45钢的成分对热处理工艺性能的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com45钢的成分对热处理工艺性能的影响梁传友提要本文通过对{5钢成分上、下极限的比较，分析碳及残余元素铬、锰等对临界玲却速度vt及临界淬火直径D·的髟响，从而挺出{5钢成分处于上限状态时的热处理工艺，有效地减少了批量零件淬火时的开裂现象．一、概述45钢是我国用量最大的一种优质碳素结构钢，它的性能和热处理工艺人们早巳熟悉。然而，45钢在淬火时因淬裂而报废的现象又是屡见不鲜的，尤其在进121钢材中更为突出。因此有必要对45钢的热处理工艺作进一步探讨。影响4

2、5钢淬火开裂的因素很多，诸如原材料缺陷、零件结构形状、加热温度、冷却方法等，但最重要的原因仍属化学成分的影响。由于炼钢原料的来源及冶炼方法的不同，碳素钢中也不可避免地会夹带着其它少量元素，因此，45钢中含有Si、Mn、S、P、Cr、Ni等也就在所难免。这些元素在碳钢中虽归属为残余元素，但其含量随钢材产地及各国标准的规定不一而有所不同。如欧洲一些国家，45钢中台0较高，而美国对1045钢中Mn的含量则规定为0．6～0．9。这些钢材在我国工厂使用时，均将其纳入45钢之列。如果不加区别地采取45钢常规

3、工艺淬火就会使淬裂倾向大大增加。即使在我们国标规定的成分范围内，由于上、下限的差别和由于成分偏析而规定的成品钢材成分的允许偏差，也会给热处理带来同样的影响。本文就45钢中碳及残余元素锰和铬等的含量在标准范围内的变化，分析对热处理工艺性能的影响。二、各国45钢成分的标准45钢化学成分的国标及国外有关标准列于表l【”。裹l各标准规定的45钢化学成分材料标准化学成：；}()牌号代号CSiMnS}PCrNi●5GB0．42-0．50O．17～0．370．5O～0．80≤O．04l≤0．04≤0．25≤O

4、．25C45D『N0．42-050≤O．4O0．5O～0．80≤O．045≤O．045Sd5CJ0．42～0．48O．15～0a50．6～0．9≤O．03j≤o．03≤O．2≤O．245n耵o．I2～o．50O．17～0．37o．5O～0．80≤O．04l≤o．035≤0．25≤O．251O{5SAEO．43～o．5ob．e‘d0．6～0．9≤O．05f≤0．04电子工程1911年第2期一47—维普资讯http://www.cqvip.com由于钢水在冷凝时存在着不同程度的偏析，因此各国在化验成

5、品钢材成分时又规定了允许偏差E(表2)。表2钢材成品分析允许误差(GB)允许误差()材料种类元素CsjM“PSWCrNiAIMoVn碳素结上偏差0．030．030．050．0050．005构钢下偏差0．020．020．03合金结上偏差0．O1O．O5O．O5O．O50．O5O．O5O．O50．O20，O2构钢下偏差O．0l0．050．OS0．050．050．O50．050．02O．020．02综合表l和表2，45钢上极限含碳量为0．53，含硅、锰、铬分别为0．40、0．85、0．30l下极限含碳

6、量为0．40％，含si、Mn分别为0．15、0．47．铬的下限未有具体规定，实际最低含量小于0．1．统计一下St、Mn、Cr三种元素的总含量，其下极限为0．72，上极限为l_55，上极限含量为下极限的一倍以上。由于C、Si、Mn、0均是影响热处理工艺因素的主要元索，因而在热处理时不得忽视这一影响。三、碳、硅、锰、铬对热处理工艺性能的影响1．对加热温度和保温时间的影响亚共析钢的加热温度为Ac+30~50℃．随着含碳量的增加，Ac逐渐下降。含碳0．蚰时，Acs为790~C{含碳量为0．50时，Ac，

7、为760"(2．锰增加，Ac，也下降，增加l％锰可使An下降65℃．在舍碳为O．4％的钢中，增加1％的硅，可使Ac升高4O～5O℃．铬的增加使A也略有升高．从总的趋向看，C、Si、Mn、0的增加，使45钢的成分处于上极限状态，其时淬火加热温度略有下降。在正常水冷淬火时可降至800~820℃；若采用油冷淬火，为了使奥氏体成分均匀及冷却前相对稳定，采用83O～850℃为宜。在采用水冷淬火时，只要碳能充分溶解于奥氏体中即能达到淬火硬度要求。碳在奥氏体中的扩散速度较快，因此，只需较短的保温时问，工件完全

8、到温以后即可淬火，即通常所说的零保温淬火}在采用油冷淬火时，为了提高奥氏体稳定性，降低临界冷却速度，必须使残余元素充分溶解于奥氏体中。由于合金元素的扩散速度较碳慢得多，只有碳的千分之几至万分之几，同时还会阻止碳原子的扩散，因此必须要有足够的保温时问，即采用低合金钢的保温时问才能达到淬火目的。2．对冷却性能的影响t5锕淬火时的常规冷却方法是将其淬^5～l0食盐水溶液中，或水淬油冷。通常只有直径或有效厚度在4rnrn以下的小零件采用油淬才能保证淬火硬度在HRC50以上。但当45钢中C、Si、Mn、C