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Dng 调质件工作条件及应用范围

调质即淬火和高温回火综合热处理工艺。调质件大全部在比较大动载荷作用下工作，它们承受着拉伸、压缩、弯曲、扭转或剪切作用，有表面还含有摩擦，要求有一定耐磨性等等。总而言之，零件处于多种复合应力下工作。这类零件关键为多种机器和机构结构件，如轴类、连杆、螺栓、齿轮等，在机床、汽车和拖拉机等制造工业中用得很普遍。尤其是对于重型机器制造中大型部件，调质处理用得更多．所以，调质处理在热处理中占有很关键位置。

在机械产品中调质件，因其受力条件不一样，对其所要求性能也就不完全一样。通常说来，多种调质件全部应含有优良综协力学性能，即高强度和高韧性合适配合，以确保零件长久顺利工作。

在强度方面，调质件应含有较高抗拉强度(σb)和疲惫强度(σ-1)使零件在工作中不致因外加载荷作用而产生过量塑性变形或断裂而失效。

在韧性方面，应含有较高冲击韧度，含有一定塑性和较小脆性破坏倾向，零件在塑性变形过程中有较高应力重新分布能力，以预防因冲击震动或应力集中而引发砧坏。对于一些工作条件调质件，还要含有较高耐磨性、耐蚀性，这就需要再进行化学热处理或表面热处理。

依据零件工作条件和为确保零件性能要求，如确定选择调质处理时，首先要考虑调质件用钢问题．通常下列几点必需给予注意：

1．在力学性能方面，钢材经调质处理后，性能应能达成零件要求性能指标。依据大多数调质件对力学性能要求来看，其性能指标在以下范围内。

σb ： 600一1200MPa。

σs ： 320—800 MPa。。

σs／σb ：50—60％

σ-1 ： 380—620MPa。

δ ： 10一20％

ψ ： 40一50％

布氏硬度 170—320HB

2．在工艺性能方面，除应含有良好铸造性和切削加工性以外，最关键是淬透性。因为钢性能决定于钢组织，而钢组织又和其淬透性有直接关系。实践证实，完全淬透合适回火后，钢含有最好综协力学性能。当零件完全淬透时，不管碳钢或合金钢，要回火到相同硬度，其抗拉强度，屈服强度和疲惫强度也基础相同。

若钢淬透性过小，淬火时不能淬透，组织中除马氏体外，只有托氏体时，高温回火后以得到回火索氏体组织，钢性能下降尚不甚显著。但当含有珠光体、铁素体时，钢性能就急剧下降，疲惫强度和冲击韧度最为敏感，屈服强度下降也比较大。

所以对于调质钢来讲，加入合金元素关键是为了提升钢件淬透性。

零件对淬透深度要求是不一致，应视零件具体要求而定。比如承受扭转弯曲零件，从受力条件分析，表面处应力最大，向里逐步减小，在这种情况下就不要求完全淬透，盲目追求淬透性就会造成优质钢材浪费和成本提升。

