非调质钢形状记忆合金.ppt

预预预预 习习习习 内内内内 容容容容3.1 3.1 用途广泛的工程塑料用途广泛的工程塑料3.2 3.2 可以流动的晶体可以流动的晶体 液晶高分子材料液晶高分子材料 (参见教材参见教材P84P8496)96)1编辑ppt本次课程内容本次课程内容l l2.1.52.1.5 微合金非调质钢（微合金非调质钢（P32P32 3535）l l2.62.6 阿波罗飞船登月所用天线阿波罗飞船登月所用天线与形状记与形状记忆合金材料（忆合金材料（P306P306 312312）l l1.61.6 “资料查询与新型材料综述资料查询与新型材料综述”写法写法指导（指导（P9P91515）2编辑ppt柴油机连杆柴油机连杆2.2.2.2.1.6 1.6 1.6 1.6 微合金非调质钢与贝氏体钢微合金非调质钢与贝氏体钢微合金非调质钢与贝氏体钢微合金非调质钢与贝氏体钢lll1 11 1.常用调质钢回顾常用调质钢回顾常用调质钢回顾常用调质钢回顾lll2.2.2.2.微合金非调质钢微合金非调质钢微合金非调质钢微合金非调质钢lll3.3.3.3.贝氏体钢贝氏体钢贝氏体钢贝氏体钢3编辑ppt 何谓何谓“机器制造用钢机器制造用钢 （机械结构用钢）（机械结构用钢）”？机械结构用钢（机器制造或机器零件用钢）机械结构用钢（机器制造或机器零件用钢）机械结构用钢（机器制造或机器零件用钢）机械结构用钢（机器制造或机器零件用钢）系系指用于制造各类机器零件，如轴类机械零件、齿指用于制造各类机器零件，如轴类机械零件、齿轮类机械零件、弹簧类机械零件等所用的钢种。轮类机械零件、弹簧类机械零件等所用的钢种。它包括它包括调质钢调质钢调质钢调质钢，表面硬化钢（渗碳钢和渗氮钢），表面硬化钢（渗碳钢和渗氮钢），弹簧钢，滚动轴承钢，易切削钢等。，弹簧钢，滚动轴承钢，易切削钢等。4编辑ppt1 1.常用调质钢回顾常用调质钢回顾l 淬淬火火成成马马氏氏体体后后在在500500650650之之间间的的温温度度范范围围内内回回火火的的调调质质处处理理用用结结构构钢钢，称称为为调调质质钢钢。经经调调质质处处理理后后，钢钢的的强强度度，塑塑性性韧韧性性具具有有良良好好的的配配合合（即即具具有有良良好好的的综综合合力力学学性性能能）。调调质质钢钢在在化化学学成成分分上上是是中中碳碳（0.250.250.5%0.5%C C）的的碳碳钢钢、低低合合金金钢钢和和中中合合金金钢钢，其其对对应应组组织织为为S S回回火火。调调质质钢钢种种有有4545，CrCr系系（4040CrCr、40CrSi40CrSi），Cr-MnCr-Mn系系（4040CrMnCrMn），Cr-NiCr-Ni系系（4040CrNiMoCrNiMo），），含硼钢（含硼钢（4040MnBMnB）等。等。回火索氏体回火索氏体回火索氏体回火索氏体5编辑ppt 轴套类零件轴套类零件调质件调质件（螺杆）（螺杆）柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴破碎机主轴破碎机主轴6编辑ppt 结构结构特点特点:1.1.多数是由多数是由同轴的回转同轴的回转体组成；体组成；2.2.径向尺寸径向尺寸远远大于轴远远大于轴向尺寸；向尺寸；3.3.零件上常零件上常见结构：均见结构：均匀分布的孔、匀分布的孔、轮辐，键槽、轮辐，键槽、等结构。等结构。轮盘类零件轮盘类零件7编辑ppt高强螺栓高强螺栓柴油机连杆柴油机连杆齿轮齿轮曲轴曲轴曲轴曲轴8编辑ppt调质钢的力学性能要求调质钢的力学性能要求l在机器制造业中，调质钢常用来制造各种轴类零件、连杆、高强度螺栓等，受力状在机器制造业中，调质钢常用来制造各种轴类零件、连杆、高强度螺栓等，受力状况较复杂。例如，轴类零件工作时，既传递转距又承受弯曲作用，承受的力是交变况较复杂。例如，轴类零件工作时，既传递转距又承受弯曲作用，承受的力是交变动负荷；有时还承受一定冲击载荷作用；轴颈部位还作相对运动，产生一定的摩擦动负荷；有时还承受一定冲击载荷作用；轴颈部位还作相对运动，产生一定的摩擦磨损。其磨损。其力学性能要求：力学性能要求：力学性能要求：力学性能要求：高的屈服点和疲劳强度，良好的冲击韧度和塑性，即高的屈服点和疲劳强度，良好的冲击韧度和塑性，即具有具有具有具有良好的综合力学性能。同时，还要考虑断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率等性能。良好的综合力学性能。