微合金非调质钢ppt课件.ppt

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1、3.2微合金非调质钢概念：在中碳钢中加入微量的钛、铌、钒，不经过调质处理，而是通过控制终锻（轧）温度、随后的冷却速度，即可获得的高韧性的钢材(达到调质钢的水平）。热处理工艺：用控轧、控冷替代。调质处理组织：铁素体基体上分布极细的颗粒状的碳化物。非调质钢组织：F+P+弥散析出碳氮化物。贝氏体和马氏体强化机制：固溶强化、位错强化、细晶强化、析出强化。Chapter3机械制造结构钢一、非调质钢的概述机械制造用钢的基本条件是要求达到给定的强度和韧性，对于大量的机械制造零件，一般用中碳钢或中碳合金钢经淬火。回火的调质处理来达到高的强度和良好的韧性。锻成的零件经调质必然产生两个不利的因素：(1)在热处

2、理过程中产生大量的能耗和其他消耗，即增加了工序和生产成本；(2)在调质过程中工件严重变形，易开裂，这不但影响零件成品率，还因零件内有大量残留应力造成使用时的过早失效。3.1调质钢Chapter3机械制造结构钢非调质钢发展概况20世纪70年代因石油危机的推动发展起来的非调质钢是非调质中碳微合金结构钢的简称，又称为微合金锻钢、空冷钢等。主要是简化工艺省去调质处理以代替部分中碳调质钢。将淬回火调质改成空冷。Chapter3机械制造结构钢非调质钢发展的主要驱动力是降低成本降低总的制造成本（25%-38%）；可节减能耗700～900kw•h/吨工件；缩短生产周期15%，提高材料利用率10%；降低成本

3、500～800元/吨；免去了热处理场地及设备投资，避免了淬火及校直过程产生的废品，Chapter3机械制造结构钢与调质钢相比非调质钢的优势(1)减少变形；避免了调质过程中的工件的变形、开裂，而产生废品的风险，提高了成品率。(2)减少机械性能的偏差；整个断面上性能均匀一致；非调质钢的规格（尺寸）效应较小，其强度和硬度沿零件截面积的分布较均匀，提高了零件的整体强度。(3)减少了高能耗的热处理，节能减排。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。(4)改善切削加工性能。(3)缩短订货至交货时间；(4)不需再进行校正减少再加工Chapter3机械制造结构钢非调

4、质钢与汽车零件热锻汽车零件包括连杆、曲轴、半轴、前轴等，热锻汽车零件的工作特点，对其相应性能要求：既要有足够强度，又要有较高韧性、优良的抗弯曲疲劳载荷、抗冲击载荷、耐腐蚀、易加工等。传统汽车零件是以中碳钢棒材作为坯料，热锻成型后进行调质处理来提高强度和韧性，其缺点是能耗高、工序多、周期长、污染重，导致成本高、效率低，且普遍存在淬透性不足，调质后零件心部得不到强、韧性良好的组织。而非调质钢可克服调质钢缺点，热锻后即可达到规定强度，无需调质处理，且性能与调质钢相当，尤其是大断面锻件表面与中心硬度的均匀性是调质钢所无法比拟。因而许多汽车机械零件可用锻（轧）态非调质钢来取代调质钢。Chapter3

5、机械制造结构钢80年代非调质钢得到迅速发展20世纪70年代初期，德国发展了锻态微合金化中碳钢49MnVS3，主要用作汽车发动机的曲轴。曲轴用传统调质钢CK45(相当于SAEl045,C0.42％～0.45％，Mn0.5％～0.8％，即45钢)需要进行淬火处理，且能耗高，在淬火时有淬裂的危险，变形程度大；在采用非调质钢49MnVS3时(C0.47％，Mn0.75％，V0.10％，S0.05％)，则不需要热处理设备及有关热处理工艺所需之费用，同时排除了工件产生裂纹和变形的危险。日本汽车工业也在20世纪70年代末期接受了该钢类并加以发展。到80年代中期，日本锻造连杆的75％、锻造曲轴的55％是由

6、微合金非调质钢制造；当时欧洲锻造连杆、曲轴和前轴梁有30％～35％是由非调质钢制造，随即非调质钢的应用范围又扩大到美国。Chapter3机械制造结构钢非调质钢分类传统非调质钢指在中碳钢基础上添加微合金化元素V、Ti、Nb等，通过控轧(锻)控冷，在铁素体+珠光体（F+P）中弥散析出碳氮化物，产生强化效果，使之在轧后（锻后）不经调质处理即可获得调质后所达到力学性能的新钢种。后来发展起来的低碳贝氏体和低碳马氏体组织的新型非调质钢具有比传统非调质钢更高的强度和韧性，可以达到合金结构钢调质后的强度和韧性。非调质钢先后经历了铁素体+珠光体、低碳贝氏体、低碳马氏体组织三个阶段的发展。非调质钢按加工方式分

7、为：热锻、冷加工、直接切削用钢三类，热锻用非调质钢适于小切削加工量锻件。二、铁素体一珠光体非调质钢通过适当地选择钢中的碳、锰、硅和钒等元素的含量，空冷铁素体-珠光体非调质钢的强度可达750-1150MPa，主要用来制造曲轴、连杆、轮轴和轮毂。虽然铁素体-珠光体非调质钢的冲击韧性低于相等强度的调质钢，但仍可满足多种锻制品的使用要求，且其冲击韧性高于铸铁。为提高韧性，一种办法是加微量钛形成氮化钛以细化晶粒；另一种办法是即使奥