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摘 要：本文主要讲述汽车制造用钢的市场现状，以及汽车制造用钢热经过热加工工艺对其性能等方面的影响，从而获得汽车用钢热加工工艺的研究进展。
关键字：汽车制造用钢；金属热加工；金属热处理；
汽车制造用钢是汽车制造业中的重要部件材料，具有广阔的市场前景。但由于汽车制造用钢技术不仅要求较高强度和韧性，而且要求良好的成型性和耐疲劳性，技术含量高、生产难度大，目前国内只有宝钢等少数钢铁企业能够生产。钢铁作为汽车生产中使用最重要的材料，在汽车行业起着至关重要的作用。可以说，钢铁行业的发展促进了汽车产业的发展和创新，而汽车发展的需求同时也促使钢铁向高质量、高性能方向发展。钢铁企业和汽车行业所使用的汽车制造用钢产品有许多种，汽车制造用钢可以用几种不同的方式去分类。但从汽车生产商来看，汽车制造用钢的应用更重要。
1.热加工工艺简介
热处理就是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构的工艺。所以热处理的过程就是按加热→保温→冷却这三阶段进行。不管是那种热处理，都是分这三个阶段，不同的是加热温度、保温时间和冷却速度不同。
钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火；表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。
1.1.退火
退火就是将金属或合金的工件加热到适当温度（高于或低于临界温度，临界温度即使材料发生组织转变的温度），保持一定的时间，然后缓慢冷却（即随炉加热、保温、冷却或者埋入导热性较差的介质中）的热处理工艺。退火工艺的特点是保温时间长，冷却缓慢，可获得平衡状态的组织。
钢退火的主要目的是为了细化组织，提高性能，降低硬度，以便于切削加工；消除内应力；提高韧性，稳定尺寸。使钢的组织与成分均匀化；也可为以后的热处理工艺作组织准备，根据退火的目的不同，退火有完全退火、球化退火、消除应力退火等几种。
退火常在零件制造过程中对铸件、锻件、焊件接进行，以便于以后的切削加工或为淬火作组织准备。
1.2.正火
将钢件加热到临界温度以上30-50 °C，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。
正火工艺与退火工艺相比较而言，主要区别是正火热处理的生产周期短，冷却速度稍快。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理。一般合金钢坯料常采用退火，若用正火，由于冷却速度较快，使其正火后硬度较高，不利于切削加工。
1.3.淬火
将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860 °C，碳素工具钢的淬火温度为760～780 °C），保持一定的时间，然后以适当速度冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。也就是说要获得马氏体组织，钢的冷却速度必须大于钢的临界速度。所谓临界速度就是获得马氏体组织的最小冷却速度。钢的种类不同，临界冷却速度不同，一般碳钢的临界冷却速度要比合金钢大。
1.4.回火
钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。
根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。
1.4.1.低温回火。淬火钢件在250 °C以下的回火称为低温回火。低温回火主要是消除内应力，降低钢的脆性，一般很少降低钢的硬度，即低温回火后可保持钢件的高硬度。如钳工实习时用的锯条、锉刀等一些要求使用条件下有高硬度的钢件，都是淬火后经低温回火处理。
1.4.2.中温回火。淬火钢件在250～500 °C之间的回火称为中温回火。淬火钢件经中温回火后可获得良好的弹性，因此弹簧、压簧、汽车中的板弹簧等，常采用淬火后的中温回火处理。
1.4.3.高温回火。淬火钢件在高于500 °C的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬火后，既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性，具有良好综合力学性能。所以一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。淬火+高温回火称为调质处理。
1.5.表面热处理
仅对工件表层进行热处理以改变组织和性能的工艺称表面热处理。
