调质:钢材热处理工艺及其性能优化

  • 发布时间:2023-12-29
  • 作者:材数库

  调质(淬火+回火)是一种钢材常用的热处理工艺,通常用于改善钢的性能。调质的主要目的是通过适当的加热和冷却过程,使钢达到一种平衡的组织结构,从而提高其强度、硬度和韧性。这个过程通常包括以下工序:


加热(Austenitizing):钢首先被加热到其临界温度(即奥氏体化温度)以上,使其完全转变为奥氏体(austenite),这是一种高温的钢组织形态。


保温(Soaking):钢在高温下保持一段时间,以确保组织的均匀化。这个步骤有助于提高材料的淬透性。


冷却(Quenching):钢被迅速冷却,使奥氏体迅速转变为马氏体,从而提高硬度。冷却介质的选择和冷却速度的控制对于调质过程的成功非常关键。


回火(Tempering):调质后的钢通常过于脆硬,因此需要进行回火以降低硬度,提高韧性。这个步骤涉及将钢再次加热到较低的温度,并在一定时间内进行保温,然后冷却。


  调质后的钢具有较高的强度和硬度,同时保持一定的韧性。这使得它适用于许多工程应用,尤其是需要平衡强度和韧性的场合。需要注意的是,不同类型的钢和不同的调质参数(温度、时间、冷却速度等)将导致不同的性能。因此,在进行调质处理时,必须根据具体的合金组成和应用需求制定适当的工艺方案。碳素钢常常不经过最终的热处理就可以使用,但它可以经过退火、正火、表面硬化或调质等处理,以增强其制造和力学性能。


  Q235


  Q235是一种普通低碳结构钢,含碳量在0.12%-0.2%之间,相当于10、20号钢,在理论上是可以淬火得到马氏体的,但是由于马氏体碳过饱和度很低,淬火后的硬度很低,只有170HBS左右。而这种钢的供应状态硬度大概就有144HBS左右(出厂时已经过正火处理)。由此可见,用Q235淬火,其强度硬度增高不明显,而且还要面对变形、开裂、氧化、脱碳的热处理弊病,和一笔热处理费用,是相当不划算的。Q235一般买来就用不热处理,一般它都用在工程上大量需要钢材的地方,数量巨大,一般是热轧后就使用,热轧也就是有正火这个热处理。不热处理的原因有几个:


  - 这些场合不需要太高的力学要求。


  - 钢构件的体积太大,热处理也不现实。


  - 材料价格便宜,质量要求比较低,而且是低碳钢,热处理的效果也不太好。


  - 如果非要用Q235淬出硬度那只能渗碳,但是一件很不划算的事情。


  45号钢


  45号钢是一种常用中碳调质结构钢。该钢冷塑性一般,退火、正火比调质时要稍好,具有较高的强度和较好的切削加工性,经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性,材料来源方便。适合于氢焊和氩弧焊,不太适合于气焊。焊前需预热,焊后应进行去应力退火。正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。该钢经调质处理后,其综合力学性能要优化于其他中碳结构钢,但该钢淬透性较低,水中临界淬透直径为12~17mm,水淬时有开裂倾向。当直径大于80mm时,经调质或正火后,其力学性能相近,对中、小型模具零件进行调质处理后可获得较高的强度和韧性。


该钢的淬火+回火数据表




  45钢的应用:


  — 可作为制造 DIN 6883 - 1956 楔键的材料之一;可用于制造8.8、9.8级M16及以下规格螺栓,以及10.9级M22及以下规格的螺栓,8、9、10级螺母,300HV等级的垫圈,参见JC/T 5057.40-1995。


  — 可用于制造8.8S级M20及以下钢结构用高强度大六角螺栓、10H或8H级大六角螺母、以及性能等级35~45HRC高强度垫圈。见GB/T 1231-2006。


  25CrMo


  25CrMo是一种低碳合金钢,含有铬、钼等合金元素,具有较高的淬透性和无回火脆性。25CrMo在500℃以下具有足够的高温强度,焊接性相当好,形成冷裂的倾向很小,可切削性及冷应变塑性良好。25CrMo一般在调质或渗碳淬火状态下使用。该钢热处理规范:淬火880℃,水冷、油冷;回火500℃,水冷、油冷。25CrMo合金钢用于制造在非腐蚀性介质及工作温度低于250℃、含有氮氢混合物的介质中工作的高压管及各种紧固件、较高级的渗碳零件,如齿轮、轴等。

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