同时，还要考虑断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率等性能。良好的综合力学性能。同时，还要考虑断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率等性能。良好的综合力学性能。同时，还要考虑断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率等性能。一般一般调质钢的性能范围大致为：调质钢的性能范围大致为：b b8008001200MPa1200MPa，S S7007001000MPa1000MPa，881515，K K6060120J/cm120J/cm2 2，T TK K4040。9编辑ppt调质处理车间调质处理车间调质处理车间调质处理车间调质钢的热处理工艺特点调质钢的热处理工艺特点l l预备热处理预备热处理预备热处理预备热处理 退火（正火）；退火（正火）；l l最终热处理最终热处理最终热处理最终热处理 调质（表面淬火）调质（表面淬火）。真空淬火炉真空淬火炉真空淬火炉真空淬火炉网带式回火电炉网带式回火电炉网带式回火电炉网带式回火电炉10编辑ppt调质钢的淬透性、合金化与热处理调质钢的淬透性、合金化与热处理l为保证工件表层足够深度能够被淬透从而得到较高的强度为保证工件表层足够深度能够被淬透从而得到较高的强度,要求钢材要求钢材应具有足够淬应具有足够淬应具有足够淬应具有足够淬透性（如右下图所示）透性（如右下图所示）透性（如右下图所示）透性（如右下图所示）,在钢中在钢中添加适量的添加适量的添加适量的添加适量的CrCrCrCr、MnMnMnMn、MoMoMoMo、NiNiNiNi、B B B B等合金元素可明等合金元素可明等合金元素可明等合金元素可明显提高钢的淬透性和强度。显提高钢的淬透性和强度。显提高钢的淬透性和强度。显提高钢的淬透性和强度。钢中合金元素含量越高钢中合金元素含量越高,其淬透性以及强度也就越高其淬透性以及强度也就越高,但但相应的生产成本也就明显增加。含硼钢由于合金成本方面的优势具有重要的发展潜相应的生产成本也就明显增加。含硼钢由于合金成本方面的优势具有重要的发展潜力。此外力。此外,淬火介质的冷却能力越大淬火介质的冷却能力越大,淬硬层越深。淬硬层越深。为保证工件在调质淬火处理时不产生明显的为保证工件在调质淬火处理时不产生明显的热处理变形热处理变形,又要求钢中合金元素含量应控制又要求钢中合金元素含量应控制在合理范围内在合理范围内,且淬火介质的冷却能力也受到且淬火介质的冷却能力也受到一定限制。一定限制。严格控制碳含量及合金元素含量严格控制碳含量及合金元素含量严格控制碳含量及合金元素含量严格控制碳含量及合金元素含量的波动范围可实现均匀的淬透性的波动范围可实现均匀的淬透性的波动范围可实现均匀的淬透性的波动范围可实现均匀的淬透性(窄淬透性带窄淬透性带窄淬透性带窄淬透性带)并明显降低热处理变形。并明显降低热处理变形。并明显降低热处理变形。并明显降低热处理变形。11编辑ppt典型调质钢简介典型调质钢简介连杆螺栓及其热处理工艺曲线图连杆螺栓及其热处理工艺曲线图连杆螺栓及其热处理工艺曲线图连杆螺栓及其热处理工艺曲线图内燃机曲轴内燃机曲轴内燃机曲轴内燃机曲轴12编辑ppt想想 一一 想想：？：？微微合合金金非非调调质质钢钢13编辑ppt2.2.2.2.节能降耗的非调质机械结构钢节能降耗的非调质机械结构钢节能降耗的非调质机械结构钢节能降耗的非调质机械结构钢l l（1 1）微合金非调质钢的概念与发展过程）微合金非调质钢的概念与发展过程l l（2 2）微合金非调质钢的分类）微合金非调质钢的分类l l（3 3）微合金非调质钢应用现状与实例分析）微合金非调质钢应用现状与实例分析l l（4 4）微合金非调质钢发展与研究动向）微合金非调质钢发展与研究动向 14编辑ppt（1 11 1）微合金非调质钢的概念与发展过程）微合金非调质钢的概念与发展过程）微合金非调质钢的概念与发展过程）微合金非调质钢的概念与发展过程l第二次石油危机后，在节能动力推动下和微合金化技术基础上，第二次石油危机后，在节能动力推动下和微合金化技术基础上，1972197219721972年德国蒂森特钢公司年德国蒂森特钢公司年德国蒂森特钢公司年德国蒂森特钢公司开发成功开发成功第一代非调质钢第一代非调质钢第一代非调质钢第一代非调质钢49MnVS349MnVS349MnVS349MnVS3（F+PF+PF+PF+P组织类型）组织类型）组织类型）组织类型）以来以来,世界各国对此产生了浓厚的兴趣世界各国对此产生了浓厚的兴趣,都竞相研究和应用非调质钢都竞相研究和应用非调质钢,由于韧性差由于韧性差,限制了应用范围。