1.5.1.表面淬火。仅对钢件表层进行淬火的工艺称为表面淬火。其热处理的特点是在钢件的心部温度较低的时候，用快速加热的方法把钢件表面迅速加热到淬火温度，然后快速冷却，使钢件的一定深度表层淬硬，心部仍保持其原来状态。这样就提高钢件表面硬度和耐磨性，心部仍具有较好的综合力学性能（一般表面淬火前进行了调质处理）。例如齿轮由于工作时表面接触应力大，摩擦损耗较大，所以要求表面需要有较强的硬度，而齿轮心部通过轴传递动力（包括冲击力）。所以中碳钢制造的齿轮是调质处理后，再经表面淬火。
1.5.2.化学热处理。将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，以改变工件表面的化学成分、组织和性能的热处理工艺称为化学热处理。化学热处理的过程分为三个阶段，即加热、保温和冷却，其不同的是在一定介质中保温。根据渗入元素不同，化学热处理有渗低碳合金钢（如20，20Cr钢）；气体渗碳时的渗碳剂为煤油或乙醇；渗碳温度在900-950 °C之间，煤油或乙醇在该温度下裂解出活性碳原子[C]，[C]就渗入低碳钢件的表层，然后向内部扩散，形成一定厚度的渗碳层。
2.汽车制造用钢的研究
汽车工业对原材料的需求，品种规格多，质量要求高，数量需求大。据不完全统计所需原材料品种、规格高达4000种以上，就钢材而言品种规格达500多种，比重依然高达70%，且都有较高的质量要求。近几年以来，汽车制造用钢有了更高的要求，即安全、环保、轻量化从而推动全球的钢铁生产企业不断开发新的汽车用钢。随着汽车产量和保有量的持续增长，今后汽车工业中以特殊钢为主要材料的汽车零部件用钢的需求将大幅增加，为特殊钢市场带来巨大商机。 汽车零部件用钢材主要涉及碳结钢、合结钢、易切钢、弹簧钢、非调制钢、轴承钢、齿轮钢、冷镦钢、耐热钢等。主要规格：棒材φ5.0-70.0mm，钢φ0.5-5.0mm。涉及到的主要国家标准见表0-1。
高碳铬轴承钢是我国轴承钢中占主导地位，高碳铬轴承钢的产量约占轴承钢总产量的90%，其余为渗碳轴承钢、高温轴承钢等。 目前轴承钢的精炼比已经达到100%，连铸比平均47.56%，氧含量平均7.12-10.31ppm。改革开放以来，轴承钢的产量增长了7倍。高碳铬轴承钢主要具有以下几个优点：价格实惠、具有较好的可切削性、耐磨性和抗滚动接触疲劳性，广泛应用于滚动轴承内、外圈及滚动体。渗碳轴承钢主要的特点是采用低碳合金钢渗碳工艺制造，用于要求高耐磨性、高滚动接触疲劳性能和高韧性的轴承。
3.汽车制造用钢热加工处理对其性能等的影响
热处理工艺的特点是不改变金属零件的外形尺寸，只改变材料内部的组织与零件的性能。所以钢的热处理目的是消除材料的组织结构上的某些缺陷，更重要的是改善和提高钢的性能，减少刀具磨损，充分发挥钢的性能潜力，这对提高产品质量和延长使用寿命有重要的意义。
汽车制造用钢进行热加工处理后，可以使组织细化，有效的提高车轮钢的性能；还可以改善车轮用钢的性能，获得接近平衡状态的组织。
碳钢加热后需要在水里冷却处理，而合金钢在油中进行冷却处理。马氏体组织在冷却速度小于临界冷却速度时不易得到，但冷却的速度过于快，会使车轮刚的内应力增大，从而导致钢件变形甚至会有开裂的现象。
经过淬火后的钢件必须进行回火处理后才能使用，不能直接使用。因为淬火钢的脆性较大且比较坚硬，直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。
4.结论
我国现代汽车工业的发展的需要是发展汽车零部件产业及其用特殊钢，对汽车零部件使用的特殊钢的质量和性能不断提出更高要求，即安全性与长寿命，尤其是强度要高，高韧性，高抗疲劳性能等综合技术性能的高端特殊钢产品的需求增长迅速，对特殊钢从生产到技术再到质量标准都提出许多新的要求，紧紧跟上特殊钢工业更新换代的步伐及时地制修订标准，使特殊钢的标准工作更好地满足汽车和机械制造业零部件需求。
目前，汽车前轴有部分采用非调质钢锻造。由于非调质钢具有节能、简化生产工序及提高产品质量等优点，国内的一些大型汽车企业也在积极开发非调质钢或者引进非调质钢的加工技术，用于降低汽车零部件的制造成本。现在针对前轴的热处理，可以用前轴热处理生产线的方式。推杆式前轴调质热处理生产线从人工放料开始，以推杆和输送带的方式进行工件的连续热处理。汽车前轴质量同样受到锻造等前工序的影响。热处理作为汽车制造用钢生产加工处理中一道重要的辅助工序，应该严格把控质量关，避免由于热处理不当造成的返工品甚至废品。同时，应当大力推广新工艺的研发和新技术的开发，在保证质量的前提下争取做到效益最大化。
参考文献：
[1] 张晓波，汽车前轴热处理研究[J].煤炭技术，2007（8）：128-129.
