调质量钢的特点
(1) 调质钢的工作条件
调质钢多用于制造机器上的传动件和连接件，它们在工作过程中要承受复杂的应力，如旋转、拉伸、压缩、弯曲、冲击及其复合应力等，有的还要承受强烈摩擦。因此，调质钢具有机械零件所要求的综合力学性能。
(2) 调质钢的性能要求
根据零件的工作条件要求，调质钢应具备较高的强度、足够的塑性和韧性。其组织为回火索氏体 ( 或回火索氏体+回火托氏体)。这类组织须经调质处理 (淬火+高温回火) 后获得。
此外，零件的淬透层深度应与零件的工作条件相适应。承受较大拉应力作用的零件，淬火时应完全淬透，即调质零件心部的马氏体量应在95%以上；主要承受旋转和弯曲应力作用的轴类零件，工作时内应力集中在表层，淬透层深度可为零件半径的1/2～1/4。
(3) 调质钢的特点
1、含碳量
调质钢的含碳量一般在0.25%~0.5% (质量分数)之间。一定的含碳量有利于钢的淬透性和淬硬性，但是含碳量过高，可使钢的塑性和韧性降低；若含碳量过低，则硬度和强度不足。碳素调质钢的含碳量一般是上述范围的上限，合金调质钢由于合金元素的强化作用，其含碳量一般为下限或中限。
2、调质钢中的合金元素
调质钢经常加入的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、B等，其中Mn、Si、Cr、Ni加入量较大，称为主加元素；Mo、W、V、 Ti加入量较少称为辅加元素，它们是为适应一定的主加元素而加入钢中的。
调质钢中合金元素的主要作用是增加淬透性，如Mn、Mo、Cr、B 等；细化奥氏体晶(除Mn以外的合金元素都能不同程度地阻碍奥氏体晶粒长大) ；提高钢的基体强度、韧性；提高抗回火稳定性 ( 如V、W、Mo、Cr等碳化物形成元素溶入奥氏体后，能显著提高抗回火稳定性) ；抑制第二类回火脆性 (如加入一定量的Mo或W，能消除或减轻钢的第二类回火脆性)。
常用调质钢
根据钢的淬透性高低，调质钢可分为低淬透性钢、中淬透性钢和高淬透性钢三类。
(1) 低淬透性钢
1、碳素调质钢
常用的碳素调质钢有30、35、40、45、50、55 (钢)。其中30和35钢含碳量较低，塑性和韧性较好，强度适中，常用于制造锻件和标准件。40和45钢具有较好的综合力学性能，在机械零件制造中用量最大。50和55钢则适用于制造耐磨性要求较高，承受载荷不大的零件。这类钢淬透性较差，如45钢水淬时的临界直径不超过20mm(油淬时不超过10mm ) ，回火稳定性差，在使用上受到一定限制。
2、铬钢、锰钢、硼钢、硅锰钢
常用的有铬钢 (如40Cr)、锰钢(如45Mn2)、硅锰钢(如35SiMn)、硼钢 (如40MnB) 等。钢中合金元素种类少，含量低，一般合金元素小于2.5% (质量分数) 。这类钢在油淬时的最大临界直径为30～40mm，与碳钢相比，具有较好的淬透性，具有比碳钢高的回火稳定性，淬火变形和开裂倾向也较小。
(2) 中淬透性钢
常用的有铬钼钢 ( 如35CrMo、42CrMo)、铬锰钢 (如40CrMn )、铬镍钢(如40CrNi)、铬锰硅钢 ( 如 35CrMnSi) 等。中淬透调质钢油淬的临界直径约40～60mm。这类钢淬透性和回火稳定性高，可用来制造要求高强度或大截面的零件。
(3) 高淬透性钢
常用的有铬锰钼钢 (如 40CrMnMo)、铬镍钼钢 (如 40CrNiMoA) 等。这类钢均为多元复合合金钢，油淬的临界直径达60～100mm以上，可用于制造截面较大，强度和韧性要求高的零件。
调质钢的热处理工艺
调质钢的热处理包括预备热处理和最终热处理。
(1) 预备热处理
预备热处理是调质钢经锻、轧后， 在冷加工前进行的一道热处理工序。其目的是降低硬度、细化晶粒、消除不良组织和防止白点产生，为随后的调质处理做组织准备。
