(54)--3.4.4 合金调质钢金属材料及热处理.ppt

3.4.4合金调质钢合金调质钢 常用调质钢的牌号、成分、热处理、性能及用途常用调质钢的牌号、成分、热处理、性能及用途（表（表3-6）合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓等。要零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓等。表表3-6常用调质钢的牌号、成分、热处理、性能及用途（摘自常用调质钢的牌号、成分、热处理、性能及用途（摘自GB/T30771999）类类别别钢号钢号主要化学成分主要化学成分w/%热处理热处理/机械性能（不小于）机械性能（不小于）退火退火状态状态HB应用举例应用举例CMnSiCrNiMoV其它其它淬火淬火/回火回火/毛坯毛坯尺寸尺寸/mmb/MPas/MPa5/%AkU2/J低低淬淬透透性性钢钢450.420.500.500.800.170.37830840水水580640空空100600355164039197主轴、曲轴、主轴、曲轴、齿轮、柱塞齿轮、柱塞等等40MnB0.370.441.101.400.170.37B0.00050.0035850油油500水，油水，油25980785104547207 同上同上40MnVB0.370.441.101.400.170.370.050.10B0.00050.0035850油油520水，油水，油25980785104547207可代替可代替40Cr及部分代替及部分代替40CrNi作重作重要零件，也要零件，也可代替可代替38CrSi作重作重要销钉要销钉40Cr0.370.440.500.800.170.370.801.100.070.12850油油520水，油水，油2598078594547207作重要调质作重要调质件如轴类件、件如轴类件、连杆螺栓、连杆螺栓、进气阀和重进气阀和重要齿轮等要齿轮等表表3-6常用调质钢的牌号、成分、热处理、性能及用途（摘自常用调质钢的牌号、成分、热处理、性能及用途（摘自GB/T30771999）类类别别钢号钢号主要化学成分主要化学成分w/%热处理热处理/机械性能（不小于）机械性能（不小于）退火退火状态状态HB应用举例应用举例CMnSiCrNiMoV其它其它淬火淬火/回火回火/毛坯毛坯尺寸尺寸/mmb/MPas/MPa5/%AkU2/J中中淬淬透透性性钢钢38CrSi0.350.430.300.601.001.301.301.60900油油600水，油水，油25980835125055255作载荷大的轴类件及作载荷大的轴类件及车辆上的重要调质件车辆上的重要调质件30CrMn-Si0.270.340.801.100.901.200.801.10880油油520水，油水，油251080885104539229高强度钢、作高速载高强度钢、作高速载荷砂轮轴、车辆上内荷砂轮轴、车辆上内外摩擦片等外摩擦片等35CrMo0.320.400.400.700.170.370.801.100.150.25850油油550水，油水，油25980835124563229重要调质件，如曲轴、重要调质件，如曲轴、连杆及代连杆及代40CrNi作大作大截面轴类件截面轴类件高高淬淬透透性性钢钢38CrMoAl0.350.420.300.600.200.451.351.650.150.25A10.701.10940水，油水，油640水，油水，油30980835145071229作氮化零件，如高压作氮化零件，如高压阀门，缸套等阀门，缸套等37CrNi30.340.410.300.600.170.371.201.603.003.50820油油500水，油水，油251130980105047269作大截面并要求高强作大截面并要求高强度、高韧性的零件度、高韧性的零件40CrMnMo0.370.450.901.200.170.370.901.200.200.30850油油600水，油水，油25980785104563217相当于相当于40CrNiMo的的高级调质钢高级调质钢25Cr2Ni4-WA0.210.280.300.600.170.371.351.654.004.50W0.801.20850油油550水水251080930114571369作机械性能要求很高作机械性能要求很高的大断面零件的大断面零件40CrNiMo-A0.370.440.500.800.170.370.600.901.251.650.150.25850油油600水，油水，油25980835125578269作高强度零件，如航作高强度零件，如航空发动机轴，在空发动机轴，在500工作的喷气发工作的喷气发动机承载零件动机承载零件齿轮齿轮凸轮轴凸轮轴花键轴花键轴活塞活塞销销（1）工作条件及对性能的要求）工作条件及对性能的要求经调质处理使用的理使用的结构构钢。许多多机机器器设备上上的的重重要要零零件件都都是是在在多多种种应力力负荷荷下下工工作作的的，受受力力情情况况比比较复复杂，既要有很高的，既要有很高的强度，又要有足度，又要有足够的塑性和的塑性和韧性。性。调质钢具具有有良良好好的的综合合力力学学性性能能的的原原因因与与其其经调质处理理后后的的组织有有关关，这种种组织有以下特点：有以下特点：铁素素体体基基体体上上均均匀匀分分布布的的粒粒状状碳碳化化物物起起弥弥散散强强化化作作用用，溶溶于于铁素素体体中中的的合合金金元元素素起起固固溶溶强强化化作作用用，保保证钢有有较高高的的屈屈服服强度度和和疲疲劳强度度。组组织织均均匀匀性性好好，减减少少了了裂裂纹在在局局部部薄薄弱弱地地区区形形成成的的可可能能，保保证钢有良好的塑性和有良好的塑性和韧性。