMoV
900
油
630
水或油
25
40CrMn
840
油
520
水或油
25
35CrMnSi
880
280～320
等温淬火或油冷
230
水或空冷
试样
30CrMnSi
880
油
520
水或油
25
40CrMoTi
8Biblioteka Baidu0
油
580
水或油
25
40CrNi
820
油
500
水或油
25
表8-16常用高淬透性调质钢的淬火、回火加热温度及冷却介质
40Cr
850
油
500
水或油
25
40CrSi
900
540
水或油
试样
40CrV
880
油
650
水或油
25
50CrV
860
油
500
水或油
25
表8-15常用中淬透性调质钢的淬火、回火加热温度及冷却介质
钢号
淬火
回火
试样毛坯
尺寸(mm)
温度(℃)
冷却介质
温度(℃)
冷却介质
35CrMo
850
油
550
水或油
25
42CrMo
200～230
220～250
250～280
50Mn2
820～840
油
550～600
油或水
250～280
35CrMo
850～870
油
600～660
空气
250～280
38CrMoAl
930～950
油
600～700
空气
220～280
表8-14常用低淬透性调质钢的淬火、回火加热温度及冷却介质
钢号
淬火
回火
试样毛坯
1.65
4.00～
4.50
W0.80～
1.20
三、调质钢热处理工艺
调质钢的最终热处理大多数是淬火加高温回火的调质处理。其目的是要获得具有良好综合力学性能的回火索氏体(或回火索氏体+回火屈氏体)组织，因此，必须先经完全淬火得到马氏体，然后再进行高温回火处理。应当指出，调质处理是在牺牲钢材强度的条件下提高塑性及韧度的工艺，对发挥材料的强度潜力是十分不利的。
调质钢中，加入的元素分为主加元素和辅加元素如Mn、Si、Cr、Ni、B等是主加元素，目的是增大钢的淬透性。全部淬透零件在高温回火后可获得高而均匀的综合力学性能，特别是高的屈强比。除硼外，这些元素都显著强化铁素体，并在一定含量范围内还能提高钢的韧性。辅加元素是W、Mo、Ti、V等，起细化晶粒，提高回火抗力的作用。W和Mo还起防止第二类回火脆性的作用。
0.40
1.60～
1.90
0.07～
0.12
35SiMn
0.32～
0.40
1.10～
1.14
1.10～
1.14
40B
0.37～
0.44
0.20～
0.40
0.60～
0.90
0.001～
0.004
40MnB
0.37～
0.44
0.20～
0.40
1.10～
1.14
0.001～
0.0035
40MnVB
0.37～
0.80
0.80～
1.10
0.10～
0.20
50CrV
0.47～
0.54
0.20～
0.40
0.50～
0.80
0.80～
1.10
0.10～
0.20
表8-10常用中淬透性调质钢的化学成分
钢号
化学成分(质量分数%)
C
Si
Mn
Cr
Mo
其他
35CrMo
0.32～
0.40
0.20～
0.40
0.40～
0.70
0.80～
淬火冷却
选择合适的冷却介质，保证工件淬透，又不致严重变形和开裂。碳素调质钢采用冷却能力较强的淬火介质(水或水溶液);对于形状较复杂的薄壁零件，因容易产生变形和开裂，应采用双液淬火;合金调质钢可采用油冷;对于形状简单和截面尺寸较大的零件，可用双液淬火
回火
属于高温回火。要考虑防止回火脆性。碳素调质钢没有第二回火脆性，因此高温回火后采用空气冷却即可。合金调质钢具第二类回火脆性，其高温回火保温时间不宜过长，并且回火后应快冷
0.37～
0.45
0.20～
0.40
0.90～
1.20
0.90～
1.20
0.20～
0.30
30CrNi3
0.27～
0.34
0.20～
0.40
0.30～
0.60
1.20～
1.60
2.75～
3.25
40CrNiMo
0.37～
0.44
0.20～
0.40
0.50～
0.80
0.60～
0.90
0.15～
0.25
40CrNi
0.37～
0.44
0.20～
0.40
0.50～
0.80
Ni1.00
～1.40
表8-11常用高淬透性调质钢的化学成分
钢号
化学成分(质量分数%)
C
Si
Mn
Cr
Mo
Ni
其他
30Mn-
2MoW
0.27～
0.34
0.20～
0.40
1.70～
2.00
0.40～
0.50
W0.60～
1.00
40CrMnMo
表8-9常用低淬透性调质钢的化学成分
钢号
化学成分(质量分数%)
C
Si
Mn
Cr
V
B
45
0.42～0.50
0.17～
0.37
0.50～
0.80
40Mn2
0.37～0.44
0.20～
0.40
1.40～
1.80
45Mn2
0.42～
0.49
0.20～
0.40
1.40～
1.80
42Mn2V
0.38～
0.45
0.20～
250～280
42SiMn
840～860
油
640～660
610～630
空气或油
200～230
220～250
45MnB
840～860
油
610～630
600～650
550～600
空气或油
220～230
220～250
250～280
40MnVB
830～850
油
600～650
580～620
550～600
空气或油
尺寸(mm)
温度(℃)
冷却介质
温度(℃)
冷却介质
45
850
水
550
水
25
40Mn2
