调质钢就是经过调质处理后，能获得良好的综合力学性能的钢种，广泛用于制造内燃机、电力机车、船舶、汽车、机床和其他机器上的各种重要的承受循环载荷的零件，如齿轮、连杆、传动轴和蜗杆等。

调质件在使用过程中，大多数承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求该结构钢具有高的综合力学性能，即强度与塑性、韧性有最佳配合。

6.2.3.1　成分特点

钢的成分要保证良好的综合力学性能，从钢种来说，只要选择中碳范围并能保证足够的淬透性即可。

中碳：含碳量一般在 0.25%～0.50%，以 0.4%居多。含碳量过低，不易淬硬，回火后强度不够，或者强度虽可满足，但需加入大量合金元素，造成钢材成本较高；而选用高碳合金钢，只会使材料的塑性、韧性变差。

主要加入提高淬透性的元素：如Cr、Mn、Ni、Si、B（Cr、Mn、B可单独加入，Ni、Si在我国不单独加入，而是复合加入）。调质件的性能与钢的淬透性密切相关，尺寸较小时，碳素调质钢与合金调质钢的性能相差不多，但当零件截面尺寸较大而不能淬透时，其性能与合金钢相比差别就大了。45钢与40Cr钢调质处理后的性能相比，40Cr的性能水平比45钢高多了。合金元素Cr、Mn、Ni、Si除了提高淬透性外，还能形成合金铁素体，提高钢的强度。

加入防止第二类回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mo的合金调质钢，高温回火慢冷时易产生第二类回火脆性。合金调质钢一般用于制造大截面零件，用快冷来抑制这类回火脆性往往有困难。在钢中加入 Mo、W 可以防止第二类回火脆性和提高回火抗力，其合适的质量分数约为wMo=0.15%～0.30%或wW=0.8%～1.2%。

6.2.3.2　热处理特点

预备热处理：调质钢在调质前的预备热处理，目的是消除带状组织，细化晶粒，调整硬度，便于切削加工，并为淬火做好组织准备。

对于低合金钢，可进行正火或退火处理。对于高合金钢，则在正火后还要进行高温回火处理，以使正火得到的马氏体组织转变为回火索氏体组织。

最终热处理：调质件一般在粗加工后、精加工之前进行淬火加高温回火热处理。淬火加热温度一般是：碳钢加热到Ac3以上30～50 °C，合金钢加热到850 °C左右。碳钢一般用水淬，合金调质钢淬透性较高，一般都用油淬，淬透性特别大时甚至可以空冷，这样可以减少热处理缺陷。调质件的回火温度为500～650 °C，调质后钢的组织是回火索氏体。

调质后的零件还可进行表面淬火和化学热处理，如软氮化，以提高其疲劳强度和耐磨性。(www.daowen.com)

6.2.3.3　常用钢种

调质钢分为碳素调质钢和合金调质钢，碳素调质钢有45、40钢等。合金调质钢的种类很多，常用钢种的牌号见表6.12。按淬透性大小，大致可将此种钢分为三类：

（1）低淬透性合金调质钢：这类钢的油淬临界直径为30～40 mm，最典型的钢种是40Cr，广泛用于制造一般尺寸的重要零件。40MnB、40MnVB、45Mn2钢是为了节约铬而发展的代用钢，其淬透性不太稳定，切削加工性能也差一些。

（2）中淬透性合金调质钢：这类钢的油淬临界直径为 40～60 mm，含有较多的合金元素，典型钢种有35CrMo、40CrNi、30CrMnSi等，用于制造截面较大的零件，如曲轴、连杆等。加入钼不仅可提高淬透性，而且可防止第二类回火脆性。

（3）高淬透性合金调质钢：这类钢的油淬临界直径为 60～100 mm，多半是铬镍钢。铬、镍的适当配合，可大大提高淬透性，并获得优良的机械性能，如 37CrNi3，但对回火脆性十分敏感，因此不宜作大截面零件。铬镍钢中加入适当的钼，如 40CrNiMo 钢，不但具有好的淬透性，还可消除第二类回火脆性，用于制造大截面、重载荷的重要零件，如汽轮机主轴、叶轮、航空发动机轴等。

40Cr钢制作拖拉机连杆螺栓工艺路线为下料→锻造→退火（或正火）→粗加工→调质→精加工→装配。

技术要求：调质处理后组织为回火索氏体，硬度30～38 HRC。

根据热处理技术要求，制定热处理工艺曲线，如图6.8所示。

图6.8　连杆螺栓及其热处理工艺

表6.12　常用调制钢的牌号、成分、热处理、性能及用途（摘自GB/T 699-2015、GB/T3077-2015）