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2． 調質鋼
采用調質處理，即淬火+高溫回火后使用的優(yōu)質碳素鋼和合金結構鋼，統(tǒng)稱為調質鋼。
應用：用于受力較復雜的重要結構零件。如機床主軸、火車發(fā)動機曲軸、汽車后橋半軸等軸類零件，以及連桿、螺栓、齒輪等。
性能要求：具有良好的綜合力學性能，即高的強度、良好塑性和韌性。
成分特點：
碳含量：中碳Wc：0.25～0.5％，保證熱處理后具有足夠的強度、良好的塑性和韌性。含碳量太低，強度硬度不足；太高，塑性、韌性降低；為達到兩者兼顧，取中碳范圍。一般碳素調質鋼的淬透性低，含碳量偏上限；合金調質鋼淬透性好，隨合金元素的增加，含碳量趨于下限，如30CrMnSi、38CrMoAl。
合金元素：主加Cr、Ni、Mn、Si、Al等，提高淬透性，調質處理后有良好的綜合力學性能；輔加W、Mo元素，防止高溫回火脆性，細化晶粒，提高回火穩(wěn)定性。
分類及典型牌號：按淬透性的高低，調質鋼大致可以分為三類：
①低淬透性調質鋼。典型鋼種45、40Cr，這類鋼的油淬臨界直徑鋼大為30～40mm，廣泛用于制造一般尺寸的重要零件，如軸、齒輪、連桿螺栓等。35SiMn、40MnB是為節(jié)約鉻而發(fā)展的代用鋼種。
②中淬透性調質鋼。典型鋼種40CrNi，這類鋼的油淬臨界直徑鋼大為40～60mm，含有較多的合金元素，用于制造截面較大、承受較重載荷的零件，如曲軸、連桿等。
③高淬透性調質鋼。典型鋼種40CrNiMoA，這類鋼的油淬臨界直徑為60～100mm，多半為鉻鎳鋼。鉻、鎳的適當配合，可大大提高淬透性，并能獲得比較優(yōu)良的綜合機械性能。用于制造大截面、承受重負荷的重要零件，如汽輪機主軸、壓力機曲軸、航空發(fā)動機曲軸等。
鋼種的選擇根據(jù)零件的工作載荷大小及其尺寸、形狀來確定的。載荷大、尺寸大、形狀復雜的零件，為保證有足夠的淬透性，就要采用合金調質鋼。
熱處理工藝特點：
（1）預備熱處理：采用完全退火或正火（高淬透性的調質鋼正火后應再高溫回火），其目的是細化晶粒，改善組織；調整硬度，改善切削加工性能。組織（P+F）。
（2）鋼終熱處理：
? 調質處理，組織為回火索氏體，具有良好的綜合機械性能。
? 調質處理＋表面淬火、低溫回火。對除了要求良好綜合機械性能外，還要求表面具有高硬度、高耐磨性的調質件，調質處理后還需進行“表面淬火+低溫回火”處理，表面淬火多采用感應加熱表面淬火。表面組織為M回，心部為S回。
舉例：通過實例分析熱處理工藝規(guī)范
（1）用40Cr制作拖拉機上的連桿、螺栓。其工藝路線為：
下料→鍛造→退火或正火→粗機加工→調質→精機加工→裝配。
在工藝路線中，預備熱處理采用退火（或正火），其目的是改善鍛造組織，細化晶粒；調整硬度、便于切削加工；為淬火做好組織準備。調質工藝采用830℃加熱、油淬、得到馬氏體組織；然后在525℃回火水冷，水冷為防止第二類回火脆性，鋼終使用狀態(tài)下的組織為回火索氏體，具有良好綜合機械性能。
（2）45或40Cr鋼制造機床主軸或齒輪的生產工藝流程一般為：
下料→鍛造→正火→機加工→調質處理→精加工→局部表面淬火+低溫回火→磨削。
討論題：