调质钢应含有较高回火稳定性，方便零件能够在较高温度下回火，充足消除应力，提升钢韧性和塑性，而不失去要求硬度和强度。

调质处理应用甚广，所以，上面标准只能是个参考，还需依据具体情况作具体分析。

常见钢调质处理参考表：

常见钢调质处理规范
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一、共析钢、亚共析钢、过共析钢
1.共析钢 　
碳溶解在铁晶格中形成固溶体，碳溶解到α——铁中固溶体叫铁素体，溶解到γ——铁中固溶体叫奥氏体。铁素体和奥氏体全部含有良好塑性。当铁碳合金中碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时，剩下出来碳将和铁形成化合物——碳化铁（Fe3C）这种化合物晶体组织叫渗碳体，它硬度极高，塑性几乎为零。 　　
从反应钢组织结构和钢含碳量和钢温度之间关系铁碳平衡状态图上可见，当碳含量恰好等于0.77%时，即相当于合金中渗碳体（碳化铁）约占12%，铁素体约占88%时，该合金相变是在恒温下实现。即在这种特定百分比下渗碳体和铁素体，在发生相变时，假如消失二者同时消失（加热时），假如出现则二者又同时出现，在这一点上这种组织和纯金属相变类似。基于这个原因，大家就把这种由特定百分比组成两相组织看成一个组织来看待，而且命名为珠光体，这种钢就叫做共析钢。即含碳量恰好是0.77%钢就叫做共析钢，它组织是珠光体。
2.亚共析钢 　　
常见结构钢含碳量大全部在0.5%以下，因为含碳量低于0.77%，所以组织中渗碳体量也少于12%，于是铁素体除去一部分要和渗碳体形成珠光体外，还会有多出出现，所以这种钢组织是铁素体+珠光体。碳含量越少，钢组织中珠光体百分比也越小，钢强度也越低，但塑性越好，这类钢统称为亚共析钢。
3.过共析钢 　
工具用钢含碳量往往超出0.77%，这种钢组织中渗碳体百分比超出12%，所以除和铁素体形成珠光体外，还有多出渗碳体，于是这类钢组织是珠光体+渗碳体。这类钢统称为过共析钢。
二、相关钢材机械性能名词 　
1.屈服点（σs） 　　
钢材或试样在拉伸时，当应力超出弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生显著塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时最小应力值即为屈服点。 设Ps为屈服点s处外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2） 　
2.屈服强度（σ0.2） 　
有金属材料屈服点极不显著，在测量上有困难，所以为了衡量材料屈服特征，要求产生永久残余塑性变形等于一定值（通常为原长度0.2%）时应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
3.抗拉强度（σb） 　
材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达成最大应力值。它表示钢材抵御断裂能力大小。和抗拉强度对应还有抗压强度、抗弯强度等。设Pb为材料被拉断前达成最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo （MPa）。
4.伸长率（δs）　　
材料在拉断后，其塑性伸长长度和原试样长度百分比叫伸长率或延伸率。 　　
5.屈强比（σs/σb） 　　
钢材屈服点（屈服强度）和抗拉强度比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件可靠性越高，通常碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。 　
6.硬度 　
硬度表示材料抵御硬物体压入其表面能力。它是金属材料关键性能指标之一。通常硬度越高，耐磨性越好。常见硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。　　
⑴布氏硬度（HB） 以一定载荷（通常3000kg）把一定大小（直径通常为10mm）淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷和其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为千克力/mm2 (N/mm2)。 　
⑵洛氏硬度（HR） 当HB>450或试样过小时，不能采取布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕深度求出材料硬度。依据试验材料硬度不一样，分三种不一样标度来表示： 　　
HRA：是采取60kg载荷和钻石锥压入器求得硬度，用于硬度极高材料（如硬质合金等）。 　
HRB：是采取100kg载荷和直径1.58mm淬硬钢球，求得硬度，用于硬度较低材料（如退火钢、铸铁等）。 　　
HRC：是采取150kg载荷和钻石锥压入器求得硬度，用于硬度很高材料（如淬火钢等）。 　
⑶维氏硬度（HV） 以120kg以内载荷和顶角为136°金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）
三、相关钢热处理名词 　　
1.钢退火 将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢退火是将钢加热到发生相变或部分相变温度，经过保温后缓慢冷却热处理方法。退火目标，是为了消除组织缺点，改善组织使成份均匀化和细化晶粒，提升钢力学性能，降低残余应力；同时可降低硬度，提升塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留组织缺点和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。 　　
2.钢正火 正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀奥氏体，然后在空气中自然冷却热处理方法。它能消除过共析钢网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提升综协力学性能，对要求不高零件用正火替换退火工艺是比较经济。 　
3.钢淬火 淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度速度急速冷却，而取得以马氏体为主不平衡组织热处理方法。淬火能增加钢强度和硬度，但要降低其塑性。淬火中常见淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。 　
4.钢回火 将已经淬火钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目标是消除淬火产生内应力，降低硬度和脆性，以取得预期力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多和淬火、正火配合使用。 　
⑴调质处理：淬火后高温回火热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质能够使钢性能，材质得到很大程度调整，其强度、塑性和韧性全部很好，含有良好综合机械性能。　　
⑵时效处理：为了消除精密量具或模具、零件在长久使用中尺寸、形状发生改变，常在低温回火后（低温回火温度150-250℃）精加工前，把工件重新加热到100-150℃，保持5-20小时，这种为稳定精密制件质量处理，称为时效。对在低温或动载荷条件下钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为关键。 　
5.钢表面热处理 　　
⑴表面淬火：是将钢件表面经过快速加热到临界温度以上，但热量还未来得及传到心部之前快速冷却，这么就能够把表面层被淬在马氏体组织，而心部没有发生相变，这就实现了表面淬硬而心部不变目标。适适用于中碳钢。 　　
⑵化学热处理：是指将化学元素原子，借助高温时原子扩散能力，把它渗透到工件表面层去，来改变工件表面层化学成份和结构，从而达成使钢表面层含有特定要求组织和性能一个热处理工艺。根据渗透元素种类不一样，化学热处理可分为渗碳、渗氮、氰化和渗金属法等四种。 　
渗碳：渗碳是指使碳原子渗透到钢表面层过程。也是使低碳钢工件含有高碳钢表面层，再经过淬火和低温回火，使工件表面层含有高硬度和耐磨性，而工件中心部分仍然保持着低碳钢韧性和塑性。 　
渗氮：又称氮化，是指向钢表面层渗透氮原子过程。其目标是提升表面层硬度和耐磨性和提升疲惫强度、抗腐蚀性等。现在生产中多采取气体渗氮法。 　　
氰化：又称碳氮共渗，是指在钢中同时渗透碳原子和氮原子过程。它使钢表面含有渗碳和渗氮特征。 　
渗金属：是指以金属原子渗透钢表面层过程。它是使钢表面层合金化，以使工件表面含有一些合金钢、特殊钢特征，如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。生产中常见有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等。　
牌号=45
材料状态=退火钢
σb\Mpa=≥600
σs\Mpa=≥355
δ5\%=≥16
ψ\%=≥40
硬度\HB=≤197
试样\毛坯尺寸\mm=25
热处理=
化学成份=组成元素百分比(%)：碳C:0.42～0.50；铬Cr：≤0.25；锰Mn：0.50～0.80；镍Ni：≤0.25；磷P：≤0.035；硫S：≤0.035；硅Si：0.17～0.37
特征及应用=未热处理时：HB≤229；热处理：正火；冲击功：Aku≥39J；；强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大小截面调质件和应力较小大型正火零件，和对心部强度要求不高表面淬火零件，如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹倾向，形状复杂零件应在热水或油中淬火。焊接性差