调质钢的特点、种类及热处理概述

调质钢中碳的含量一般为0.35%~0.55%(碳素钢),或0. 25%~0. 50%(合金钢),含碳量过高则强度较高而韧性、塑性偏低;含碳量偏低,则韧性、塑性较好而强度不足;含碳量中等时,可同时兼顾有适当的强度、韧性和塑性等。

调质钢中的合金元素的主要作用是提高淬透性和综合力学性能,因此合金元素能提高钢在调质状态下的力学性能,相对于碳素钢而言,相同含碳量的合金钢的强度高、塑性和韧性高,因此常用作重要的调质零件。

调质钢按淬透性的高低,可分为低淬透性钢、中淬透性钢和高淬透性钢。

(1)低淬透性钢

该类钢的油淬临界直径不超过30mm,常用的有碳钢、铬钢、锰钢和硼钢等。常见牌号为45、40Mn2、45Mn2、42Mn2V、35SiMn、40B、40MnB、40MnVB、40Cr、40CrSi、40CrV、50CrV等,碳钢淬透性低,力学性能差,一般用来制造截面小以及不重要的零件;铬钢具有较好的淬透性,具有比碳钢高的回火稳定性,淬火温度宽、不易过热、变形开裂倾向小,故应用十分广泛;锰钢的作用与铬钢类似,锰使钢的临界冷却速度大大减小,提高了钢的强度和硬度;硼钢中硼显著提高了钢的淬透性,其性能接近40Cr,油淬临界直径在20~30mm,常用作汽车半轴、蜗杆、花键轴等。

(2)中淬透性钢

该类钢的油淬直接在40~60mm,常用的钢种有铬钼钢、铬锰钢等。常见牌号为35CrMn、42CrMo、35CrMnV、40CrMn、35CrMnSi、30CrMnSi、35CrMnTi、40CrMnTi、40CrNi等,铬钼钢具有高的淬透性,高温强度高和组织稳定性好,消除回火脆性等特点,42CrMo用来制造强度要求高、截面大的调质零件,如齿轮、汽轮发电机主轴、受负荷很大的连杆等,同时也可制造在500℃以下长期工作的零件;铬锰钢的淬透性和强度较高,韧性没有降低,30CrMnSi为高强度钢,具有较好的焊接性,用于制造高压鼓风机的压缩片、高速负荷砂轮轴等重要的零件。

(3)高淬透性钢

该类钢的油冷临界直径在60~100 mm,常见的材料牌号有30Mn2MoW、40CrMnMo、30CrN13、37CrNi3、40CrNiMo、45CrNiMoV、25Cr2Ni4W等,40CrMnMo是常用的高淬透性钢,具有回火脆性小、过热倾向小等特点,用来制作截面积大、高强度和高韧性的零件,如大型重载汽车的半轴等。

调质钢一般是指经淬火及高温回火后使用的结构钢,大多数属中碳钢,经过调质处理后获得回火索氏体,具有足够的强度和良好的韧性。调质钢主要用于制造机器零件,例如机床主轴、汽车半轴、连杆螺栓、齿轮等,它们大都承受比较大的动载荷,应力比较复杂,因此要求钢调质后应具有良好的综合力学性能,即较高的强度和良好的塑性和韧性,另外要具有好的淬透性,确保完全淬透,使整个截面上力学性能均匀,而且具有高的屈强比和冲击韧性。

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