合金調(diào)質(zhì)鋼回火過(guò)程中的力學(xué)性能

淬火態(tài)為具有自回火析出物的板條馬氏體，具有良好的強(qiáng)韌性配合；在250℃左右回火后片狀碳化物析出量增加,提高了屈服強(qiáng)度；在400℃回火后在板條界析出碳化物薄殼，導(dǎo)致回火脆性現(xiàn)象；高溫回火后板條形態(tài)仍普遍存在，局部區(qū)域的板條合并成鐵素體塊晶。在550℃以上回火析出大量納米碳化物,滲碳體明顯粗化。細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化是實(shí)驗(yàn)鋼的主要強(qiáng)化方式。 2100433B

合金調(diào)質(zhì)鋼零件的預(yù)備熱處是毛配料的退火或正火（一般采用正火）。以及粗加工件的調(diào)制處理。合金調(diào)質(zhì)鋼的最終性能決定于回火溫度，常采用500°C~600°C回火，調(diào)質(zhì)后組織為回火索氏體。合金調(diào)質(zhì)鋼一般都用油淬，淬透性特別高時(shí)甚至可以空冷，這樣能減少熱處理缺陷。為防止第二類(lèi)回火脆性，回火后快速冷卻（水冷或油冷）。有利于韌性的提高。對(duì)局部表面要求硬度高、耐磨性好的零件，最終熱處理一般為感應(yīng)淬火、低溫回火或滲氮。

合金調(diào)質(zhì)鋼為中碳成分，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)wC=0.25%～0.50%，以保證調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能。主加合金元素有Cr、Ni、Mn、Si、B等，能提高淬透性和強(qiáng)化鋼材， 而加入少量的W、Mo、V、Ti等元素可形成穩(wěn)定的合金碳化物，阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，起細(xì)化晶粒及防止回火脆性的作用。

40Cr、35CrMo、38CrMoAl、40CrNiMoA等為常用的合金調(diào)質(zhì)鋼。

40Cr鋼是應(yīng)用最廣泛的合金調(diào)質(zhì)鋼，主要用于較為重要的中小型調(diào)質(zhì)件；如機(jī)床齒輪、主軸、花鍵軸、頂尖套等。

35CrMo適用于制造截面較大、載荷較重的調(diào)質(zhì)件和較為重要的中型調(diào)質(zhì)件，如汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子、重型汽車(chē)的曲軸等。

40CrNiMoA適宜于制作重載、大截面的重要調(diào)質(zhì)件，如挖掘機(jī)傳動(dòng)軸、卷板機(jī)軸等。

38CrMoAl是氮化鋼，主要用于制造尺寸精確、表面耐磨性要求很高的中小型調(diào)質(zhì)件，如精密磨床主軸、精密鏜床絲杠等。

1. 用途

合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床和其它機(jī)器上的各種重要零件，如齒輪、軸類(lèi)件、連桿、螺栓等。

2. 性能要求

調(diào)質(zhì)件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復(fù)雜，要求高的綜合機(jī)械性能，即具有高的強(qiáng)度和良好的塑性、韌性。合金調(diào)質(zhì)鋼還要求有很好的淬透性。但不同零件受力情況不同，對(duì)淬透性的要求不一樣。

3. 成分特點(diǎn)

(1) 中碳：碳含量一般在0.25%～0.50%之間，以0.4%居多；

(2) 加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：這些合金元素除了提高淬透性外，還能形成合金鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度。如調(diào)質(zhì)處理后的40Cr鋼的性能比45鋼的性能高很多；

(3) 加入防止第二類(lèi)回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn的合金調(diào)質(zhì)鋼，高溫回火慢冷時(shí)易產(chǎn)生第二類(lèi)回火脆性。在鋼中加入Mo、W可以防止第二類(lèi)回火脆性，其適宜含量約為0.15%～0.30%Mo或0.8%～1.2%的W。

45鋼與40Cr鋼調(diào)質(zhì)后性能的對(duì)比

鋼號(hào)及熱處理狀態(tài) 截面尺寸/ mm sb/ MPa ss/MPa d5/ % y/% ak/kJ/m2

45鋼 850℃水淬, 550℃回火 f50 　700 　500 　15 　45 　700

40Cr鋼 850℃油淬, 570℃回火 f50 (心部) 　850 　670 　16 　58 　1000

4. 鋼種及牌號(hào)

(1)40Cr低淬透性調(diào)質(zhì)鋼：這類(lèi)鋼的油淬臨界直徑為30mm～40mm，用于制造一般尺寸的重要零件。

(2)35CrMo中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：這類(lèi)鋼的油淬臨界直徑為40mm～60mm,加入鉬不僅可提高淬透性，而且可防止第二類(lèi)回火脆性。

(3)40CrNiMo高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：這類(lèi)鋼的油淬臨界直徑為60mm-100mm，多半是鉻鎳鋼。鉻鎳鋼中加入適當(dāng)?shù)你f，不但具有好的淬透性，還可消除第二類(lèi)回火脆性。

5. 熱處理和組織性能

合金調(diào)質(zhì)鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）。合金調(diào)質(zhì)鋼淬透性較高，一般都用油，淬透性特別大時(shí)甚至可以空冷，這能減少熱處理缺陷。

合金調(diào)質(zhì)鋼的最終性能決定于回火溫度。一般采用500℃-650℃回火。通過(guò)選擇回火溫度，可以獲得所要求的性能。為防止第二類(lèi)回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韌性的提高。

合金調(diào)質(zhì)鋼常規(guī)熱處理后的組織是回火索氏體。對(duì)于表面要求耐磨的零件（如齒輪、主軸），再進(jìn)行感應(yīng)加熱表面淬火及低溫回火，表面組織為回火馬氏體。表面硬度可達(dá)55HRC～58HRC。

合金調(diào)質(zhì)鋼淬透調(diào)質(zhì)后的屈服強(qiáng)度約為800MPa, 沖擊韌性在800kJ/m2心部硬度可達(dá)22HRC～25HRC。若截面尺寸大而未淬透時(shí)，性能顯著降低。

中碳合金調(diào)質(zhì)鋼。具有高強(qiáng)度、高韌性以及高淬透性。在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下，綜合力學(xué)性能良好，低溫沖擊韌度良好。有回火脆性?xún)A向，水冷易產(chǎn)生裂紋。切削加工性良好，但焊接性差。在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用。

使用前一般先經(jīng)淬火再經(jīng)回火，以使強(qiáng)度和韌性達(dá)到要求。碳素調(diào)質(zhì)鋼含碳量為0.03～0.60%,由于其淬透性較低，僅用于制造截面尺寸較小、形狀簡(jiǎn)單或載荷較低的機(jī)械零件。合金調(diào)質(zhì)鋼是在碳素調(diào)質(zhì)鋼的基礎(chǔ)上加入一種或幾種合金元素，加入的合金元素總量一般不超過(guò)5%。合金調(diào)質(zhì)鋼的淬透性好,可在油中淬硬，淬火變形小,有更好的強(qiáng)度和韌性配合。常用鋼號(hào)有40Cr、35CrMo、40MnB等。對(duì)截面尺寸大、承受載荷高的重要零件如航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸、高速柴油機(jī)的曲軸和連桿、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的主軸等常用合金元素含量較高的鋼種，如40CrNiMo、18CrNiW、25Cr2Ni4MoV等。