调质钢是调质处理后使用的钢种,本文重点介绍调质钢的热处理特点。
    (1)预备热处理 调质钢预备热处理的主要目的是保证零件的切削加工性能,可依据其碳质量分数和合金元素的种类、数量不同选择预备热处理。合金元素质量分数低的调质钢,预备热处理一般采用正火(碳及合金元素质量分数较低,如40钢)或退火(碳及合金元素质量分数较高,如42CrMo),细化锻造组织,改善切削性能。合金元素质量分数高的调质钢(如40CrNiMo)空冷后得到马氏体,硬度高,不利于切削,需在空冷后再进行650~700℃的高温回火,得到回火索氏体组织,使硬度降至200HBW左右。
    (2)最终热处理 最终热处理为淬火+高温回火,具体的工艺规范视不同的成分及使用要求有些区别。淬火介质和淬火方法根据钢的淬透性和零件的形状尺寸选择确定。回火温度的选择取决于调质零件的硬度要求,由于零件硬度可间接反映强度与韧性,故技术文件上一般仅规定硬度数值,只有很重要的零件才规定其它力学性能指标;调质硬度的确定应考虑到零件的工作条件、制造工艺要求、生产批量特点及形状尺寸等因素。当调质零件还有高耐磨性要求、并希望进一步提高疲劳性能时,可在调质处理后进行渗氮处理、表面淬火强化和表面形变强化(如曲轴轴颈的滚压强化)。
    调质后组织为回火索氏体,比同样硬度的片状珠光体的塑性、韧性更好。组织中如出现游离的铁素体,则强度和疲劳寿命会大大下降。如某厂柴油机气泵的偏心轴,材料用45钢,由于淬透性不足,组织中存在较多的游离铁素体,经常发生断裂,后改用40Cr钢,才未出现断裂现象。
    对某些钢(如40Cr)回火后应快冷(以水为冷却介质),以防止产生第二类回火脆性。快冷后再补以“去应力退火”。
    热处理应用举例:35CrMo钢制汽缸螺栓,其性能要求为:Rm≥900N/mm2,ReL≥700N/mm2,A≥12%,Z≥45%,AK≥63J,300~341HBW。
    工艺路线为:下料→锻造→退火→粗机械加工→调质→精机械加工→喷丸。
    锻后退火工艺为:830±10℃炉冷,硬度≤229HBW。