非调质钢

非调质钢的研究与发展内容简介1.非调制钢的定义；2.非调制钢的特点；3.非调制钢合金化原理；4.非调质钢的强韧化原理；5.举例说明控轧控冷工艺;6.非调质钢的应用；7.结语1非调质钢的定义非调质钢是在中碳钢中添加微量合金元素（V、Ti、Nb和N等），通过控温（锻制）、控温冷却、在铁素体和珠光体中弥散析出碳、氮化合物为强化相，使之在轧制（锻制）后不经调质处理，即可获得碳素结构钢或合金结构钢经调质处理后所达到的力学性能。2非调质钢的特点(1)避免了热处理过程中产生的废品；(2)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；(3)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；(4)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；(5)省去了校直工序，避免了校直过程中产生的废品；(6)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；(7)良好的切削性能和表面强化性能；3非调质钢的合金化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、Ti等合金元素形成稳定的间隙相-氮化物、碳氮化物，以细小质点存在，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，增加钢中Mn的含量，将降低钢的共析成分碳的含量，导致珠光体量的增多，降低钢的相变温度，减缓奥氏体向珠光体的转变速度，提高淬透性，并细化铁素体晶粒、珠光体团和珠光体片间距，提高钢的强度。使其珠光体团变得细小，并减少了珠光体团的片间距，还使珠光体中渗碳体片的厚度减薄，因而可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。S、Pb、Ca可加入适量的易切削元素S、Pb、Ca，这些元素在钢中能形成对切削加工有利的夹杂物。当S与Mn相结合形成MnS，具有一定的细化晶粒效果。V是微合金化元素中最常用而又有效的强化元，其主要作用是通过形成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，在加热温度高达1200℃时也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。4非调质钢的强韧化原理工艺技术实质是：使用非调质钢制作零件运用热加工工艺并控制其工艺参数，使零件获得所需要的力学性能。非调质钢的强化主要是依靠合金元素的固溶强化和合金元素的碳化物、氮化物、碳氮化物的析出强化来提高强度的,固溶原子引起基体点阵畸变、碳氮化物析出阻碍位错运动都可以提高钢的强度。•非调质钢的韧化（1）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。（2）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5.举例说明控轧控冷工艺试样加热到1050℃、保温5min、然后以不同的冷却速度冷却分析轧制工艺参数对34Mn2VN钢组织演变规律及冲击韧性的影响为例说明：随着冷却速度的加大硬度稍有增加,冲击韧性也有所增加。冷速为1.5℃/s时,其冲击韧性高于冷速为2·0℃/s和0.8℃/s时的冲击韧性。这个现象应该归结于2种因素的影响:一方面是冷速增大,晶内铁素体含量增加,铁素体晶粒细化,韧性增高;另一方面是随着冷速的增大,贝氏体量增多,韧性降低。组织为铁素体+珠光体+贝氏体(F+P+B)组织为铁素体+珠光体+少量的贝氏(F+P+B)组织均为铁素体+珠光体(F+P)5非调质钢的应用非调质钢按应用场合分为直接切削用非调质钢、热锻用非调质钢、冷作强化非调质钢和高韧性非调质钢。直接切削用非调质钢用于热轧件直接加工成零件；热锻用非调质钢用于热锻件（如曲轴、连杆等）；冷作强化非调质钢用于标准件（如螺母等）高韧性非调质钢用于要求韧性较高的零部件（1）轴类零件适用于直接切削用非调质钢，可替代现有的“40Cr”及45#钢种的调质钢。主要零部件有：销轴、支重轮轴、履带销轴、油缸杆等，可以减少加工余量，对于细长轴还可以省去校直工序。调质钢：落料---调质---切削加工---表面淬火非调质钢：落料--切削加工---表面淬火.（2）异型热加工锻件适用于热锻用非调质钢，根据所需力学性能不同，可替代,40Cr、45、35CrMo、40Mn2、35MnB.等钢种的调质钢。主要零部件为：履带链轨节、支重轮轮体、引导轮轮体、齿轮、油缸连接头、阀体连接块、曲轴、连杆和标准件等。可以省去调质及其后的表面清理等工序。调质钢：落料--锻造--调质--切削加工。非调质钢：落料--锻造--锻后急冷--切削加工。(3)冷加工用锻件适用于冷作强化非调质钢，主要用于标准件行业。可替代35、45、35CrMn.钢的调质钢等。调质钢：落料--正火--冷镦锻造--调质--切削加工。非调质钢：落料--冷镦锻造--切削加工。非调质钢主要缺点是强硬有余而韧性不足，通过合理地添加微合金化元素、改善冶炼工艺和控轧控冷工艺，可以改善微合金非调质钢的强韧性。非调质钢由于其节能省耗和绿色环保等优点，应用范围日益扩展，在汽车工业中已应用得十分广泛，并在其他领域不断扩大应用。非调质是省略了调质处理代之以固溶强化、析出强化和形变强化来提高其强度和韧性的，避免了调质处理时易产生开裂和应力较高的危险，优点显著，但是仅靠微合金化和控锻控冷工艺来加工的锻件其应力也是比较高的，也存在一些显微缺陷，其后也可以增加一些热处理工序，例如退火、正火，或复合热处理等。6结语