[2] 李淑英，肖小华.汽车前轴调质热处理生产线的改进[J].热加工工艺，2007（12）：75-77.
关键字：汽车制造用钢；金属热加工；金属热处理；
汽车制造用钢是汽车制造业中的重要部件材料，具有广阔的市场前景。但由于汽车制造用钢技术不仅要求较高强度和韧性，而且要求良好的成型性和耐疲劳性，技术含量高、生产难度大，目前国内只有宝钢等少数钢铁企业能够生产。钢铁作为汽车生产中使用最重要的材料，在汽车行业起着至关重要的作用。可以说，钢铁行业的发展促进了汽车产业的发展和创新，而汽车发展的需求同时也促使钢铁向高质量、高性能方向发展。钢铁企业和汽车行业所使用的汽车制造用钢产品有许多种，汽车制造用钢可以用几种不同的方式去分类。但从汽车生产商来看，汽车制造用钢的应用更重要。
1.热加工工艺简介
热处理就是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构的工艺。所以热处理的过程就是按加热→保温→冷却这三阶段进行。不管是那种热处理，都是分这三个阶段，不同的是加热温度、保温时间和冷却速度不同。
钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火；表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。
1.1.退火
退火就是将金属或合金的工件加热到适当温度（高于或低于临界温度，临界温度即使材料发生组织转变的温度），保持一定的时间，然后缓慢冷却（即随炉加热、保温、冷却或者埋入导热性较差的介质中）的热处理工艺。退火工艺的特点是保温时间长，冷却缓慢，可获得平衡状态的组织。
钢退火的主要目的是为了细化组织，提高性能，降低硬度，以便于切削加工；消除内应力；提高韧性，稳定尺寸。使钢的组织与成分均匀化；也可为以后的热处理工艺作组织准备，根据退火的目的不同，退火有完全退火、球化退火、消除应力退火等几种。
退火常在零件制造过程中对铸件、锻件、焊件接进行，以便于以后的切削加工或为淬火作组织准备。
1.2.正火
将钢件加热到临界温度以上30-50 °C，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。
正火工艺与退火工艺相比较而言，主要区别是正火热处理的生产周期短，冷却速度稍快。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理。一般合金钢坯料常采用退火，若用正火，由于冷却速度较快，使其正火后硬度较高，不利于切削加工。
1.3.淬火
将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860 °C，碳素工具钢的淬火温度为760～780 °C），保持一定的时间，然后以适当速度冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。也就是说要获得马氏体组织，钢的冷却速度必须大于钢的临界速度。所谓临界速度就是获得马氏体组织的最小冷却速度。钢的种类不同，临界冷却速度不同，一般碳钢的临界冷却速度要比合金钢大。
1.4.回火
钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。
根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。
1.4.1.低温回火。淬火钢件在250 °C以下的回火称为低温回火。低温回火主要是消除内应力，降低钢的脆性，一般很少降低钢的硬度，即低温回火后可保持钢件的高硬度。如钳工实习时用的锯条、锉刀等一些要求使用条件下有高硬度的钢件，都是淬火后经低温回火处理。
1.4.2.中温回火。淬火钢件在250～500 °C之间的回火称为中温回火。淬火钢件经中温回火后可获得良好的弹性，因此弹簧、压簧、汽车中的板弹簧等，常采用淬火后的中温回火处理。
1.4.3.高温回火。淬火钢件在高于500 °C的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬火后，既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性，具有良好综合力学性能。所以一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。淬火+高温回火称为调质处理。
1.5.表面热处理
仅对工件表层进行热处理以改变组织和性能的工艺称表面热处理。
