非调质钢及其锻造成型概况.pdfVIP

非调质钢及其锻造成型概况

一、非调质钢概况

1.1定义

非调质钢是通过微合金化、把握轧制〔锻制〕和把握冷却等强韧化方法，取

消了调质处理，到达或接近调质钢力学性能的一类优质或特别质量构造钢。

1.2分类

依据非调质钢加工工艺，可分为：热轧、热锻非调质钢、易切削非调质钢、

冷作硬化非调质钢。热锻用非调质钢用于热锻件〔如曲轴、连杆等〕，直接切削

用非调质钢用热轧件直接加工成零件，冷作强化非调质钢用于标准件〔如螺母

等〕。

依据非调质钢显微组织的不同，可分为：铁素体加珠光体型非调质钢、贝氏

体型非调质钢、马氏体型非调质钢。

依据非调质钢性能，可分为：高强度微合金非调质钢，高韧性微合金非调质

钢，高强高韧微合金非调质钢，外表强化微合金非调质钢。

另外还有轧制型材、切削加工性能等分类标准。

1.2.1铁素体加珠光体型非调质钢

依据铁素体是沿原奥氏体晶界析出还是晶内析出，可以分为一般的铁素体加

珠光体型非调质钢和晶内铁素体型非调质钢。

一般的铁素体加珠光体型非调质钢由德国蒂森钢公司领先于1972年开发，

目前国内外非调质钢的应用类型主要以此为主。这是由于此类非调质钢所含合金

元素少，生产工艺简洁，而社会效益却很显著。铁素体加珠光体型非调质钢的强度

水平在600～900MPa之间，但因其韧性较差，使用范围受到很大限制。此类钢

主要用于生产轴类零件以及机床的丝杠、汽车上的曲轴、连杆和轮毂。

铁素体加珠光体型非调质钢在把握冷却过程中发生相变时，铁素体易沿过冷

奥氏体晶界析出，形成网状铁素体，使钢的韧性降低。近年来，将氧化物冶金技

术应用于非调质钢，开发出晶内铁素体型非调质钢。具有晶内铁素体组织的非调

质钢，其抗拉强度可达1000MPa，并具有良好的韧性，是一种格外适合于制

造汽车零件的非调质钢。该钢种在日本已应用于载重汽车和一般乘用车。

1.2.2贝氏体型非调质钢

其化学成分特征为微合金低碳钢，显微组织为贝氏体。与铁素体加珠光体型

非调质钢相比，这类非调质钢具有较高的强韧性协作，特别是具有较好的低温韧性

和焊接性。日本的VMC系列和我国的12Mn2VB钢就属于此类钢种。贝氏体型非

调质钢的性能特点打算其适合于用做高强度、并要求高韧性(特别是低温韧性)且

外形简单的重要制品。表1为五种贝氏体型非调质钢的化学成分和力学性能。

1.3.3马氏体型非调质钢

1988年美国ChaparralSteel的P.H.Wright首次提出了第三代非调质

钢的概念，指出此类钢具有低碳回火马氏体组织。之后，日本、美国和我国相继

开展了此类非调质钢的争辩。特点是:含碳量较低，其组织为回火马氏体，具有

较高的强度和良好的韧性。表2为马氏体非调质钢的化学成分和力学性能。

1.3国内外争辩进展

早在1969年，德国科研人员争辩了v元素在低碳钢中的强化作用；结合这

一争辩成果，1970年蒂森公司着手进展模锻钢种的开发，随着研制出世界上第

一个微合金非调质钢49MnVS3，用来替代调质钢CK45、球墨铸铁和中碳构造钢制

造汽车的曲轴和连杆，并于1972年投入工业生产。随后几年，蒂森公司的工程

师们分别在非调质钢的力学性能、疲乏性能和使用性能方面进展了深入的争辩

。

上世纪七十年月爆发了中东战斗，在世界范围内产生了石油危机，因此，以

节能为特点的微合金非调质钢在欧洲和日本得到快速的进展。非调质钢以其节约

能源，简化生产工序，削减环境污染等成效，受到各国生产和使用部门的重视，

世界上的主要产钢国家都乐观致力于此类钢种的生产和研制，例如，日本日铁公

司的高村等提出了氧化物冶金的概念，对非调质钢中硫化物形核及其对晶内铁素

体(Intragranularferrite，IGF)形核促进作用机理进展了大量争辩；并对微合

金钢的铁素体形核机理和影响把握因素进展了深入探究。Honeycombe等对微合

金钢中含V析出物的强化作用及析出物对组织性能的影响进展了争辩。欧洲一些

国家(西德、法国、英国、意大利等)和日本的各大钢铁公司都制定了适应不同要

求的钢种系列标准。如英国的Sheffield公司开发了含V和Nb的非调质钢系列

，瑞典开发了Din49MnV3t53。551，法国东部优质钢公司开发了含V和Nb的非