碳钢与合金含量低的钢，预备热处理可以采用正火或退火；合金元素较多、淬透性较好的钢可采用正火+高温回火或完全退火处理。
应该指出，大型零件一定要经过预备热处理 ( 正火或退火) ，处理后还要进行探伤检查，确保零件内部没有不允许存在的缺陷 (如白点、裂缝等) ，方可进行最终热处理；硼钢的预备热处理应采用正火+高温回火处理，在750℃左右慢冷易产生“硼脆”现象，故应避免采用退火处理。
(2) 最终热处理
调质的最终热处理大多是调质处理，其目的是要获得具有良好的综合力学性能的回火索氏体 ( 或回火索氏体+托氏体) 组织。
1、调质工艺
①淬火加热温度
调质钢的淬火加热温度为Ac3+(30～50℃)。由于调质钢为亚共析钢，如果淬火温度过低，淬火组织中将存在未溶解的先共析铁素体，使钢的硬度、强度降低。如果淬火温度过高，奥氏体晶粒粗化，使钢的性能变坏。锰钢和硼钢的过热倾向较大，淬火加热时尤其应注意。
②淬火加热保温时间
淬火加热的保温时间必须能使足够的碳化物溶于奥氏体中，并均匀化。在空气电阻炉中加热时，碳钢为1～1.2min/mm，低合金钢为1.2～1.5min/mm。在盐浴炉中加热时，碳钢为0.3～0.5min/mm，低合金钢为0. 5～0.8min/ mm。
③淬火冷却
淬火冷却是钢调质处理的关键。淬火冷却介质及冷却方式应根据钢的淬透性及零件尺寸合理选择，尽可能地使零件淬透。碳钢一般用水淬或水淬-油冷，低合金钢用油淬。合金元素较多的调质钢，可采用更缓和的淬火介质与冷却方式。对于大尺寸的合金钢零件，可采用水淬-油冷的方法以增加淬硬层深度。
④回火
回火温度应根据零件的硬度要求选择。通常在500～650℃的范围内进行高温回火，以获得强度与韧性适中的回火索氏体。常用调质钢淬火、回火温度与冷却方式见下表。
2、操作要点
①装炉
装炉时应注意装炉量和装炉方式。箱式炉加热时，不允许零件堆放，零件之间的间隔应为零件厚度之半，以便于零件均热。
②加热保温
淬火加热的目的是为了使钢完全奥氏体化，并得到晶粒细小、成分均匀的奥氏体，为随后冷却获得马氏体组织作准备。因此，合理选择加热温度尤为重要。
a. 小截面的碳钢件若用油淬时，为增加其淬透性，取上限加热温度；而低合金钢件若用水淬时，为防止变形和开裂，取下限加热温度；对于淬碱浴的零件应比一般加热温度高10～20℃，或采用上限加热温度。
b. 零件的尺寸较大，选上限加热温度，取下限加热保温时间；零件尺寸较小，则选下限加热温度，取上限加热保温时间；截面变化大、形状复杂容易变形的零件应取较低的淬火加热温度。
c. 对于直径或厚度超过150mm的大件进行调质时，应采用阶梯加热法 (也称分段加热法 ) , 如下图所示。装炉温度一般应不于450℃，并在装炉温度保温1～3h，再以30～70℃/h升温至600～650℃保温一段时间后，直接升到加热温度。
d. 合金元素对调质钢的加热有很大影响，锰钢应注意防止过热，含硅钢应注意防止脱碳。锰钢和含硅的钢加热温度不宜太高，加热时间不宜过长。
③淬火冷却
淬火冷却时必须严格控制冷却时间，使零件尽可能获得所需的转变产物-马氏体，而且尽量使零件整个截面上组织均匀。由于零件形状、材料和产生条件不同，应结合实际情况采用预冷淬火、双介质淬火、分级淬火等方法。
④回火
为了使调质钢具有良好的综合力学性能，调质零件通常是在500～650℃范围内进行高温回火。合金钢的回火温度比碳钢高30～50℃。为避免产生开裂，大型零件、水淬或水淬油冷零件，以及其他重要零件均应立即回火。为减少大件在回火过程中的内外温差，降低应力，应采用350～400℃装炉，保温2～5h再升温至回火温度。大件回火后，可在炉中冷至400～500℃左右再出炉空冷。对于具有第二类回火脆性的钢出炉后应快冷 (油冷或水冷) ，然后再在不引起回火脆性的温度 (< 450℃) 下进行补充回火，以消除残余应力。