1.5.1.表面淬火。仅对钢件表层进行淬火的工艺称为表面淬火。其热处理的特点是在钢件的心部温度较低的时候，用快速加热的方法把钢件表面迅速加热到淬火温度，然后快速冷却，使钢件的一定深度表层淬硬，心部仍保持其原来状态。这样就提高钢件表面硬度和耐磨性，心部仍具有较好的综合力学性能（一般表面淬火前进行了调质处理）。例如齿轮由于工作时表面接触应力大，摩擦损耗较大，所以要求表面需要有较强的硬度，而齿轮心部通过轴传递动力（包括冲击力）。所以中碳钢制造的齿轮是调质处理后，再经表面淬火。
1.5.2.化学热处理。将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，以改变工件表面的化学成分、组织和性能的热处理工艺称为化学热处理。化学热处理的过程分为三个阶段，即加热、保温和冷却，其不同的是在一定介质中保温。根据渗入元素不同，化学热处理有渗低碳合金钢（如20，20Cr钢）；气体渗碳时的渗碳剂为煤油或乙醇；渗碳温度在900-950 °C之间，煤油或乙醇在该温度下裂解出活性碳原子[C]，[C]就渗入低碳钢件的表层，然后向内部扩散，形成一定厚度的渗碳层。
2.汽车制造用钢的研究
汽车工业对原材料的需求，品种规格多，质量要求高，数量需求大。据不完全统计所需原材料品种、规格高达4000种以上，就钢材而言品种规格达500多种，比重依然高达70%，且都有较高的质量要求。近几年以来，汽车制造用钢有了更高的要求，即安全、环保、轻量化从而推动全球的钢铁生产企业不断开发新的汽车用钢。随着汽车产量和保有量的持续增长，今后汽车工业中以特殊钢为主要材料的汽车零部件用钢的需求将大幅增加，为特殊钢市场带来巨大商机。 汽车零部件用钢材主要涉及碳结钢、合结钢、易切钢、弹簧钢、非调制钢、轴承钢、齿轮钢、冷镦钢、耐热钢等。主要规格：棒材φ5.0-70.0mm，钢φ0.5-5.0mm。涉及到的主要国家标准见表0-1。
高碳铬轴承钢是我国轴承钢中占主导地位，高碳铬轴承钢的产量约占轴承钢总产量的90%，其余为渗碳轴承钢、高温轴承钢等。 目前轴承钢的精炼比已经达到100%，连铸比平均47.56%，氧含量平均7.12-10.31ppm。改革开放以来，轴承钢的产量增长了7倍。高碳铬轴承钢主要具有以下几个优点：价格实惠、具有较好的可切削性、耐磨性和抗滚动接触疲劳性，广泛应用于滚动轴承内、外圈及滚动体。渗碳轴承钢主要的特点是采用低碳合金钢渗碳工艺制造，用于要求高耐磨性、高滚动接触疲劳性能和高韧性的轴承。
3.汽车制造用钢热加工处理对其性能等的影响
热处理工艺的特点是不改变金属零件的外形尺寸，只改变材料内部的组织与零件的性能。所以钢的热处理目的是消除材料的组织结构上的某些缺陷，更重要的是改善和提高钢的性能，减少刀具磨损，充分发挥钢的性能潜力，这对提高产品质量和延长使用寿命有重要的意义。
汽车制造用钢进行热加工处理后，可以使组织细化，有效的提高车轮钢的性能；还可以改善车轮用钢的性能，获得接近平衡状态的组织。
碳钢加热后需要在水里冷却处理，而合金钢在油中进行冷却处理。马氏体组织在冷却速度小于临界冷却速度时不易得到，但冷却的速度过于快，会使车轮刚的内应力增大，从而导致钢件变形甚至会有开裂的现象。
经过淬火后的钢件必须进行回火处理后才能使用，不能直接使用。因为淬火钢的脆性较大且比较坚硬，直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。
4.结论
我国现代汽车工业的发展的需要是发展汽车零部件产业及其用特殊钢，对汽车零部件使用的特殊钢的质量和性能不断提出更高要求，即安全性与长寿命，尤其是强度要高，高韧性，高抗疲劳性能等综合技术性能的高端特殊钢产品的需求增长迅速，对特殊钢从生产到技术再到质量标准都提出许多新的要求，紧紧跟上特殊钢工业更新换代的步伐及时地制修订标准，使特殊钢的标准工作更好地满足汽车和机械制造业零部件需求。
目前，汽车前轴有部分采用非调质钢锻造。由于非调质钢具有节能、简化生产工序及提高产品质量等优点，国内的一些大型汽车企业也在积极开发非调质钢或者引进非调质钢的加工技术，用于降低汽车零部件的制造成本。现在针对前轴的热处理，可以用前轴热处理生产线的方式。推杆式前轴调质热处理生产线从人工放料开始，以推杆和输送带的方式进行工件的连续热处理。汽车前轴质量同样受到锻造等前工序的影响。热处理作为汽车制造用钢生产加工处理中一道重要的辅助工序，应该严格把控质量关，避免由于热处理不当造成的返工品甚至废品。同时，应当大力推广新工艺的研发和新技术的开发，在保证质量的前提下争取做到效益最大化。
参考文献：
[1] 张晓波，汽车前轴热处理研究[J].煤炭技术，2007（8）：128-129.
[2] 李淑英，肖小华.汽车前轴调质热处理生产线的改进[J].热加工工艺，2007（12）：75-77.