中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验制定背景

钢铁材料是机械工业中使用最普遍的材料，是装备制造的基础材料。中碳钢与中碳合金结构钢普遍应用于高档数控机床、航空航天标准件、海洋工程装备部件、先进轨道交通零部件、农业机械装备等高端装备中的配套基础零部件，如精密滚珠丝杠，空气压缩机、泵的活塞，蒸汽透平机的叶轮，重型机械的轴、蜗杆、齿轮等等，曲轴、机床主轴、滚筒等等。

在零部件制造过程中，存在原材料来源广泛，品质参差不齐等问题，容易导致产品质量不稳定。材料组织决定产品性能，中碳钢与中碳合金结构钢使用状态一般为调质态或低温回火马氏体，其力学性能在很大程度上与淬火马氏体的分布、粗细和大小有关。由于中国制造业钢材领域的国家标准严重老化和滞后，尤其是在广泛采用的各种汽车零部件、紧固件、齿轮等高性能钢的检验方面标准严重缺失，对外加工制造业面临诸多与中国以外制造业的不匹配，技术要求普遍偏低、质量控制和检验手段的落后等造成工艺质量的重复性和再现性差，贸易矛盾时有发生，加上理念和现有标准数据的陈旧落后，自相矛盾，造成在关键零部件在设计、制定工艺及检验过程无章可循。因此，制定了国家标准《中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验》（GB/T 38720-2020）。

中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验编制进程

• 标准计划

2017年7月21日，国家标准计划《中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验》（20171096-T-469）下达，项目周期24个月，由TC75（全国热处理标准化技术委员会）提出并归口上报及执行，主管部门为中华人民共和国国家标准化管理委员会。

• 发布实施

2020年3月31日，国家标准《中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验》（GB/T 38720-2020）由中华人民共和国国家市场监督管理总局、中华人民共和国国家标准化管理委员会发布。

2020年10月1日，国家标准《中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验》（GB/T 38720-2020）实施。

中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验制定依据

国家标准《中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验》（GB/T 38720-2020）依据中国国家标准《标准化工作导则—第1部分：标准的结构和编写规则》（GB/T 1.1-2009）规则起草。

中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验起草工作

主要起草单位：江苏丰东热处理及表面改性工程技术研究有限公司、浙江国检检测技术股份有限公司、常州新区河海热处理工程有限公司、西安福莱特热处理有限公司、北京机电研究所有限公司、上海轨道交通检测技术有限公司、上海大众动力总成有限公司。

主要起草人：史有森、李俏、任颂赞、殷和平、王琴、郭巧玲、韩永珍、王慧、徐晓华、陈辉。

参考资料：

《中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验》（GB/T 38720-2020）规定了常用中碳碳素结构钢与中碳合金结构钢原材料及要求、检验要求、淬火显微组织等级与评定等内容。该标准适用于中碳碳素结构钢与中碳合金结构钢制零件淬火、回火后显微组织的检验与评定。该标准不适用于中碳碳素结构钢与中碳低合金结构钢制零件淬火回火后含有脱碳、过烧的显微组织以及在等温淬火状态下的显微组织的评定。

参考资料：

《中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验》（GB/T 38720-2020）的制定从选材、工艺制定、质量检验、设备技术要求等方面进行一系列的规范，以期满足装备制造业向大型、高速、高精度方向发展的需要，制造生产出大批优质关键构件，提高中国在关键构件的国际竞争力。同时，该标准的制定是为落实制造业标准提升计划，助力《中国制造2025》，提出了中碳钢中马氏体形态及分级标准，据此选择原材料，能够完善高性能钢材选材标准，从源头监控材料品质，提升中碳钢质量控制技术，完善质量监管体系，健全关键基础零部件质量标准体系，提升基础零部件的稳定性、可靠性和产品性能。 2100433B

（1）提高淬火温度可以逐渐减少中碳钢淬火组织中片状马氏体的数量，获得以板条马氏体为主的组织。继续提高淬火温度，将会在板条马氏体边界形成明显数量的薄片状残留奥氏体。

（2）在500℃回火1.5h 4h，并未改变淬火马氏体的主要特征；片状马氏体的孪晶界上有渗碳体析出，但仍保留有孪晶亚结构；板条状马氏体内的魏氏组织形态的渗碳体正在溶解，板条边界析出了短条状的渗碳体。板条边界残留奥氏体在回火时的分解，促进了渗碳体沿板条马氏体边界的连续析出，形成了连续分布的渗碳体薄片。

（3）适当提高中碳钢的淬火温度，可以通过增加淬火组织中的板条马氏体比例，来改善高温回火状态下的断裂韧度。随着板条马氏体数量的增多，钢在断裂时表现出以塑性断裂机制为主的断裂特点。

（4）经较高温度淬火并回火后，由残留奥氏体分解引起的沿马氏体边界连续分布的渗碳体，会大大损害钢的断裂韧度，造成一定的晶间断裂倾向。

（5）延长500℃的回火时间，可以通过碳化物的球化及片状马氏体内孪晶亚结构的逐渐消除，提高淬火及高温回火状态下的断裂韧度值，增大钢在断裂时塑性断裂机制的比例，大大减小晶间断裂的危险 。

按钢的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢又分为：①低碳钢，含碳量小于0.25%；②中碳钢，含碳量为0.25%——0.60%；③高碳钢，含碳量大于0.6%；中碳钢热加工及切削性能良好，焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理，直接使用冷轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为HRC55（HB538），σb为600～1100MPa。所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。

中碳钢属于亚共析钢，其退火组织为珠光体和铁素体。随着钢中碳含量增加，组织中珠光体数量增加，而铁素体数量减少。碳含量大于0.40%的钢淬火组织为马氏体;碳含量大于0.40%时，除了马氏体外还有少量残留奥氏体，残留奥氏体数量随着钢中碳含量的增加而增加。