45號鋼調質處理工藝和硬度

2020-12-15 熱處理之家

45調質鋼的工藝

45鋼是中碳結構鋼,冷熱加工性能都不錯,機械性能較好,且價格低、來源廣,所以應用廣泛。它的最大弱點是淬透性低,截面尺寸大和要求比較高的工件不宜採用。

45鋼淬火溫度在A3+(30~50) ℃,在實際操作中,一般是取上限的。偏高的淬火溫度可以使工件加熱速度加快,表面氧化減少,且能提高工效。為使工件的奧氏體均勻化,就需要足夠的保溫時間。如果實際裝爐量大,就需適當延長保溫時間。不然,可能會出現因加熱不均勻造成硬度不足的現象。但保溫時間過長,也會也出現晶粒粗大,氧化脫碳嚴重的弊病,影響淬火質量。我們認為,如裝爐量大於工藝文件的規定,加熱保溫時間需延長1/5。

因為45鋼淬透性低,故應採用冷卻速度大的10%鹽水溶液。工件入水後,應該淬透,但不是冷透,如果工件在鹽水中冷透,就有可能使工件開裂,這是因為當工件冷卻到180℃左右時,奧氏體迅速轉變為馬氏體造成過大的組織應力所致。因此,當淬火工件快冷到該溫度區域,就應採取緩冷的方法。由於出水溫度難以掌握,須憑經驗操作,當水中的工件抖動停止,即可出水空冷(如能油冷更好)。另外,工件入水宜動不宜靜,應按照工件的幾何形狀,作規則運動。靜止的冷卻介質加上靜止的工件,導致硬度不均勻,應力不均勻而使工件變形大,甚至開裂。

45鋼調質件淬火後的硬度應該達到HRC56~59,截面大的可能低些,但不能低於HRC48,不然,就說明工件未得到完全淬火,組織中可能出現索氏體甚至鐵素體組織,這種組織通過回火,仍然保留在基體中,達不到調質的目的。

45鋼淬火後的高溫回火,加熱溫度通常為560~600℃,硬度要求為HRC22~34。因為調質的目的是得到綜合機械性能,所以硬度範圍比較寬。但圖紙有硬度要求的,就要按圖紙要求調整回火溫度,以保證硬度。如有些軸類零件要求強度高,硬度要求就高;而有些齒輪、帶鍵槽的軸類零件,因調質後還要進行銑、插加工,硬度要求就低些。關於回火保溫時間,視硬度要求和工件大小而定,我們認為,回火後的硬度取決於回火溫度,與回火時間關係不大,但必須回透,一般工件回火保溫時間總在一小時以上。 用途 合金調質鋼廣泛用於製造汽車、拖拉機、工具機和其它機器上的各種重要零件,如齒輪、軸類件、連杆、螺栓等。 性能要求 調質件大多承受多種工作載荷,受力情況比較複雜,要求高的綜合機械性能,即具有高的強度和良好的塑性、韌性。合金調質鋼還要求有很好的淬透性。但不同零件受力情況不同,對淬透性的要求不一樣。

成分特點

(1) 中碳:碳質量分數一般在0.25%~0.50%之間,以0.4%居多;

(2) 加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等:這些合金元素除了提高淬透性外,還能形成合金鐵素體,提高鋼的強度。如調質處理後的40Cr鋼的性能比45鋼的性能高很多;

(3) 加入防止第二類回火脆性的元素:含Ni、Cr、Mn的合金調質鋼,高溫回火慢冷時易產生第二類回火脆性。在鋼中加入Mo、W可以防止第二類回火脆性,其適宜含量:Mo的質量分數為0.15%~0.30%,或W的質量分數為0.8%~1.2%。

調質爐

將鋼材或鋼件進行淬火及回火的複合熱處理工藝所用的爐。圖:中達強多功能調質爐

多功能調質爐

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