限制了应用范围。l l第二代非调质钢开发于第二代非调质钢开发于第二代非调质钢开发于第二代非调质钢开发于80808080年代初年代初年代初年代初,主要有铁素体主要有铁素体主要有铁素体主要有铁素体-珠光体和贝氏体型两大类珠光体和贝氏体型两大类珠光体和贝氏体型两大类珠光体和贝氏体型两大类,是当前用量最大是当前用量最大的非调质钢的非调质钢,为提高为提高为提高为提高F-PF-PF-PF-P型非调质钢的韧性型非调质钢的韧性型非调质钢的韧性型非调质钢的韧性,开发了一系列新技术开发了一系列新技术开发了一系列新技术开发了一系列新技术:晶粒细化法、促进晶内晶粒细化法、促进晶内晶粒细化法、促进晶内晶粒细化法、促进晶内F F F F (IGF)(IGF)(IGF)(IGF)形成技术、氧化物冶金技术形成技术、氧化物冶金技术形成技术、氧化物冶金技术形成技术、氧化物冶金技术;贝氏体型非调质钢具有良好的强韧性贝氏体型非调质钢具有良好的强韧性贝氏体型非调质钢具有良好的强韧性贝氏体型非调质钢具有良好的强韧性,适合于代替合金调质适合于代替合金调质适合于代替合金调质适合于代替合金调质钢钢钢钢;为改善非调质钢切削性能为改善非调质钢切削性能为改善非调质钢切削性能为改善非调质钢切削性能,各国又研制了易切削非调质钢。各国又研制了易切削非调质钢。各国又研制了易切削非调质钢。各国又研制了易切削非调质钢。l l1998199819981998年美国的年美国的年美国的年美国的WrightWrightWrightWright提出第三代非调质钢概念提出第三代非调质钢概念提出第三代非调质钢概念提出第三代非调质钢概念,特点是特点是碳含量低碳含量低碳含量低碳含量低,其组织为回火其组织为回火其组织为回火其组织为回火M,M,M,M,具有较具有较具有较具有较高的强度和良好的韧性高的强度和良好的韧性高的强度和良好的韧性高的强度和良好的韧性,称为低碳称为低碳称为低碳称为低碳MMMM型高强度高韧性非调质钢。型高强度高韧性非调质钢。型高强度高韧性非调质钢。型高强度高韧性非调质钢。l l我国自我国自我国自我国自1981198119811981年开始研制非调质钢年开始研制非调质钢年开始研制非调质钢年开始研制非调质钢,于于于于1995199519951995年完成了年完成了年完成了年完成了9 9 9 9个钢种列标。个钢种列标。个钢种列标。个钢种列标。在在B/T15712-1995B/T15712-1995非非调质机械结构钢调质机械结构钢标准中标准中,按加工方法的不同按加工方法的不同,将非调质钢分为锻造和切削两类共将非调质钢分为锻造和切削两类共9 9个钢号个钢号,全部全部为中碳为中碳V V系、系、Mn-VMn-V系系F-PF-P型型,强度范围在强度范围在650800 MPa650800 MPa。除列标钢种之外。除列标钢种之外,近几年还研制了近几年还研制了25MnSiV(Ti)25MnSiV(Ti)、38MnV(Ti)38MnV(Ti)、35MnVNb35MnVNb、45MnVNb45MnVNb等等P-FP-F型非调质钢型非调质钢,但强度级别并没有明但强度级别并没有明显突破显突破;另外另外,还开发了一批低碳还开发了一批低碳B B、低碳、低碳MM非调质钢非调质钢,如如12Mn2VB12Mn2VB12Mn2VB12Mn2VB、5Mn2VB5Mn2VB5Mn2VB5Mn2VB、10Mn2CrVB10Mn2CrVB10Mn2CrVB10Mn2CrVB、18Mn2VTiB18Mn2VTiB18Mn2VTiB18Mn2VTiB等。等。等。等。15编辑ppt何谓何谓“微合金非调质结构钢微合金非调质结构钢”呢呢？l2020世纪世纪7070年代初发生的石油能源危机，节能、机械产品和车辆的轻量化、减少年代初发生的石油能源危机，节能、机械产品和车辆的轻量化、减少COCO2 2温室气体排放的呼声越来越高，随着人们对能源和环保问题的日益关注，发展节温室气体排放的呼声越来越高，随着人们对能源和环保问题的日益关注，发展节能、环保、低成本的能、环保、低成本的“绿色钢材绿色钢材”非调质钢，替代能耗高、周期长、污染严重的非调质钢，替代能耗高、周期长、污染严重的调质钢零件已经成为发展工业用钢的必然趋势。调质钢零件已经成为发展工业用钢的必然趋势。l l何谓何谓何谓何谓“微合金非调质钢微合金非调质钢微合金非调质钢微合金非调质钢”？