45#(號)鋼和40Cr鋼調質的熱處理工藝

2021-01-10 網易

　　調質是淬火加高溫回火的雙重熱處理,其目的是使工件具有良好的綜合機械性能.
調質鋼有碳素調質鋼和合金調質鋼二大類,不管是碳鋼還是合金鋼,其含碳量控制比較嚴格.如果含碳量過高,調質後工件的強度雖高,但韌性不夠,如含碳量過低,韌性提高而強度不足.為使調質件得到好的綜合性能,一般含碳量控制在0.30~0.50%.
調質淬火時,要求工件整個截面淬透,使工件得到以細針狀淬火馬氏體為主的顯微組織.通過高溫回火,得到以均勻回火索氏體為主的顯微組織.小型工廠不可能每爐搞金相分析,一般只作硬度測試,這就是說,淬火後的硬度必須達到該材料的淬火硬度,回火後硬度按圖要求來檢查.
工件調質處理的操作,必須嚴格按工藝文件執行,我們只是對操作過程中如何實施工藝提些看法.
1、 45號鋼的調質
45號鋼是中碳結構鋼,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號鋼淬火溫度在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號鋼淬透性低,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號鋼調質件淬火後的硬度應該達到HRC56~59,截面大的可能性低些,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號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.
2、40Cr鋼的調質處理
Cr能增加鋼的淬透性,提高鋼的強度和回火穩定性,具有優良的機械性能.截面尺寸大或重要的調質工件,應採用Cr鋼.但Cr鋼有第二類回火脆性.
40Cr工件調質的淬回火,各種參數工藝卡片都有規定,我們在實際操作中體會是：
（一）40Cr工件淬火後應採用油冷,40Cr鋼的淬透性較好,在油中冷卻能淬硬,而且工件的變形、開裂傾向小.但是小型企業在供油緊張的情況下,對形狀不複雜的工件,可以在水中淬火,並未發現開裂,只是操作者要憑經驗嚴格掌握入水、出水的溫度.
（二）40Cr工件調質後硬度仍然偏高,第二次回火溫度就要增加20~50℃,不然,硬度降低困難.
（三）40Cr工件高溫回火後,形狀複雜的在油中冷卻,簡單的在水中冷卻,目的是避免第二類回火脆性的影響.回火快冷後的工件,必要時再施以消除應力處理.
影響調質工件的質量,操作工的水平是個重要因素,同時,還有設備、材料和調質前加工等多方面的原因,我們認為：
（一）工件從加熱爐轉移到冷卻槽速度緩慢,工件入水的溫度已降到低於Ar3臨界點,產生部分分解,工件得到不完全淬火組織,達不到硬度要求.所以小零件冷卻液要講究速度,大工件予冷要掌握時間.
（二）工件裝爐量要合理,以1~2層為宜,工件相互重疊造成加熱不均勻,導致硬度不勻.
（三）工件入水排列應保持一定距離,過密使工件近處蒸氣膜破裂受阻,造成工件接近面硬度偏低.
（四）開爐淬火,不能一口氣淬完,應視爐溫下降程度,中途閉爐重新升溫,以便前後工件淬後硬度一致.
（五）要注意冷卻液的溫度,10%鹽水的溫度如高於60℃,不能使用.冷卻液不能有油汙、泥漿等雜質,不然,會出現硬度不足或不均勻現象.
（六）未經加工毛坯調質,硬度不會均勻,如要得到好的調質質量,毛坯應粗車,棒料要鍛打.
（七）嚴把質量關,淬火後硬度偏低1~3個單位,可以調整回火溫度來達到硬度要求.但淬火後工件硬度過低,有的甚至只有HRC25~35,必須重新淬火,絕不能只施以中溫或低溫回火以達到圖紙要求完事,不然,失去了調質的意義,並有可能產生嚴重的後果.

　　

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