亞溫淬火與普通淬火對45鋼組織性能影響

王國欣/沈陽職業技術學院

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亞溫淬火與普通淬火對45鋼組織性能影響

王國欣/沈陽職業技術學院

【摘 要】研究了亞溫淬火與普通淬火對45鋼顯微組織及力學性能的影響，探討了奧氏體晶粒細小的原因及馬氏體轉變過程中的特點。結果表明，在770 ℃、790 ℃、810 ℃、840 ℃下，隨淬火溫度的升高，45鋼的強度、硬度先增大后減小，在溫度為810℃時力學性能為最佳。殘余鐵素體使奧氏體晶粒長大受阻，導致基體組織為細小馬氏體組織，提高了45鋼的綜合力學性能。

【關鍵詞】亞溫淬火；普通淬火；強度；硬度；顯微組織

45鋼是含碳量為0.45%的優質碳素結構鋼，大量用于齒輪、連接桿、蝸桿、活塞、曲軸等零件。但45鋼淬透性較低，淬火后有開裂的傾向，那么改善45鋼的性能就變得非常重要了［1］。本文對45鋼進行了不同溫度的亞溫淬火與普通淬火及回火處理，經過試驗得到45鋼的力學性能數據，找出數據間的規律，再經過金相組織觀察分析，進而研究亞溫淬火和普通淬火對其組織性能是如何影響的，最后找到在實際生產中的最佳熱處理工藝。

1.試驗材料及方法

1.1.試驗材料

本試驗所選用的45鋼原始狀態為熱軋態，直徑為12 mm 的棒料，試驗所用45鋼的化學成分為C:0.45、Si:0.25、Mn:0.67、P:0.03、S:0.03、Ni:0.22、Cu:0.23。

1.2.試驗用試樣的制備

試驗所用試樣分別為金相試樣、硬度試樣、拉伸試樣三種。其中金向試樣是直徑10mm、高度為15mm的圓柱試樣，硬度試樣是直徑10mm、高度為20mm的圓柱試樣，拉伸試樣是直徑為10 mm 的標準拉伸試樣。

1.3.試驗檢測設備

硬度性能檢測設備：洛氏硬度計；材料強度性能檢測設備：WDW-100萬能試驗機；金相組織觀察設備：金相預磨機、拋光機、MR-5000金相顯微鏡。

1.4.試驗方法

首先把45鋼加工成金相試樣、硬度試樣、拉伸試樣，在770℃～840 ℃之間，選取770 ℃、790 ℃、810 ℃、840 ℃四組溫度分別進行亞溫淬火與普通淬火處理。對試驗得到的24個試樣進行力學性能試驗，試驗結果取每組溫度下三個測量值的平均值。同時得到的五組溫度下的4個金相試樣，進行金相顯微組織觀察。

2.試驗結果及分析

2.1.力學性能分析

表1　 45鋼亞溫淬火與普通淬火及力學性能Tab.1 The subcritical quenching and conventional quenching of 45 steel and mechanical properties

從表1中我們能夠看到，隨著淬火溫度的升高，45鋼的強度、硬度都增加，因為鐵素體轉逐漸變為了奧氏體，鐵素體的含量逐漸變少。在810℃左右淬火時，鋼的強度硬度最高，因為顯微組織中含少量未溶的鐵素體，呈彌散微小顆粒狀分布，阻礙了奧氏體晶粒的長大，而由奧氏體轉變而來的馬氏體就變得比較細小，這樣可以彌補因引入鐵素體對強度的不利影響［2-3］。當達到840℃的時，強度、硬度又稍微降低了。

2.2 亞溫淬火與普通淬火后45鋼顯微組織及分析

由（a）～（d）中可以看出，在770℃、790℃、810℃、840℃四個溫度中，隨著淬火溫度的升高，45鋼組織中鐵素體含量逐漸減少，馬氏體含量逐漸增多。當淬火溫度為790℃時，鐵素體在組織中的含量已經很少，僅剩4%左右，剩下的都是馬氏體，見圖（b）。在810℃時，僅有少量鐵素體存于馬氏體的組織中，見圖（c）。當淬火溫度是840℃時，鐵素體幾乎全部消失，組織中幾乎都是馬氏體，見圖（d）。由圖（a）～（d）中可以看出，隨著淬火溫度的提高，少量彌散分布的鐵素體阻礙了奧氏體晶粒的長大，得到了較為細小的板條狀馬氏體。而晶粒的細化所提高的強度恰巧可以彌補因含有鐵素體而導致強度降低，晶粒細小化也會提高45鋼的塑、韌性［4-5］。

圖1　 45鋼不同淬火溫度下的金相組織Fig.1 Microstructures of 45 steel under diferent quenching temperature

3.結論

（1）.在770 ℃、790 ℃、810 ℃、840 ℃五個溫度中，隨淬火溫度的升高，45鋼的強度、硬度先增大后減小，在溫度為810℃時力學性能為最佳。

（2）.隨著淬火溫度逐漸的變大，鐵素體的形態也發生了變化，大小逐漸變小。未溶的殘余鐵素體使奧氏體晶粒長大受阻，導致基體組織為細小馬氏體組織，提高了45鋼的綜合力學性能。

參考文獻：

［1］李安銘，王向杰，黃麗娟.45鋼亞溫淬火工藝的研究［J］.金屬熱處 理，2007，32（10）:56-58.

［2］賀睿，李雷，郭世敬等.亞溫淬火溫度對45鋼組織性能的影響［J］.材料熱處理技術，2010（1）:142-146.

［3］王傳雅.鋼的亞溫淬火［J］.金屬熱處理，1980（2）:1-15.

［4］侯東芳，魏曉紅，杜興銳.45鋼亞溫淬火組織及性能研究［J］.三峽大學學報，2009，31（6）:61-64.

［5］郭元均，張東輝.45號鋼亞溫淬火的探討［J］.江西工業大學學報，1985，7（2）:47-57.