如下图所示为调质钢（如下图所示为调质钢（b b图）和非调质钢图）和非调质钢（a a图）这两类钢典型的生产工艺流程。由比较可见，图）这两类钢典型的生产工艺流程。由比较可见，非调质钢由于取消了淬火回火非调质钢由于取消了淬火回火等工序，从而简化了生产工艺流程，提高材料利用率，改善零件质量，降低能耗和制等工序，从而简化了生产工艺流程，提高材料利用率，改善零件质量，降低能耗和制造成本（造成本（25%25%38%38%），减少污染，绿色环保。），减少污染，绿色环保。（a a a a）（b b b b）图图图图2.#2.#2.#2.#非调质钢非调质钢非调质钢非调质钢（a a a a）与调质钢（）与调质钢（）与调质钢（）与调质钢（b b b b）典）典）典）典型工艺型工艺型工艺型工艺16编辑ppt何谓何谓“微合金非调质结构钢微合金非调质结构钢”呢呢？l l何谓何谓“非调质机械结构钢非调质机械结构钢”？通过微合金化、控制轧制（锻制）和控制冷却等强韧化通过微合金化、控制轧制（锻制）和控制冷却等强韧化通过微合金化、控制轧制（锻制）和控制冷却等强韧化通过微合金化、控制轧制（锻制）和控制冷却等强韧化方法，取消了调质处理，达到或接近调质钢力学性能的一类方法，取消了调质处理，达到或接近调质钢力学性能的一类方法，取消了调质处理，达到或接近调质钢力学性能的一类方法，取消了调质处理，达到或接近调质钢力学性能的一类优质或特殊质量结构钢。简称优质或特殊质量结构钢。简称优质或特殊质量结构钢。简称优质或特殊质量结构钢。简称“非调质钢非调质钢非调质钢非调质钢”。（GB/T15712-2008GB/T15712-2008GB/T15712-2008GB/T15712-2008非调质机械结构钢非调质机械结构钢非调质机械结构钢非调质机械结构钢给出的定义给出的定义给出的定义给出的定义）17编辑ppt 微合金非调质钢的强韧化途径微合金非调质钢的强韧化途径l li i i i优化成分，提高强韧性优化成分，提高强韧性优化成分，提高强韧性优化成分，提高强韧性l l“降降降降C C C C增增增增MnMnMnMn”。降降C C可明显提高钢的韧性，其强度损失可由增加可明显提高钢的韧性，其强度损失可由增加MnMn含量补偿。含量补偿。l l“多多多多元元元元适适适适量量量量，复复复复合合合合加加加加入入入入”的的的的合合合合金金金金化化化化基基基基本本本本原原原原则则则则。微微微微合合合合金金金金化化化化元元元元素素素素V V V V、TiTiTiTi、NbNbNbNb和和和和N N N N等等等等，以以细细晶晶强强化化和和沉沉淀淀强强化化等等方方式式同同时时提提高高材材料料的的强强度度和和韧韧性性。但但最最常常用用的的是是V V，通通常常V V的的质质量量分分数数在在0.060.060.130.13；N N是是十十分分有有益益元元素素，N N以以化化合合物物的的形形式式存存在在，其其主主要要作作用用是是促促进进V V的的析析出出，提提高高沉沉淀淀析析出出强强化化效效果果，细细化化晶晶粒粒，提提高高TiNTiN的的稳稳定定性性用用和和节节约约V V合合金等。金等。S S S S可细化晶粒，促进晶内可细化晶粒，促进晶内F F析出，提高强韧性，同时也可改善切削加工工艺性能。析出，提高强韧性，同时也可改善切削加工工艺性能。l l均均均均含含含含有有有有一一一一定定定定量量量量MnMnMnMn元元元元素素素素。在在非非调调质质钢钢中中均均含含有有0.60%0.60%1.00%1.00%或或1.00%1.00%1.50%1.50%的的MnMn（因因大大于于1.51.5时时，将将降降低低其其韧韧性性）。MnMn、CrCr以以固固溶溶强强化化方方式式强强化化基基体体组组织织，提提高淬透性，增加钢的强韧性。高淬透性，增加钢的强韧性。18编辑ppt 微合金非调质钢的冶金工艺特点微合金非调质钢的冶金工艺特点l li i i i冶炼冶炼冶炼冶炼 l冶冶炼炼非非调调质质钢钢时时，均均要要首首先先充充分分脱脱氧氧，然然后后再再进进行行合合金金化化。保保证证钢钢中中含含有有稳稳定定和和适适量量的的N N，对对控控制制微微合合金金非非调调质质钢钢的的性性能能是是十十分分重重要要的的。非非调调质质钢钢在在冶冶炼炼时时常常加加入入AlAl、TiTi等等元元素素，通通过过析析出出AlNAlN、TiNTiN来来钉钉扎扎A A晶晶界界，提提高高A A晶晶粒粒长长大大激激活活能能量量，在在加加热热时时阻阻止止晶晶粒粒长长大大，在在形形变变过过程程中中抑抑制制A A再再结结晶晶，细细化化A A晶晶粒粒。