性。基基体体组织铁素素体体是是从从淬淬火火马氏氏体体转变而而成成的的，晶晶粒粒细细小小，使使钢的的冷脆倾向性大大减小冷脆倾向性大大减小。性能要求：性能要求：调质件大多承受多种工作件大多承受多种工作载荷，受力情况比荷，受力情况比较复复杂，要求高的，要求高的综合机合机械性能，即具有高的械性能，即具有高的强度和良好的塑性、度和良好的塑性、韧性。合金性。合金调质钢还要求有要求有很好的淬透性很好的淬透性。但不同零件受力情况不同，。但不同零件受力情况不同，对淬透性的要求不一淬透性的要求不一样。（2）成分特点）成分特点中中碳：碳：碳质量分数一般在碳质量分数一般在0.25%0.50%之间，以之间，以0.4%居多；居多；加入加入提高淬透性的元素提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：等：这些合金元素这些合金元素除了提高淬透性除了提高淬透性外，还外，还能形成能形成合金合金铁素体铁素体，提高，提高钢的强度。如钢的强度。如调质处理后的调质处理后的40Cr钢的性能比钢的性能比45钢的性能高钢的性能高很多（表很多（表3-8）；）；加入加入防止第二类回火脆性的元素：防止第二类回火脆性的元素：含含Ni、Cr、Mn的合金的合金调调质钢，高温质钢，高温回火慢冷时易产生回火慢冷时易产生第二类回火脆性第二类回火脆性。在钢中加入。在钢中加入Mo、W可以防止第二类回火可以防止第二类回火脆性，其脆性，其适宜含量：适宜含量：Mo的质量分数为的质量分数为0.15%0.30%，或，或W的质量分数为的质量分数为0.8%1.2%。表表3-845钢与钢与40Cr钢调质后性能的对比钢调质后性能的对比钢号钢号热处理状热处理状态态棒材直棒材直径径/mmb/MPas/MPa5/%/%ak/kJ/m245钢850水水淬淬+550回火回火50700500154570040Cr钢850油油淬淬+570回火回火50(心心部部)85067016581000（3）常用钢种及牌号）常用钢种及牌号40Cr低淬透性合金低淬透性合金调质钢，油淬，油淬临界直径界直径为30mm40mm，用于制，用于制造一般尺寸的重要零件。造一般尺寸的重要零件。35CrMo中淬透性合金中淬透性合金调质钢，油淬，油淬临界直径界直径为40mm60mm，加入，加入Mo不不仅可提高淬透性，而且可防止可提高淬透性，而且可防止第二第二类回火脆性回火脆性。40CrNiMo高淬透性合金高淬透性合金调质钢，油淬，油淬临界直径界直径为60mm100mm，铬镍钢中加入适当的中加入适当的Mo，不但具有好的淬透性，不但具有好的淬透性，还可消除第二可消除第二类回火回火脆性。脆性。常用钢种常用钢种40，45，40Cr，35SiMn，40MnB，35CrNi，37CrNi3，40CrNiMo1.低低淬淬透透性性调质钢：油油淬淬临界界直直径径最最大大为30-40mm。45，40Cr，40MnB等等，用用于于汽汽车、拖拖拉拉机机上上的的连杆杆、螺螺栓栓、传动轴及及机机床床主主轴等等。40MnB为代代用用钢，性性能能与与40Cr相相近近，淬淬透透性性、稳定定性性、切切削削加加工工性性能能稍差。稍差。2.中中淬淬透透性性调质钢：油油淬淬临界界直直径径最最大大为40-60mm。35CrMo，40CrMn等，用于等，用于较大尺寸件如曲大尺寸件如曲轴、齿轮、连杆等。杆等。3.高高淬淬透透性性调质钢：油油淬淬临界界直直径径最最大大为60mm以以上上。大大多多含含有有Cr、Ni等等元元素素。防防止止回回火火脆脆性性加加入入Mo元元素素。40CrNiMo用用于于大大截截面面重重载荷荷的重要零件如航空的重要零件如航空发动机机轴等。等。（4）热处理和组织性能）热处理和组织性能调质一般安排在粗、精加工之一般安排在粗、精加工之间进行。随着合金元素种行。随着合金元素种类的增多，其淬透性的增多，其淬透性提高。提高。预先先热处理理：完全退火：完全退火合金合金调质钢的的最最终热处理理：淬火加高温回火淬火加高温回火组织：回火索氏体（回火索氏体（S回回），），25HRC40HRC。当零件局部要求耐磨性当零件局部要求耐磨性时，调质后后应进行局部表面淬火。行局部表面淬火。合金合金调质钢淬透性淬透性较高，一般都用油淬，淬透性特高，一般都用油淬，淬透性特别大大时甚至可以空冷，甚至可以空冷，这能减少能减少热处理缺陷。理缺陷。合金合金调质钢的最的最终性能决定于回火温度。一般采用性能决定于回火温度。一般采用500650回火。通回火。通过选择回火温度，可以回火温度，可以获得所要求的性能。得所要求的性能。为防止第二防止第二类回火脆性，回火后快回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于冷（水冷或油冷），有利于韧性的提高。性的提高。*40Cr钢经不同温度回火后的机械性能不同温度回火后的机械性能(直径直径D=12mm，油淬，油淬)合金合金调质钢常常规热处理后的理后的组织是是回火索氏体回火索氏体，用于螺栓、，用于螺栓、连杆等。杆等。表面要求耐磨的零件（如表面要求耐磨的零件（如齿轮、主、主轴），再），再进行感行感应加加热表面淬火及表面淬火及低温回火，表面低温回火，表面组织为回火马氏体回火马氏体，表面硬度可达，表面硬度可达55HRC58HRC。心部心部组织是是回火索氏体回火索氏体。合金合金调质钢淬透淬透调质后的屈服后的屈服强度度约为800Mpa，冲，冲击韧性在性在800kJ/m2，心部硬度可达，心部硬度可达22HRC25HRC。若截面尺寸大而未淬透。若截面尺寸大而未淬透时，性能性能显著降低。著降低。