亞溫淬火工藝對(duì)45鋼組織和性能的影響

1、亞溫淬火工藝對(duì)45鋼組織和性能的影響摘要 通過(guò)對(duì)45鋼進(jìn)行預(yù)備熱處理+亞溫淬火+回火處理，探討亞溫淬火前的預(yù)備熱處理和亞溫淬火溫度對(duì)其組織和性能的影響。結(jié)果表明，亞溫淬火對(duì)鋼性能的影響主要取決于殘留鐵素體的形態(tài)和數(shù)量。淬火+高溫回火作為預(yù)備熱處理，亞溫淬火后殘留鐵素體為細(xì)小的針狀，可提高45鋼性能;而退火作為預(yù)備熱處理，亞溫淬火后殘留鐵素體粗大不勻，使45鋼性能降低。隨亞溫淬火溫度提高，殘留鐵素體的數(shù)量減少，鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降。與傳統(tǒng)的淬火工藝相比，合適的亞溫淬火工藝可提高45鋼的強(qiáng)韌性，從而獲得良好的力學(xué)性能。關(guān)鍵詞 45鋼；亞溫淬火；熱處理工藝；淬火回火；金相組織 前言 將

2、具有平衡態(tài)或非平衡態(tài)原始組織的亞共析鋼加熱至鐵素體與奧氏體共存的兩相區(qū)，即臨界區(qū)溫度區(qū)間保溫一定時(shí)間后，進(jìn)行淬火稱(chēng)為亞溫淬火，其比傳統(tǒng)淬火溫度低，目的是提高材料沖擊韌度，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度和回火脆性?xún)A向1。45鋼是含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，是生產(chǎn)中最常用的材料之一，在齒輪、連接桿、蝸桿、葉輪、泵、活塞、曲軸等零件制造中廣泛應(yīng)用。但45鋼的淬透性較低，水淬時(shí)有開(kāi)裂傾向，因此改善和提高45 鋼的性能，對(duì)提高零件質(zhì)量和安全穩(wěn)定性有重要的意義。本文對(duì)45鋼試樣在不同溫度下進(jìn)行亞溫淬火，通過(guò)試驗(yàn)獲得45鋼的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)找出其規(guī)律性，同時(shí)通過(guò)顯微組織觀察，分析亞溫淬火對(duì)材料力學(xué)性能影響的

3、特點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)的目的是為了獲得能實(shí)際應(yīng)用的比較好的處理工藝。1試驗(yàn)方法1.1試驗(yàn)材料45號(hào)鋼，分為拉伸樣：直徑d=10mm 標(biāo)距l(xiāng)=100mm。硬度樣：10mm×15mm 沖擊樣。1.2試驗(yàn)過(guò)程1.2.1熱處理工藝 把這硬度試樣和拉伸試樣分成四組，講兩種試樣的放入箱式電阻爐中，分別加熱到770 、790、 800、 840，加熱保溫30min后淬火（水淬）。每組不同試樣又在不同溫度下（200、300、400、550）回火30min，30min后出爐空冷。1.2.2組織觀察與性能測(cè)試組織觀察有金相制備、觀察。顯微鏡型號(hào)（HXD-1000TMC）力學(xué)性能測(cè)試：拉伸試驗(yàn)測(cè)強(qiáng)度，設(shè)備（CHT4

4、605）（2）硬度試驗(yàn)測(cè)其硬度，HR-150A洛氏硬度計(jì)SX2-2.5-10箱式電阻爐2結(jié)果與討論2.1亞溫淬火及回火溫度對(duì)45 鋼組織的影響金相分析不同淬火溫度下的情況： （1） （2） （3） （4） （5） 圖1 不同淬火溫度下的金相組織 （1）未淬火 （2）770淬火 （3）790淬火 （4）800淬火 （5） 840淬火結(jié)果及分析：結(jié)果應(yīng)該是隨著淬火溫度的升高，組織越來(lái)越細(xì)密，馬氏體含量增加， 但實(shí)際情況卻是770淬火組織比790更加細(xì)密，這或許與我們的淬火操作不規(guī)范導(dǎo)致的。不同回火溫度下的情況：770淬火后回火 （1） （2） （3） （4） 圖2 不同回火溫度下的金相組織 （1）

5、200 （2）300 （3）400 （4）550790淬火后回火 （1） （2） （3） （4） 圖3 不同回火溫度下的金相組織 （1）200 （2）300 （3）400 （4）550800淬火后回火 （1） （2） （3） （4） 圖4 不同回火溫度下的金相組織 （1）200 （2）300 （3）400 （4）550840淬火后回火 （1） （2） （3） （4） 圖5 不同回火溫度下的金相組織 （1）200 （2）300 （3）400 （4）550結(jié)果及分析：隨著回火溫的增高（200-300-400-550）粗大的晶粒得到細(xì)化、晶粒的孤島效應(yīng)明顯消除2，組織形貌有較大改變，45鋼亞溫淬火獲

6、得的馬氏體基底上保留著少量彌散分布的鐵素體。隨著回火溫的增高，淬火組織經(jīng)歷了回火馬氏體（低溫回火）-回火屈氏體（中溫回火）-回火索氏體（高溫回火）的轉(zhuǎn)變.32.2硬度未淬火類(lèi)別名稱(chēng)硬度HRC12345平均值未淬火140.341.042.041.040.040.86242.043.543.243.042.542.84結(jié)論：未淬火的鋼件在硬度上是相差不多的。淬火770硬度類(lèi)別名稱(chēng)硬度HRC12345平均值未回火180.579.580.080.081.580.3281.579.881.5798280.7回火200177.577.5798077.578.32787877807978.4回火300178

