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45钢和40Cr钢调质的热处理工艺

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发表于 23-3-2010 19:42:57 | 显示全部楼层 |阅读模式

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45钢和40Cr钢调质的热处理工艺

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。
    调质钢有碳素调质钢和合金调质钢二大类,不管是碳钢还是合金钢,其含碳量控制比较严格。如果含碳量过高,调质后工件的强度虽高,但韧性不够,如含碳量过低,韧性提高而强度不足。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。

工件调质处理的操作,必须严格按工艺文件执行,我们只是对操作过程中如何实施工艺提些看法。


   1、 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,且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化,就需要足够的保温时间。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。我们认为,如装炉量大于工艺文件的规定,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。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,达不到调质的目的。


    45钢淬火后的高温回火,加热温度通常为560~600℃,硬度要求为HRC22~34。因为调质的目的是得到综合机械性能,所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的,就要按图纸要求调整回火温度,以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高,硬度要求就高;而有些齿轮、带键槽的轴类零件,因调质后还要进行铣、插加工,硬度要求就低些。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。


   2、40Cr钢的调质处理
   Cr能增加钢的淬透性,提高钢的强度和回火稳定性,具有优良的机械性能。截面尺寸大或重要的调质工件,应采用Cr钢。但Cr钢有第二类回火脆性。


   40Cr工件调质的淬回火,各种参数工艺卡片都有规定,我们在实际操作中体会是:
   (一)40Cr工件淬火后应采用油冷,40Cr钢的淬透性较好,在油中冷却能淬硬,而且工件的变形、开裂倾向小。但是小型企业在供油紧张的情况下,对形状不复杂的工件,可以在水中淬火,并未发现开裂,只是操作者要凭经验严格掌握入水、出水的温度。
   (二)40Cr工件调质后硬度仍然偏高,第二次回火温度就要增加20~50℃,不然,硬度降低困难。
   (三)40Cr工件高温回火后,形状复杂的在油中冷却,简单的在水中冷却,目的是避免第二类回火脆性的影响。回火快冷后的工件,必要时再施以消除应力处理。

影响调质工件的质量,操作工的水平是个重要因素,同时,还有设备、材料和调质前加工等多方面的原因,我们认为:
    (一)工件从加热炉转移到冷却槽速度缓慢,工件入水的温度已降到低于Ar3临界点,产生部分分解,工件得到不完全淬火组织,达不到硬度要求。所以小零件冷却液要讲究速度,大工件予冷要掌握时间。
    (二)工件装炉量要合理,以1~2层为宜,工件相互重叠造成加热不均匀,导致硬度不匀。
    (三)工件入水排列应保持一定距离,过密使工件近处蒸气膜破裂受阻,造成工件接近面硬度偏低。
    (四)开炉淬火,不能一口气淬完,应视炉温下降程度,中途闭炉重新升温,以便前后工件淬后硬度一致。
    (五)要注意冷却液的温度,10%盐水的温度如高于60℃,不能使用。冷却液不能有油污、泥浆等杂质,不然,会出现硬度不足或不均匀现象。
    (六)未经加工毛坯调质,硬度不会均匀,如要得到好的调质质量,毛坯应粗车,棒料要锻打。
    (七)严把质量关,淬火后硬度偏低1~3个单位,可以调整回火温度来达到硬度要求。但淬火后工件硬度过低,有的甚至只有HRC25~35,必须重新淬火,绝不能只施以中温或低温回火以达到图纸要求完事,不然,失去了调质的意义,并有可能产生严重的后果。


45钢调质
    45钢调质是我们绝大多数人都要作的最常见的一种热处理。这里所指的是非自动化生产线生产,要求较高硬度(250HB以上)。现将在实践中处理的一些常见问题归纳如下,请各位批评指正。
1.正常情况下加热温度在830~850℃之间。
   由于一些同事对整个淬火机理未吃透,有时怕返工而盲目提高加热温度到860~870℃,但基本上不解决问题。其实,只要充分奥氏体化,加热温度越低越好(好处在此不讨论)。当然,由于离水池较远而在出炉前适当提高保温温度,以弥补距离导致的降温不在此列。
2.冷却中就注意的问题。
    热处理生产中最重要的一环就是冷却,很多热处理缺陷都产生在冷却中。如:开裂、硬度不足、变形超差、局部有软点等等。
⑴出炉时不要慌忙,有时为怕不能淬硬而手忙脚乱。只要不低于Ar3,是不会析出铁素体而影响表面硬度的。
⑵水温在冷却中相当重要,要严格控制水温不要超过30℃,若超过30℃,析出铁素体将是不可避免的,任你此后将工件冷透硬度很难高于250HB。因此要严格控制水温不要超过30℃。
⑶工件入水后要不停的在水中移动,以破裂蒸汽膜而提高500℃以上的冷却速度,从而避免析出铁素体或珠光体,进而影响工件最终硬度。
⑷为避免复杂工件开裂,温度低于300℃以下可以出水空冷一会再水冷,当工件温度不超过150℃出水回火。
3.严格按45钢的回火温度回火,一般取中偏下的回火温度,按HRc=62-T×T/9000进行计算,并结合每台炉子自身温差进行适当调整。
    通过采取上述措施,基本解决了45钢高硬度调质返工的问题。
补充一点:

对于形状较复杂的零件,可以缩短保温时间,甚至于到温不保温或者5-10分钟即可出路淬火,出炉温度可在840-850,但淬火时尽量在780-820左右



45#钢淬火后的硬度最高可达HRC55+,但一般使用时都要经过回火处理,根据回火温度的不同,大概在HRC30~~45之间使用,采用高频感应加热表面淬火后的硬度会更高一些.

渗碳,45以上

不错。渗碳,或者喷丸处理后硬度会提高。


淬火,高温回火,渗碳,渗氮,强度HRC可达60+


该用户从未签到

发表于 14-4-2010 23:31:40 | 显示全部楼层
学习一下!
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该用户从未签到

发表于 11-5-2010 21:21:09 | 显示全部楼层
不错,学习了
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该用户从未签到

发表于 3-9-2010 06:32:54 | 显示全部楼层
不错不错 学习了
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  • TA的每日心情
    开心
    18-1-2016 20:24
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 8-9-2010 13:49:12 | 显示全部楼层
    楼主太厉害了,写得蛮详细的,学习了。。。
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