微微合合金金元元素素的的复复合合加入比单独加入作用更大。加入比单独加入作用更大。l lii ii ii ii先进的先进的先进的先进的TMCPTMCPTMCPTMCP技术技术技术技术 l微微合合金金化化与与TMCPTMCP相相结结合合，才才能能充充分分发发挥挥微微合合金金化化元元素素的的作作用用，才才能能达达到到最最佳佳的的强强韧韧化化效效果果。对对于于轧轧制制(锻锻制制)并并经经切切削削加加工工后后使使用用的的非非调调质质钢钢来来说说，轧轧制制(锻锻制制)工工艺将决定零件的最终性能。艺将决定零件的最终性能。19编辑ppt 微合金非调质钢的性能特点微合金非调质钢的性能特点l li i i i力力力力学学学学性性性性能能能能 具具具具有有有有与与与与碳碳碳碳素素素素及及及及合合合合金金金金结结结结构构构构钢钢钢钢调调调调质质质质后后后后同同同同样样样样强强强强度度度度。虽虽虽虽其其其其韧韧韧韧性性性性稍稍稍稍差差差差，但但但但采采采采取取取取某某某某些些些些韧韧韧韧化化化化措措措措施施施施后后后后，也也也也可可可可达达达达相相相相应应应应韧韧韧韧性性性性水水水水平平平平。与与与与调调调调质质质质态态态态使使使使用用用用的的的的机机机机械械械械结结结结构构构构钢钢钢钢相相相相比比比比，微微微微合合合合金金金金非非非非调调调调质质质质钢钢钢钢对对对对尺尺尺尺寸寸寸寸(体体体体积积积积)效效效效应应应应不不不不敏敏敏敏感感感感，使使使使其其其其力力力力学学学学性性性性能能能能、尤尤尤尤其其其其硬硬硬硬度度度度值值值值在在在在零零零零件件件件截截截截面面面面上上上上分分分分布布布布较较较较均均均均匀，这一点对大型零、部件尤为可贵和重要。匀，这一点对大型零、部件尤为可贵和重要。匀，这一点对大型零、部件尤为可贵和重要。匀，这一点对大型零、部件尤为可贵和重要。l lii ii ii ii工工工工艺艺艺艺性性性性能能能能 良良好好的的切切削削加加工工性性能能。在在硬硬度度相相同同情情况况下下，具具有有F-PF-P组组织织的的非非调调质质钢钢，其其其其切切切切削削削削加加加加工工工工性性性性能能能能比比比比具具具具有有有有回回回回火火火火S S S S组组组组织织织织的的的的调调调调质质质质钢钢钢钢好好好好。为为进进一一步步改改善善非非调调质质钢钢的的切切削削加加工工性性，可可可可适适适适量量量量单单单单独独独独添添添添加加加加某某某某易易易易切切切切削削削削元元元元素素素素如如如如S S S S或或或或PbPbPbPb及及及及CaCaCaCa、Te(Te(Te(Te(碲碲碲碲)、Se(Se(Se(Se(硒硒硒硒)等等等等，或或或或复复复复合合合合添添添添加加加加这些元素。这些元素。这些元素。这些元素。l良良好好的的表表面面强强化化特特性性。很很多多机机械械零零件件，为为提提高高其其表表面面耐耐磨磨性性和和疲疲劳劳强强度度，都都进进行行表表面面强强化化处处理理。其其其其具具具具有有有有良良良良好好好好高高高高、中中中中频频频频感感感感应应应应加加加加热热热热淬淬淬淬火火火火特特特特性性性性。与与与与同同同同等等等等强强强强度度度度级级级级别别别别调调调调质质质质钢钢钢钢相相相相比比比比，在在在在同同同同样样样样氮氮氮氮化化化化和和和和软软软软氮氮氮氮化化化化工工工工艺艺艺艺条条条条件件件件下下下下，非非非非调调调调质质质质钢钢钢钢的的的的渗渗渗渗层层层层可可可可得得得得到到到到更更更更高高高高硬硬硬硬度度度度；更更更更深深深深渗渗渗渗层层层层深深深深度度度度；氮化处理后心部硬度也不降低。氮化处理后心部硬度也不降低。氮化处理后心部硬度也不降低。氮化处理后心部硬度也不降低。试验表明，非调质钢具有良好的表面强化特性。试验表明，非调质钢具有良好的表面强化特性。20编辑ppt非调质钢的力学性能及其应用非调质钢的力学性能及其应用21编辑ppt技术经济性能特点技术经济性能特点 表表表表2 2 2 2.6 .6 .6 .6 调质与非调质钢制造机械零件工艺流程比较调质与非调质钢制造机械零件工艺流程比较调质与非调质钢制造机械零件工艺流程比较调质与非调质钢制造机械零件工艺流程比较 从从表表2 2.6.6可看出，采用可看出，采用非调质钢非调质钢制造零件，与调质钢相比，最大的不同就是制造零件，与调质钢相比，最大的不同就是省去了热处理工省去了热处理工序序。对于冷加工成形非调质钢，不但省去调质处理，还省去了退火处理。对于冷加工成形非调质钢，不但省去调质处理，还省去了退火处理。