840
水
520
水
25
45Mn2
840
油
550
水或油
25
42Mn2V
860
油
600
水
25
35SiMn
900
水
590
水或油
25
40B
840
水
550
水
25
40MnB
850
油
500
水或油
25
40MnVB
850
油
500
水或油
25
影响调质处理质量的最重要的因素是钢的淬透性，而钢的淬透性又主要取决于溶入奥氏体中的合金元素的种类、数量及奥氏体均匀化的程度，所以淬火加热的保温时间必须能使足够的碳化物溶于奥氏体中，并均匀化。调质热处理工艺的特点见表8- 12。
表8-12调质热处理工艺的特点
工艺
特点
淬火加热
淬火加热规范应充分考虑提高钢的淬透性，在不使奥氏体晶粒长大的前提下，选择足够高的加热温度，保温时间必须使碳及合金元素充分固溶于奥氏体中并力求奥氏体均匀化
13.淬火与回火保温时间的确定原则
影响淬火加热时间的因素很多，如工件的化学成分、加热介质、炉温、工件的形状和尺寸、装炉方式及装炉量等。在盐浴炉中加热时，碳钢的保温时间一般为0.25～0.4min/mm;低合金钢为0.3～0.5min/mm;在空气电阻炉中加热时，碳钢为10～1.2min/mm;低合金钢为1.2～1.5min/mm;火焰炉加热时的保温时间介于二者之间。零件的尺寸越大，装炉量越多，加热时间越长;装炉时零件放置间隔大则加热快;提高炉温可以缩短加热时间，采取高于正常淬火温度50～100℃的快速加热方式，可减少零件变形。回火时间与设备类型、回火温度、零件尺寸及装炉量等因素有关，应根据生产实践确定。在有强制空气循环装置的电炉中回火时，回火保温系数为1.5～2.0min/mm，小件取上限，大件取下限。
0.90～
1.20
0.90～
1.20
35CrMnSi
0.32～
0.39
1.10～
1.40
0.80～
1.10
1.10～
1.40
30CrMnSi
0.27～
0.34
0.90～
1.20
0.80～
1.10
0.80～
1.10
40CrMoTi
0.37～
0.45
0.17～
0.37
1.00～
1.30
Ti0.06～
0.12
冷却介质
回火温度(℃)
冷却介质
调质后的硬度HBS
35
840～860
水
550～560
空气
220～250
45
820～840
水
600～640
560～600
540～570
空气
200～230
220～250
250～280
40Cr
840～860
油
640～680
600～640
560～600
空气
220～230
220～250
根据淬透性可将常用调质钢大致分为低淬透性、中淬透性和高淬透性调质钢三类。低淬透性调质钢的合金元素的总量小于2.5%，油淬临界直径为20～40mm，调质后抗拉强度一般为800～1000MPa，屈服强度为600～800MPa，冲击韧性为60～90J/cm2。常用低淬透性调质钢的化学成分见表8-9。中淬透性调质钢的油淬临界直径为40～60mm，调质后抗拉强度一般为900～1000MPa，屈服强度为700～900MPa冲击韧性为50～80J/cm2。常用中淬透性调质钢的化学成分见表8-10。高淬透性调质钢的油淬临界直径为60～100mm，调质后抗拉强度一般为1000～1200MPa，屈服强度为800～1000MPa，冲击韧性为60～120J/cm2。常用高淬透性调质钢的化学成分见表8-11。
1.10
0.15～
0.25
42CrMo
0.38～
0.45
0.20～
0.40
0.50～
0.80
0.90～
1.20
0.15～
0.25
35CrMoV
0.30～
0.38
0.20～
0.40
0.40～
0.70
1.00～
1.30
0.20～
0.30
V0.10～
0.20
40CrMn
0.37～
0.45
0.20～
0.40
由于热处理生产技术的不断发展，调质钢的热处理已不仅局限于调质处理，根据不同的性能要求，还可采用正火、表面淬火、等温淬火、淬火和中温回火、淬火和低温回火、化学热处理等工艺。
调质钢的含碳量一般为0.25%～0.5%。含碳量过低则碳化物数量不足，弥散强化作用小，强度不足;含碳量过高则韧度不足。一般说来，如果零件要求较高的塑性与韧性，则用含碳量低于0.4%的调质钢;如果要求较高强度与硬度，则用含碳量高于0.4%的调质钢。
2.淬火与回火的加热温度及冷却介质
常用调质钢的工艺规范见表8-13，常用低淬透性调质钢的淬火、回火的加热温度及冷却介质见表8-14，中淬透性调质钢的淬火、回火的加热温度及冷却介质见表8-15，高淬透性调质钢的淬火、回火的加热温度及冷却介质见表8-16。
表8-13常用调质钢的工艺规范
钢号
淬火温度(℃)
一、常用调质钢
淬火和随后的高温回火叫调质处理，结构钢在淬火成马氏体并在500～650℃之间回火后，具有强度、塑性及韧性的良好配合，很大一部分机械零件是经过淬火及高温回火后使用的。适用于这种热处理的钢种称为调质钢。调质钢经调质处理后的组织为回火索氏体，这种组织具有较高的σb、σ0.2、σ-1、δ、Ψ、αK、KIC等，脆性转折温度也很低。这种组织是在铁素体基体上均匀分布着粒状碳化物，粒状碳化物起弥散强化作用，溶于铁素体中的合金元素起固溶强化作用，保证了钢且有较高的屈服强度和疲劳强度;这种组织均匀性好，减少了裂纹在局部薄弱地区形成的可能性，可以保证有良好的塑性和韧性;铁素体是从淬火马氏体转变而成的，晶粒细小，使钢的冷脆倾向性大大减小。