非調(diào)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼（non-quenchedandtemperedalloystructuralsteel）
不經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理即可達到調(diào)質(zhì)鋼性能的新型合金結(jié)構(gòu)鋼。所添加的合金元素有兩類：（1）微合金元素鈮、釩、鈦、氮等，可產(chǎn)生彌散的碳氮化物。（2）提高低碳鋼的淬透性的合金元素錳、鉬、硼，可獲得低碳貝氏體或低碳馬氏體組織。這類鋼只經(jīng)鍛造或軋制后控制冷卻，就可達到調(diào)質(zhì)鋼所要求的強度和韌性水平，可直接加工成零件，具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。
根據(jù)使用組織狀態(tài)不同，非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼可分為：鐵素體-珠光體型中碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼；低碳貝氏體和低碳馬氏體型合金非調(diào)質(zhì)鋼。它們各自的代表性牌號及其主要力學(xué)性能示于表1。
表1各種非調(diào)質(zhì)鋼的代表性牌號和力學(xué)性能
非調(diào)質(zhì)鋼中所添加的兩類合金元素有著不同的作用。微合金元素鈮、釩、鈦可抑制奧氏體再結(jié)晶，阻止奧氏體晶粒長大，在奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中形成彌散相Nb（C，N）、V（C，N）、（Nb，V）（C，N）等，起沉淀強化作用，細化鐵素體和珠光體組織?？梢蕴岣咪摰膹姸群晚g性。
錳、鉬、硼推遲過冷奧氏體分解時的先共析鐵素體轉(zhuǎn)變和珠光體轉(zhuǎn)變，使得在鍛、軋后冷卻時得到低碳貝氏體或低碳馬氏體組織，發(fā)揮相變強化作用
鐵素體-珠光體型中碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼在中碳錳合金鋼的基礎(chǔ)上，加入微合金元素。其代表鋼種為35MnVN、35MnVNb、32Mn2SiV、45CrMnVNb、49MnVS3、s1000（47MnVNb）等。成分確定之后，熱變形及控制冷卻工藝是影響鐵素體一珠光體型中碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼的顯微組織和力學(xué)性能的關(guān)鍵因素。加熱時，鋼中的微合金相溶于奧氏體的溫度分別為：VC900℃、V（C，N）1100℃、Nb（C，N）1250℃、TiC1250℃、TiN高于1400℃。要使鋼的強度增加，必須有足夠量的沉淀強化相析出，因而加熱溫度要高于1200℃才能保證足夠的鈮、釩、鈦溶于奧氏體，而未全溶的Nb（C，N）和TiN又起到阻止晶粒長大的作用。熱變形時，鋼中奧氏體將發(fā)生形變和再結(jié)晶。形變溫度在950℃以上時，可借助動態(tài)再結(jié)晶，使奧，氏體晶粒細化，其尺寸可控制在20肛m以下。在950～850℃范圍，動態(tài)再結(jié)晶難以進行，應(yīng)變誘導(dǎo)析出在奧氏體中進行，奧氏體中的形變積累和應(yīng)變誘導(dǎo)析出的細小碳氮化物都成為先共析鐵素體和珠光體的形核有利位置，冷卻時得到細小的先共析鐵素體晶粒，細化珠光體團和珠光體片層，從而改善了韌性和延性。由于顯微組織細化對強度的貢獻彌補了因應(yīng)變誘導(dǎo)析出對鐵素體中沉淀強化的削弱，故強度變化不大。但形變終止溫度過低，鋼的形變抗力增大，加大了對設(shè)備和模具的負荷，要掌握適度
控制冷卻速度可以通過改變相變溫度，控制先共析鐵素體的含量和V（C，N）、Vc、Nb（C，N）的細小程度和分布，故在800～500℃之間冷卻速度的控制最為重要。適當(dāng)提高冷卻速度，可推遲相變，減少先共析鐵素體量，細化先共析鐵素體和珠光體組織，控制鋼的強度、韌性和延性
在汽車制造業(yè)，鐵素體一珠光體型微合金非調(diào)質(zhì)鋼中，含釩系鋼韌性較低，用于制造曲軸、連桿等部件。釩鈮系鋼的韌性較高，可制造傳動的聯(lián)軸節(jié)臂、前軸、聯(lián)動節(jié)等
低碳貝氏體和低碳馬氏體型合金非調(diào)質(zhì)鋼鐵素體一珠光體型中碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼的屈服強度的極限為550～650MPa，沖擊韌性偏低。對要求安全可靠的部件，要求更高強度和韌性的配合。提高韌性可降低鋼中的碳含量，由此造成強度的損失可通過加入合金元素得到貝氏體或馬氏體的相變強化來補償，其強度高于鐵素體一珠光體型中碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼，并且有優(yōu)良的室溫和低溫韌性。若再加以微合金化（如加鈮）細化晶粒，可進一步提高韌性，得到誘人的強度和韌性的組合。
在低碳范圍內(nèi)增加碳和錳的含量，均有利于增加鋼中貝氏體的含量，在空冷時得到低碳貝氏體。為防止發(fā)生先共析鐵素體和珠光體相變，還需要加入推遲上述兩種相變而較少推遲貝氏體相變的鉬、鈮、釩和硼，以合理的錳、鉬、硼相互配合。這類鋼通過控制較快的冷卻，可以得到低碳馬氏體組織，進一步提高強度和韌性。添加微合金元素鈮可細化奧氏體晶粒提高韌性
低碳貝氏體型合金非調(diào)質(zhì)鋼的典型鋼種為12Mn3B，鍛后空冷后可得到低碳粒狀貝氏體組織。低碳馬氏體型合金非調(diào)質(zhì)鋼的典型鋼為BHS系列，含有0.05％～0.25％C、1.6％～2.0％Mn、0.40％～0.50％Mo、0.05％Nb。其中BHS-1鋼在熱鍛后空冷或直接淬火，然后不再經(jīng)過任何熱處理即可制造零件。BHS-1鋼鍛后空冷得到貝氏體+馬氏體+鐵素體混合組織。若經(jīng)直接淬火得到低碳馬氏體組織。這種鋼有較好的室溫和低溫韌性，優(yōu)良的疲勞性能，用以制造汽車的車軸、轉(zhuǎn)向聯(lián)動節(jié)、下操縱桿等，還可用于冷鐓、冷拔，制造高強度緊固件。
| |