(1)(1)非调质钢的规格非调质钢的规格(尺寸尺寸)效应较小，其强度和硬度沿零件截面的分布较为均匀，效应较小，其强度和硬度沿零件截面的分布较为均匀，提高了零件的整体强度。提高了零件的整体强度。(2)(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。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)(3)减少了高能耗的热处理工序，节能减排。减少了高能耗的热处理工序，节能减排。(4)(4)缩短生产周期，提高劳动生产率，节约生产管理费用，即降低制造成本，提缩短生产周期，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。高企业的效益。(5)(5)良好的切削性能和表面强化性能。良好的切削性能和表面强化性能。技技技技术术术术经经经经济济济济性性性性能能能能特特特特点点点点22编辑ppt 组织特征组织特征li i P+FP+FP+FP+F型非调质钢型非调质钢型非调质钢型非调质钢的组织主要是：的组织主要是：l 铁素体铁素体(F)(F)珠光体（珠光体（P P）+弥散析出的碳化物（弥散析出的碳化物（K K）l强化的主要作用是细化组织和相间沉淀析出。其典型钢种是强化的主要作用是细化组织和相间沉淀析出。其典型钢种是49MnVS349MnVS3，其，其 b b770MPa770MPa，s s540MPa540MPa，室温，室温U U形缺口冲击吸收功形缺口冲击吸收功A AK K31J31J；lii ii 贝氏体型钢贝氏体型钢贝氏体型钢贝氏体型钢的组织有二种，贝氏体（的组织有二种，贝氏体（B B）或）或 B+B+（F+PF+P）l该类钢的特点是不但有好的强度，而且有较好的韧性，该类钢的特点是不但有好的强度，而且有较好的韧性，b b 830MPa830MPa，s s 540MPa540MPa，室温，室温U U形缺口形缺口 A AK K 47J47J；liii iii 马氏体型钢马氏体型钢马氏体型钢马氏体型钢的组织为板条状马氏体，具有异常好的韧性及较好的强韧性配合，强韧性达的组织为板条状马氏体，具有异常好的韧性及较好的强韧性配合，强韧性达到优质调质钢的水平，到优质调质钢的水平，3030时的韧性是第二类钢的时的韧性是第二类钢的5 56 6倍，倍，6060时的时的A Ak k仍仍16J16J。l 这三类非调质钢也可被认为是非调质钢发展的三个阶段。这三类非调质钢也可被认为是非调质钢发展的三个阶段。这三类非调质钢也可被认为是非调质钢发展的三个阶段。这三类非调质钢也可被认为是非调质钢发展的三个阶段。23编辑ppt(2)(2)微合金非调质钢的分类微合金非调质钢的分类l l表表表表2.2.2.2.*非调质钢的分类及牌号表示方法非调质钢的分类及牌号表示方法非调质钢的分类及牌号表示方法非调质钢的分类及牌号表示方法表表表表2.52.52.52.5 非调质钢按用途分类非调质钢按用途分类非调质钢按用途分类非调质钢按用途分类24编辑ppt(2)(2)微合金非调质钢的分类微合金非调质钢的分类l l按化学成分分类按化学成分分类按化学成分分类按化学成分分类 可分为两大类。可分为两大类。li i低碳非调质钢低碳非调质钢 此类非调质钢的此类非调质钢的碳含量碳含量一般控制在一般控制在0.250.25以下以下，即在低碳钢的，即在低碳钢的基础上，加上微合金元素如基础上，加上微合金元素如V V、NbNb、TiTi、N N等。等。lii ii中碳非调质钢中碳非调质钢 而此类非调质钢的而此类非调质钢的碳含量碳含量一般控制在一般控制在0.250.250.550.55之间。之间。在此基础上加入微合金元素在此基础上加入微合金元素V V、NbNb、TiTi、N N、AlAl等，有的还要加上等，有的还要加上CuCu、SiSi等。等。表表表表2.52.52.52.5*几种热锻用非调质结构钢的化学成分几种热锻用非调质结构钢的化学成分几种热锻用非调质结构钢的化学成分几种热锻用非调质结构钢的化学成分(质量分数，质量分数，质量分数，质量分数，%)%)%)%)25编辑ppt(3)(3)微合金非调质钢的分类微合金非调质钢的分类l l 按力学性能特征进行分类按力学性能特征进行分类按力学性能特征进行分类按力学性能特征进行分类 基本可分为四类。基本可分为四类。