7、7878.378.577.978.14275.074.274.57373.974.12回火400171.567.565.56869.068.52636266646463.8回火550155.055.156.056.057.055.82252.554.553.053.055.553.7淬火790硬度類(lèi)別名稱(chēng)硬度HRC12345平均值未回火164.56182.57971.571.72回火200178.5808175.58279.427475.573.570.576.574回火3001808079.5808079.92757781.5777677.3回火400170.571.569.56767.56

8、9.2266.565.560.5596062.3回火5501535455.55555.554.625757.75556.55856.84 淬火800硬度類(lèi)別名稱(chēng)硬度HRC12345平均值未回火17778.580798179.12回火200155.55055.553.55854.52595459.55762.558.4回火300158.562.562586060.226456.561555758.7回火400169707169.570.570.0272.57473747473.5回火550151555053.55552.925456575757.956.38淬火840 硬度類(lèi)別名稱(chēng)硬度HRC12

9、345平均值未回火180.081.084.085.084.082.52回火200180.078.581.079.578.079.4279.077.077.077.575.077.1回火300177.077.077.075.077.576.72回火400172.072.071.572.072.071.92回火550154.055.055.556.055.055.1257.056.556.055.556.056.2歸總數(shù)據(jù) 類(lèi)別名稱(chēng) 硬度淬火770淬火790淬火800淬火840未回火80.571.779.182.5回火20078.3576.756.4578.25回火30076.1378.659.4

10、576.7回火40066.1565.7571.7571.9回火55054.7655.7254.6455.65結(jié)論：對(duì)淬火態(tài)組織進(jìn)行回火時(shí)，硬度變化的總趨勢(shì)是隨回火溫度的升高，硬度降低，但這種變化的趨勢(shì)并非是均勻的。在400以下回火時(shí)，770亞溫淬火鋼的硬度下降較慢，790則呈上升趨勢(shì)，其硬度值高于800 常規(guī)淬火的鋼; 而在400以上回火時(shí)，所獲得的結(jié)果相反。造成這種現(xiàn)象的主要原因是亞溫淬火組織中殘留鐵素體周?chē)鸟R氏體含碳量相對(duì)較高，在低于400的回火組織中，從馬氏體中分解析出的碳化物相對(duì)較多，回火組織相中具有更為微細(xì)的亞晶粒以及保持細(xì)小的馬氏體形態(tài); 此外，馬氏體相變導(dǎo)致的被強(qiáng)化的鐵素體相在

11、低溫回火時(shí)仍能保持一定的硬化效果。而790比770淬火回火的硬度偏高則正是鐵素體相被更有效地強(qiáng)化所致。然而，回火溫度高于400時(shí)，馬氏體脫溶轉(zhuǎn)變成鐵素體發(fā)生了回復(fù)再結(jié)晶，與殘留鐵素體連為一體，使低溫回火時(shí)的強(qiáng)化作用消失，以致高溫回火時(shí)硬度下降較快; 而在相同的高溫回火溫度下，800和840常規(guī)淬火組織中析出的碳化物的彌散度高，有效減緩了硬度的下降，前者比后者的硬度高應(yīng)主要?dú)w因于更為細(xì)化的晶粒組織。42.3強(qiáng)度一組：770淬火45鋼的拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)1234770-未回火475570522.5770-回火2001050920910960770-回火3001050125012401180770-回火4

12、00865860895873.3333333770-回火550775835805805二組：790淬火45鋼的拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)123最終取值790淬火未回火705440572.5790淬火回火2001420990515990790淬火回火3007801520825802.5790淬火回火400825845890853.3790淬火回火550790755820788.3三組：800淬火45鋼的拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)123平均值800淬火未回火770610690800淬火回火2009209001000940800淬火回火300950900860903.3800淬火回火400950885850895800淬火回火

13、550795785805795四組 840淬火45鋼的拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)類(lèi)別 名稱(chēng)抗拉強(qiáng)度（Mpa） 123平均值840未回火365365840回火2008909951110998.3840回火3008958901010931.7850回火400850895850865.0840回火550810815780801.7數(shù)據(jù)匯總 類(lèi)別名稱(chēng) 拉伸強(qiáng)度淬火770淬火790淬火800淬火840未回火522.5572.5690365回火200960990940998.3回火3001180802.5903.3931.7回火400873.3853.3895865回火550805788.3795801.7分析結(jié)論:理

14、論上45鋼經(jīng)770840 淬火后拉伸強(qiáng)度的結(jié)果可知,隨淬火溫度提高,鋼的拉伸強(qiáng)度增加。隨著回火溫度升高（200-300-40-550），拉伸強(qiáng)度先升后降總體降低，但實(shí)際上有些出入，840的拉伸件在未回火的時(shí)候抗拉強(qiáng)度成了最小的，770的拉伸件在300回火的時(shí)候抗拉強(qiáng)度成了最大的，這與理論不符。理論結(jié)果原因：45鋼經(jīng)770840淬火，組織中鐵素體逐步減少,馬氏體含量增加。隨著回火溫的增高，淬火組織經(jīng)歷了回火馬氏體（低溫回火）-回火屈氏體（中溫回火）-回火索氏體（高溫回火）的轉(zhuǎn)變，故拉伸強(qiáng)度先升后降總體降低。3結(jié)論(1) 隨著淬火溫度的升高，組織越來(lái)越細(xì)密，馬氏體含量增加(2) 經(jīng)過(guò)亞溫淬火以后，隨著回火溫度的升高，硬度降低。(3)45鋼經(jīng)770840 淬火，組織中鐵素體逐步減少,馬氏體含量增加。隨著回火溫的增高，淬火組織經(jīng)歷了回火馬氏體（