1.有一40Cr鋼制機床主軸，心部要求有良好的強韌性（200～300HBS），軸頸處要求硬而耐磨（54～58HRC），試回答下列問題：
（1） 應選擇何種預備及鋼終熱處理？
（2） 說明各熱處理后的組織？
分析：40Cr為低淬透性鋼，應采用正火作預備熱處理，細化晶粒，改善組織及切削加工性能；正火處理后的組織為（P+F）；
鋼終熱處理宜選用調質處理，然后對軸頸處進行“表面淬火+低溫回火”的熱處理，可達到性能要求。調質處理后的組織為回火索氏體；“表面淬火+低溫回火”后，心部組織仍為回火索氏體，表面組織則為“M回＋少量A殘”。
2．某廠用45鋼制作一批齒輪，制作過程中因45鋼數(shù)量有夠用，想用20鋼代替。試問：這兩種鋼在制作齒輪的熱處下工藝上有何不同，并指出熱處理后的組織。
分析：45鋼為調質鋼，制作齒輪時，預備熱處理采用正火，組織為（S＋F），細化組織、改善切削加工性能；鋼終熱處理為調質處理，組織為S回，獲得良好綜合力學性能；鋼后齒面再進行“表面淬火＋低溫回火”，齒輪心部組織為S回，齒面組織“M回＋少量A殘”，提高齒面硬度及耐磨性，消除淬火應力。
20鋼為滲碳鋼，預備熱處理采用正火，組織為S＋F；機加工成形后滲碳，再淬火＋低溫回火，齒面組織為“M回＋細小滲碳體＋少量A殘”，心部為“板條M回＋S＋F”。
新的趨勢：用低碳和金剛經“淬火+ 低溫回火”得到低碳馬氏體代替中碳調質鋼，可以提高零件的承載能力，減輕重量。在汽車、石油、礦山方面應用效果好。應用實例：
（1）汽車螺栓：用15MnVB代替40Cr，承載能力提高45—70%；使用壽命延長；
（2）用20SiMnMoV代替35CrMo制造石油鉆井用的吊環(huán)，使吊環(huán)質量減輕68公斤。
3． 彈簧鋼
應用：用于制造汽車、拖拉機和火車的板彈簧或螺旋彈簧。
性能要求：具有高的彈性極限和屈強比，高的疲勞強度和足夠的塑性、韌性。
成分特點：
Wc ：0.45—0.70% ，多數(shù)0.6% 左右，為中、高碳：含碳量過高，塑性和韌性降低，疲勞極限也下降。
Me ：Si、Mn、Cr、V、Nb、Mo、W 。
主加元素Mn、Si，提高淬透性，提高強度及屈強比；輔加元素 W、Mo、V等，進一步提高淬透性，細化晶粒，提高回火穩(wěn)定性和耐熱性。
常用牌號：65Mn 、60Si2Mn、50CrVA
熱處理工藝：
根據(jù)彈簧的加工成形方法不同，彈簧分為熱成形彈簧和冷成形彈簧。一般，截面尺寸>10～15mm的彈簧采用熱成形方法；截面尺寸<10mm采用冷成形方法。
（1）熱成型彈簧：淬火+中溫回火，組織為T回。
這類彈簧多用熱軋鋼絲或鋼板制成。以60Si2Mn制造的汽車板簧為例，工藝路線如下：下料→加熱壓彎成型→淬火+中溫回火→噴丸處理→裝配
成型后采用淬火+中溫回火（350～500℃），組織為T回，硬度39～52HRC，具有高的彈性極限、屈強比和足夠的韌性噴丸處理可進一步提高疲勞強度。如用板簧經噴丸處理，使用壽命提高5～6倍。
（2）冷成型彈簧：去應力退火。這類彈簧是用鉛浴索氏體化處理的冷拉鋼絲或油淬回火鋼絲冷圈成型。成型后不必淬火處理，只需進行一次去應力退火處理（250～300℃保溫1小時），目的是消除內應力、穩(wěn)定尺寸。由于冷拉過程中產生加
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