l li i i i高强度非调质钢高强度非调质钢高强度非调质钢高强度非调质钢 其热锻后，一般可得到其热锻后，一般可得到600600800N/mm800N/mm2 2的抗拉强度（的抗拉强度（b b），），用它可代替某些调质的碳素结构钢；合金非调质钢热锻后，一般可得到用它可代替某些调质的碳素结构钢；合金非调质钢热锻后，一般可得到900MPa900MPa以以上的强度上的强度 b b，有些甚至可达，有些甚至可达1100MPa1100MPa。用它可替代某些调质合金结构钢。用它可替代某些调质合金结构钢。l lii ii ii ii高韧性非调质钢高韧性非调质钢高韧性非调质钢高韧性非调质钢 此类钢此类钢常加入某些常加入某些常加入某些常加入某些MeMeMeMe，或采用降碳增锰等，或采用降碳增锰等，或采用降碳增锰等，或采用降碳增锰等措施，从而进一步措施，从而进一步提高钢的强韧性，可克服非调质钢韧性普遍偏低弊端，用于有韧性要求的场合。提高钢的强韧性，可克服非调质钢韧性普遍偏低弊端，用于有韧性要求的场合。l liii iii iii iii 高强高韧非调质钢高强高韧非调质钢高强高韧非调质钢高强高韧非调质钢 ;iv iv iv iv 表面强（硬）化非调质钢表面强（硬）化非调质钢表面强（硬）化非调质钢表面强（硬）化非调质钢图图图图2.52.52.52.5*几种非调质结构钢几种非调质结构钢几种非调质结构钢几种非调质结构钢(曲轴曲轴曲轴曲轴)的力学性能要求与实际控制水平的力学性能要求与实际控制水平的力学性能要求与实际控制水平的力学性能要求与实际控制水平26编辑ppt(3)(3)微合金非调质钢的分类微合金非调质钢的分类l l 按组织进行分类按组织进行分类按组织进行分类按组织进行分类 大致可分为三种。大致可分为三种。l lF-PF-PF-PF-P型型型型 其在非调质钢中占据的比重最大，除满足某些特殊用途而采用其他组织其在非调质钢中占据的比重最大，除满足某些特殊用途而采用其他组织为基的非调质钢外，一般非调质钢均为为基的非调质钢外，一般非调质钢均为P-FP-F类非调质钢。这是由其化学成分和加工状类非调质钢。这是由其化学成分和加工状态所决定，当然也与其使用性能（状态）有关。态所决定，当然也与其使用性能（状态）有关。l l晶内铁素体（晶内铁素体（晶内铁素体（晶内铁素体（F F F F）型）型）型）型 这是一种高强度高韧性的新型非调质钢。这是一种高强度高韧性的新型非调质钢。l l低碳贝氏体（低碳贝氏体（低碳贝氏体（低碳贝氏体（B B B B）型）型）型）型 在锻后空冷状态下，可获得低碳贝氏体，借以进一步改在锻后空冷状态下，可获得低碳贝氏体，借以进一步改善钢的强度、韧性和可焊性。组织中除善钢的强度、韧性和可焊性。组织中除B B外，有时也夹杂有外，有时也夹杂有P P和和F F，形成一种混合组，形成一种混合组织。织。l低碳马氏体（低碳马氏体（MM）型）型 利用锻造余热进行淬火、回火，获得低碳利用锻造余热进行淬火、回火，获得低碳MM来增加强韧性。来增加强韧性。表表表表2.52.52.52.5*非调质结构钢按显微组织分类非调质结构钢按显微组织分类非调质结构钢按显微组织分类非调质结构钢按显微组织分类27编辑ppt(3)(3)微合金非调质钢的分类微合金非调质钢的分类l l 按产品形状分类按产品形状分类按产品形状分类按产品形状分类 可分为：可分为：l li i i i 微合金非调质钢棒材；微合金非调质钢棒材；微合金非调质钢棒材；微合金非调质钢棒材；l lii ii ii ii 微合金非调质钢板材；微合金非调质钢板材；微合金非调质钢板材；微合金非调质钢板材；l liiiiiiiiiiii 微合金非调质钢管材；微合金非调质钢管材；微合金非调质钢管材；微合金非调质钢管材；l liviviviv 微合金非调质钢线材等。微合金非调质钢线材等。微合金非调质钢线材等。微合金非调质钢线材等。l l 按切削加工性能进行分类按切削加工性能进行分类按切削加工性能进行分类按切削加工性能进行分类 可分为：可分为：可分为：可分为：l l易切削微合金非调质钢；易切削微合金非调质钢；易切削微合金非调质钢；易切削微合金非调质钢；l l对切削性能无特殊性能要求的微合金非调质钢。对切削性能无特殊性能要求的微合金非调质钢。对切削性能无特殊性能要求的微合金非调质钢。对切削性能无特殊性能要求的微合金非调质钢。