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2020/4/5 21:08:56 人评论次

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2．调质钢
采用调质处理，即淬火+高温回火后使用的优质碳素钢和合金结构钢，统称为调质钢。
应用：用于受力较复杂的重要结构零件。如机床主轴、火车发动机曲轴、汽车后桥半轴等轴类零件，以及连杆、螺栓、齿轮等。
性能要求：具有良好的综合力学性能，即高的强度、良好塑性和韧性。
成分特点：
碳含量：中碳Wc：0.25～0.5％，保证热处理后具有足够的强度、良好的塑性和韧性。含碳量太低，强度硬度不足；太高，塑性、韧性降低；为达到两者兼顾，取中碳范围。一般碳素调质钢的淬透性低，含碳量偏上限；合金调质钢淬透性好，随合金元素的增加，含碳量趋于下限，如30CrMnSi、38CrMoAl。
合金元素：主加Cr、Ni、Mn、Si、Al等，提高淬透性，调质处理后有良好的综合力学性能；辅加W、Mo元素，防止高温回火脆性，细化晶粒，提高回火稳定性。
分类及典型牌号：按淬透性的高低，调质钢大致可以分为三类：
①低淬透性调质钢。典型钢种45、40Cr，这类钢的油淬临界直径钢大为30～40mm，广泛用于制造一般尺寸的重要零件，如轴、齿轮、连杆螺栓等。35SiMn、40MnB是为节约铬而发展的代用钢种。
②中淬透性调质钢。典型钢种40CrNi，这类钢的油淬临界直径钢大为40～60mm，含有较多的合金元素，用于制造截面较大、承受较重载荷的零件，如曲轴、连杆等。
③高淬透性调质钢。典型钢种40CrNiMoA，这类钢的油淬临界直径为60～100mm，多半为铬镍钢。铬、镍的适当配合，可大大提高淬透性，并能获得比较优良的综合机械性能。用于制造大截面、承受重负荷的重要零件，如汽轮机主轴、压力机曲轴、航空发动机曲轴等。
钢种的选择根据零件的工作载荷大小及其尺寸、形状来确定的。载荷大、尺寸大、形状复杂的零件，为保证有足够的淬透性，就要采用合金调质钢。
热处理工艺特点：
（1）预备热处理：采用完全退火或正火（高淬透性的调质钢正火后应再高温回火），其目的是细化晶粒，改善组织；调整硬度，改善切削加工性能。组织（P+F）。
（2）钢终热处理：
 调质处理，组织为回火索氏体，具有良好的综合机械性能。
 调质处理＋表面淬火、低温回火。对除了要求良好综合机械性能外，还要求表面具有高硬度、高耐磨性的调质件，调质处理后还需进行“表面淬火+低温回火”处理，表面淬火多采用感应加热表面淬火。表面组织为M回，心部为S回。

举例：通过实例分析热处理工艺规范
（1）用40Cr制作拖拉机上的连杆、螺栓。其工艺路线为：
下料→锻造→退火或正火→粗机加工→调质→精机加工→装配。
在工艺路线中，预备热处理采用退火（或正火），其目的是改善锻造组织，细化晶粒；调整硬度、便于切削加工；为淬火做好组织准备。调质工艺采用830℃加热、油淬、得到马氏体组织；然后在525℃回火水冷，水冷为防止第二类回火脆性，钢终使用状态下的组织为回火索氏体，具有良好综合机械性能。
（2）45或40Cr钢制造机床主轴或齿轮的生产工艺流程一般为：
下料→锻造→正火→机加工→调质处理→精加工→局部表面淬火+低温回火→磨削。

讨论题：
1.有一40Cr钢制机床主轴，心部要求有良好的强韧性（200～300HBS），轴颈处要求硬而耐磨（54～58HRC），试回答下列问题：
（1）应选择何种预备及钢终热处理？
（2）说明各热处理后的组织？
分析：40Cr为低淬透性钢，应采用正火作预备热处理，细化晶粒，改善组织及切削加工性能；正火处理后的组织为（P+F）；
钢终热处理宜选用调质处理，然后对轴颈处进行“表面淬火+低温回火”的热处理，可达到性能要求。调质处理后的组织为回火索氏体；“表面淬火+低温回火”后，心部组织仍为回火索氏体，表面组织则为“M回＋少量A残”。
2．某厂用45钢制作一批齿轮，制作过程中因45钢数量有够用，想用20钢代替。试问：这两种钢在制作齿轮的热处下工艺上有何不同，并指出热处理后的组织。
分析：45钢为调质钢，制作齿轮时，预备热处理采用正火，组织为（S＋F），细化组织、改善切削加工性能；钢终热处理为调质处理，组织为S回，获得良好综合力学性能；钢后齿面再进行“表面淬火＋低温回火”，齿轮心部组织为S回，齿面组织“M回＋少量A残”，提高齿面硬度及耐磨性，消除淬火应力。
20钢为渗碳钢，预备热处理采用正火，组织为S＋F；机加工成形后渗碳，再淬火＋低温回火，齿面组织为“M回＋细小渗碳体＋少量A残”，心部为“板条M回＋S＋F”。

新的趋势：用低碳和金刚经“淬火+ 低温回火”得到低碳马氏体代替中碳调质钢，可以提高零件的承载能力，减轻重量。在汽车、石油、矿山方面应用效果好。应用实例：
（1）汽车螺栓：用15MnVB代替40Cr，承载能力提高45—70%；使用寿命延长；
（2）用20SiMnMoV代替35CrMo制造石油钻井用的吊环，使吊环质量减轻68公斤。

3．弹簧钢
应用：用于制造汽车、拖拉机和火车的板弹簧或螺旋弹簧。
性能要求：具有高的弹性极限和屈强比，高的疲劳强度和足够的塑性、韧性。
成分特点：
Wc ：0.45—0.70% ，多数0.6% 左右，为中、高碳：含碳量过高，塑性和韧性降低，疲劳极限也下降。
Me ：Si、Mn、Cr、V、Nb、Mo、W 。
主加元素Mn、Si，提高淬透性，提高强度及屈强比；辅加元素 W、Mo、V等，进一步提高淬透性，细化晶粒，提高回火稳定性和耐热性。
常用牌号：65Mn 、60Si2Mn、50CrVA
热处理工艺：
根据弹簧的加工成形方法不同，弹簧分为热成形弹簧和冷成形弹簧。一般，截面尺寸>10～15mm的弹簧采用热成形方法；截面尺寸<10mm采用冷成形方法。
（1）热成型弹簧：淬火+中温回火，组织为T回。
这类弹簧多用热轧钢丝或钢板制成。以60Si2Mn制造的汽车板簧为例，工艺路线如下：下料→加热压弯成型→淬火+中温回火→喷丸处理→装配
成型后采用淬火+中温回火（350～500℃），组织为T回，硬度39～52HRC，具有高的弹性极限、屈强比和足够的韧性喷丸处理可进一步提高疲劳强度。如用板簧经喷丸处理，使用寿命提高5～6倍。
（2）冷成型弹簧：去应力退火。这类弹簧是用铅浴索氏体化处理的冷拉钢丝或油淬回火钢丝冷圈成型。成型后不必淬火处理，只需进行一次去应力退火处理（250～300℃保温1小时），目的是消除内应力、稳定尺寸。由于冷拉过程中产生加

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