钢热处理工艺和含碳量与开裂的关系

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1、45钢热处理工艺和含碳量与开裂的关系摘要：在五金行业中，45钢制构件很多。该钢是是一种优质碳素结构钢，可进行各种热处理，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。多年来，这一钢种虽然已累积有丰富的生产与应用的经验，但在生产实际中，仍会出现许多使用不当之处，结果没有充分发挥该钢的性能潜力，造成大量浪费。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。45钢淬火温度在A3+(30～50)℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提

2、高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。【关键字】：45钢，调质淬火，淬后缺陷，回火，组织转变一、45钢的调质淬火调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。 调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。小型工厂不可能每炉搞金相分析，一般只作硬度测试，这就是说，淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查

3、。 45钢的调质：45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。 45号钢的淬火温度在820~840度左右，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间,一般为1min/mm,如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量

4、。我们认为，如装炉量大，加热保温时间需延长1/5。 因为45钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液,45号钢水淬容易有软点的.。水温要小于30°。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静

5、止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。 45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中。 45钢淬火后的回火，加热温度通常为200℃，硬度要求为HRC44~48。200℃回火金相为回火马氏体.图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火

6、温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。 45钢为例的淬火工艺曲线： 二、45钢淬火后硬度不足，主要原因有两方面：（1）45钢加热温度偏低，或保温时间不足。  在此状态下，组织中奥氏体的碳和合金元素含量不够，甚至组织中还残存着未转变的珠光体或未溶铁素体，导致45钢淬火后硬度达不到。（2）45钢加热温度过高，或保温时间过长，造成45钢表面脱碳，导致硬度变低。 三、回火目的(淬火组织的问题) a.消除淬火应力，降低脆性 b.稳定工件尺寸，由于M，残余A不稳定 c.获得要求的强度、硬

7、度、塑性、韧性 四、回火工艺及其应用 四、回火工艺及其应用回火类型回火温度组织性能及应用组织形态低温回火150～250回火M(M’)保持高硬度，降低脆性及残余应力，用于模具钢，表面淬火及渗碳淬火件过饱和a-Fe+e碳化物中温回火350～500回火屈氏体（T’）硬度下降，韧性、弹性极限和屈服强度升高，用于弹性元件保留马氏体针形F+细粒Fe3C高温回火500～650回火索氏体（S’）强度、硬度、塑性、韧性、良好综合机械性能，优于正火得到的组织。中碳钢、重要零件采用。多边形F+粒状Fe3C五、钢在回火时的组织转变 a

8、.马氏体分解（200℃以下）： 析出ε-Fe2.4C碳化物（亚稳定） 组织：回火马氏体M’→过饱和α固溶体十亚稳定ε碳化物（极细的)作用：晶格畸变降低，淬火应力有所下降。 b.残余A分解（200-300℃）：A→M’（或A→B下） 组织：回火马氏体M’c.回火屈氏体T’形成（250-400 ℃）：ε→Fe3C; α→F－维持M’外形 组织：回火屈氏体T’(F+ Fe3C) d.碳化物的