28编辑ppt(3)(3)非调质钢的应用现状与实例非调质钢的应用现状与实例l l非调质钢在汽车零部件上的应用非调质钢在汽车零部件上的应用非调质钢在汽车零部件上的应用非调质钢在汽车零部件上的应用l l非调质钢在工程机械上的应用非调质钢在工程机械上的应用非调质钢在工程机械上的应用非调质钢在工程机械上的应用l l非调质钢在民用枪械上的应用非调质钢在民用枪械上的应用非调质钢在民用枪械上的应用非调质钢在民用枪械上的应用l l非调质钢在标准件上的应用非调质钢在标准件上的应用非调质钢在标准件上的应用非调质钢在标准件上的应用l l其他应用其他应用其他应用其他应用近年来近年来近年来近年来随着计算机、控制、传感及精密测量技术等当代高科技与传统钢铁、制造业随着计算机、控制、传感及精密测量技术等当代高科技与传统钢铁、制造业的结合，的结合，微合金钢的开发应用微合金钢的开发应用微合金钢的开发应用微合金钢的开发应用获得新进展，除汽车工业外，应用范围涉及获得新进展，除汽车工业外，应用范围涉及建材、重建材、重型工程结构型工程结构(起重机、载重车辆起重机、载重车辆)、高压输送管道、桥梁、高压容器、集装箱、船舶、高压输送管道、桥梁、高压容器、集装箱、船舶等。等。而这些用途钢材一般占社会对钢材总需求量的而这些用途钢材一般占社会对钢材总需求量的6060左右。所以左右。所以非调质钢应用非调质钢应用非调质钢应用非调质钢应用前景广阔，是现代钢铁工业中的主力产品之一。前景广阔，是现代钢铁工业中的主力产品之一。前景广阔，是现代钢铁工业中的主力产品之一。前景广阔，是现代钢铁工业中的主力产品之一。柴油机连杆柴油机连杆柴油机连杆柴油机连杆29编辑ppt柴油机连杆柴油机连杆柴油机连杆柴油机连杆非调质钢在汽车零部件上的应用非调质钢在汽车零部件上的应用l非调质钢非调质钢由于钢中由于钢中加入合金化元素加入合金化元素V V、TiTi、NbNb等等,在锻造及锻后控冷过程中在锻造及锻后控冷过程中产生析产生析出强化及晶粒细化作用出强化及晶粒细化作用,其强韧化性能可达或接近调质钢水平其强韧化性能可达或接近调质钢水平,且省去调质热处理且省去调质热处理,减减少大量能耗并具良好加工性能少大量能耗并具良好加工性能,受到国内外许多汽车厂家重视。如德国奔驰、大众汽受到国内外许多汽车厂家重视。如德国奔驰、大众汽车公司，瑞典车公司，瑞典VolvoVolvo汽车公司汽车公司,英国英国AustinAustin公司公司,美国福特汽车公司美国福特汽车公司,意大利菲亚特汽意大利菲亚特汽车公司等大量车公司等大量采用非调质钢制造发动机曲轴、连杆、前轴等采用非调质钢制造发动机曲轴、连杆、前轴等采用非调质钢制造发动机曲轴、连杆、前轴等采用非调质钢制造发动机曲轴、连杆、前轴等重要零件。日本在非调重要零件。日本在非调质钢的研究及应用方面更是走在世界前面质钢的研究及应用方面更是走在世界前面,如日本三菱公司的如日本三菱公司的转向系统及传动系统所转向系统及传动系统所转向系统及传动系统所转向系统及传动系统所采用的热锻调质件采用的热锻调质件采用的热锻调质件采用的热锻调质件几乎全部采用非调质钢，日产公司几乎全部采用非调质钢，日产公司9090的的曲轴曲轴曲轴曲轴采用非调质钢制造。采用非调质钢制造。东风汽车公司采用非调质钢累计生产制造东风汽车公司采用非调质钢累计生产制造EQS100EQS100EQS100EQS100发动机连杆发动机连杆发动机连杆发动机连杆、康、康B B、康、康C C发动机连发动机连杆杆100100多万辆份多万辆份,康明斯康明斯发动机曲轴发动机曲轴发动机曲轴发动机曲轴100100多万件多万件,商用车前梁商用车前梁商用车前梁商用车前梁5050多万件多万件,取得显著节能取得显著节能效益效益,被称为节能结构材料。被称为节能结构材料。被称为节能结构材料。被称为节能结构材料。曲轴视频曲轴视频曲轴视频曲轴视频1 1曲轴曲轴曲轴曲轴30编辑pptl l热热热热锻锻锻锻和和和和易易易易切切切切削削削削非非非非调调调调质质质质钢钢钢钢，多多多多应应应应用用用用于于于于制制制制造造造造汽汽汽汽车车车车连连连连杆杆杆杆、曲曲曲曲轴轴轴轴、前前前前轴轴轴轴、半半半半轴轴轴轴、花花花花键键键键轴轴轴轴等等等等发发发发动机和传动系统零部件。动机和传动系统零部件。动机和传动系统零部件。动机和传动系统零部件。直接切削非调质钢直接切削非调质钢直接切削非调质钢直接切削非调质钢主要用来制造螺栓、销和杆类零件。主要用来制造螺栓、销和杆类零件。主要用来制造螺栓、销和杆类零件。主要用来制造螺栓、销和杆类零件。l l如如如如采采采采用用用用非非非非调调调调质质质质钢钢钢钢制制制制作作作作汽汽汽汽车车车车传传传传动动动动轴轴轴轴叉叉叉叉类类类类及及及及转转转转向向向向系系系系统统统统零零零零件件件件的的的的研研研研究究究究，已已已已取取取取得得得得显显显显著著著著进进进进展展展展。又又又又如如如如汽汽汽汽