工艺与装备125热处理工艺对45钢组织和性能的影响分析
蔡云
(永城职业学院，永城476600)
摘要：本文主要分析了冷却速度与加热温度对45钢力学性能、显微组织产生的影响。研究结果指出，如 果热处理的加热温度不同，会导致45钢硬度性能与显微组织发生改变。因此，热处理的温度不宜过低也不能过高，比较适合的温度为840尤。此外，不同冷却速度也会影响45钢。如果冷却速度发生改变，45钢组织也会出现变化，进而改变45钢的性能。
关键词：热处理工艺45钢组织性能
引言
由于45钢具有较高的性价比，其结构主要是优质的碳 素结构，因此应用的范围比较广泛。近年来，45钢化学性质 与物理性质对于现代化的工业意义重大，关于45钢研究也 逐渐深入。尤其是通过热处理的工艺改变来提高45钢性能 方面的研宄，已经取得了巨大进展。
1材料与方法
1.1试验的材料
本次实验所用45钢的原始状态是热乳态；九个45钢的 试样、硝酸酒精的溶液（4%)以及无水的乙醇；所用的45 钢化学成分主要包含Cu、C、Ni、Si、S、P与Mn4。具体成 分比例见表1。
表145号钢具体化学成分分析
钢号Fe Ni Si Mn P S C Cu
45钢余量0.290. 210.640. 030.030.520. 31 1.2试验所用试样制备
本次实验所用试样主要包含冲击试样、硬度试样与拉伸 试棒，分别通过力学性能检测以及显微组织观察与分析。当硬度试块高度是2c m圆柱的棒材时，其试棒拉伸为10m m直 径标准棒材拉伸的试样，而冲击试样是缺口高度为5m m与深 度为2m m标准的U型缺口试样[1]。
1.3检测的设备
加热的设备主要是坩埚的电阻炉，而硬度性能的检测设 备是洛氏的硬度计，金相组织的观察设备主要包含MR-5000 的金相显微镜、金相的预磨机、棉球、吹风机与抛光机[2]。
1.4试验操作方法
先将45钢加工为九个金相的试样，然后把所得试样分 成三组，每一组有3个试样，分别置于760°C、840X：以及 940°C的环境下，进行30分钟的保温；然后对各个试样实施 油中冷却的处理，同时还要进行空气中与水中冷却的处理；最后，腐蚀试样，再观察分析45钢组织，测出各个试样硬度值。2结果
2.1力学性能
2.1.1硬度
从表2中能够看出，在热处理的加热温度相同而不同热处 理的工艺条件下，所得硬度存在差异。选择3个45钢试样实 施正火，在76CTC、84CTC与94CTC中加热，测出所得试样硬度 值分别为9.10、16.41与16.25HRC。另外，还有3个45的钢 油淬试样，分别置于760°C、840°C以及940-C条件下加热，测 出所得试样硬度值依次是24. 01、24. 35以及32.18HRC。剩余3个试样也实施水淬，置于76(T C、84CTC以及94CTC条件下加 热，测出所得试样硬度值分别是34. 13、58.32、36. 31HRC。通过分析数据可知，淬火后试样硬度与正火后相比较大，水 淬后的试样硬度与油淬后试样硬度相比，硬度比较大。
表2 45钢经热处理以后洛氏的硬度值分析
加热的温度条件冷却的方式硬度的平均值（HRC)
940 °C条件下
空冷9. 10
油冷24.01
水冷34. 13
840°C条件下
空冷16.41
油冷24.35
水冷58. 32
760°C条件下
空冷16. 25
油冷32. 18
水冷36. 31
2丄2冲击軔性与神拉强度
如果淬火温度存在差异，那么在进行热处理时，会导致冲 击数据与拉伸情况发生变化。经过研究可知，在回火温度相同 时，若淬火温度不断升高，45钢冲击强度会呈现出上升趋势。当淬火温度达到840-C时，冲击强度到达峰值，而后会渐渐趋 于下降。同时，在温度为84(T C时，其断面的收缩率、抗拉强 度以及延伸率也会到达峰值，而随着温度的继续升高，则会渐 渐趋于下降。经过试验得出，在45钢的热处理中，采取840°C 的淬火进行处理时，与常规处理方式相比，其断面的收缩率、冲击值、抗拉强度以及延伸率都有大幅度提高。换句话说，选 择84CTC的萍火温度进行45钢热处理，是最好的处理方式。2.2金相显微组织
在45钢经过76CTC正火处理以后，组织中晶粒比较大。在经过840°C加热以后，组织之中的晶粒就会变得细小。究 其原因，760°C热处理的加热温度比较低，导致奥氏体的分 布缺乏均匀性。然而，温度过高又会导致晶粒粗大，如经过 940°C的处理后，晶粒比较粗。
把45钢实施水淬的处理，如果加热温度不同，也会获 得不同组织，进而使得硬度存在差异。如果加热的温度是 760°C，获得组织基本是铁素体；如果加工温度是940°C或是 84(T C，获得组织基本为马氏体。此外，如果加热的温度为 84(T C,获得的马氏体会更小，主要是因为获得奥氏体的晶 粒较为细小；在加热温度为940°C时，奧氏体的晶粒变大，就会获得粗大的马氏体组织。
基金项目：河南省高等学校重点科研项目“普珠加工大型轴端类专用夹具的设计与制造”（项目编号：16B460009)。