45鋼、40Cr鋼調質熱處理新工藝研究

林琳+李蘭國

摘 要：文章首先針對45鋼、40Cr鋼調質熱處理的環境條件進行簡要介紹，以及應用新工藝開展熱處理的過程。在此基礎上重點論述45鋼、40Cr鋼調質熱處理環節中應用新工藝的效果，以及處理過程中需要注意的技術要點，幫助提升處理效果，為鋼材熱處理創造適合的工藝環境。

關鍵詞：熱處理；處理工藝；45鋼

一、45鋼、40Cr鋼調質熱處理環境

熱處理任務進行，首先要確保溫度，保持溫度達到一定標準后處于恒定狀態，熱處理所應用設備狀態在材料耐高溫程度上也要達到預期標準，從而全面提升最終的處理效果。為研究熱處理新工藝，本研究進行了專業實驗，通過實驗進行選擇20-80mm的45鋼與40Cr鋼材，原材料組織選擇熱軋處理工藝來進行，原料鋼材所經受的熱加工工藝是一致的，避免由于材料自身原因導致最終的熱處理效果不理想。鋼調質熱處理選擇設備為新型的高溫箱式電子爐，并在設備上裝備了自動平衡記錄裝置，對鋼材在熱處理環境下發生的變化進行全面記錄。實驗過程中需要將鋼材固定在設備裝置上，并通過拉伸的形式在熱環境中來回的淬火加熱，達到熱處理需要的標準，需要保持一段時間以便達到最佳熱處理效果。

二、45鋼、40Cr鋼調質新工藝熱處理過程

將帶加熱處理的鋼材放置在實驗機械設備中，觀察機械設備的連接以及各項材料固定位置是否達到規定標準，在此基礎上進行有關于圓棒形狀鋼材的拉伸活動，使熱處理實現部分能夠到達最佳的受熱效果。在加熱過程中，將溫度測量裝置接入到圓形材料的一端，隨著鋼材在熱處理環境中溫度不斷升高，自動測量儀器能夠顯示出動態測量效果，將所顯示得到的數據結果記錄在報表中，方便最終的數據審核研究。除需要導電的位置之外，其他部分需要使用防火材料來密封，避免出現熱量散失的情況。

電阻達到一定阻值后，溫度升高也十分明顯，并且能夠到達預期的設計分析效果。有關于當前比較常見的熱處理問題，設計中更應該考慮綜合因素，觀察是否在設計方案中出現不合理內容。電阻升高中觀察阻值變化，要在電阻絲承受范圍內進行，以免超出安全范圍內造成最終的元器件損壞。在熱處理環境下鋼材會發生性質變化，經過淬火處理變得更加堅韌，記錄溫度達到800℃以上需要保持停留20—30min。并逐漸升高溫度，觀察溫度變化與實際情況是否能夠保持一致，并通過溫度的逐漸升高來確定出最適合鋼材料熱處理的溫度標準。

在確定了45鋼、40Cr鋼中心與表面淬火溫度加熱時間差后，確定了90mln45鋼、40Cr鋼調質熱處理新工藝，前者當表面到820℃后再加熱約20rain（待中心部位到溫）就淬火，可縮短120min的保溫時間，其后回火保溫時間從90min縮短到60rnin。

三、測量過程應用的方法

熱處理過程中鋼材的溫度是不斷變化的，測量過程中需要體現出這一變化，測量不僅僅是針對溫度升高情況來進行，更需要對鋼材的軟硬度變化進一步了解。將鋼材溫度變化與硬度變化結合分析，通過這種測量方法來幫助確定最合理的熱處理溫度與溫度保持時間。當45鋼、40Cr鋼調質熱處理過程中達到軟硬度標準，則可以進行塑形處理，這一過程中測量是十分重要的，通過測量可以確定出適合的現場環境，接下來所開展的熱處理加工中也可以直接升高到這一溫度標準。測量控制的時間如果不精準，會造成鋼材表面材料出現損壞，接下來的質量安全控制也不能得到最佳效果。設計控制過程中需要重點觀察鋼材的變形情況，記錄不同熱處理時間狀態下的鋼材軟硬度變化情況，配合適合的技術方法來深入解決，從而達到約束控制效果。測量期間所應用的鋼材材料變化，可以根據現場實際情況來加以調整，確保關于鋼材的熱處理在使用效果上能夠與預期的目標方案保持一致。

四、45鋼、40Cr鋼調質熱處理新工藝效果分析

1、鋼材的組織變化

其傳統的燃燒加熱形式相比較，應用電阻加熱的方法可以使鋼材處于受熱溫度環境下完成加工處理。采用45鋼、40Cr兩種鋼材，能夠更直觀的觀察到高溫環境下鋼鋼材的表面變化情況，以及內部結構組織所產生的變化，電阻加熱僅升高鋼材所處環境下的溫度，并不會產生其他物質，可以避免鋼材在高溫環境下產生結構組織變化。當溫度升高至860℃時，材料在塑形硬度上已經能夠達到預期效果，組織在熱環境下出現膨脹，但仍然排列有序，并沒有產生明顯的斷裂破損，剛材料塑形達到一定程度會出現結構組織改變，在電阻式加熱新工藝處理環境下，以及能夠達到預期使用效果，并且工程控制中也不容易產生質量安全問題，從而達到最佳約束效果。由此可見結構組織變化雖然與熱處理工藝選擇之間存在關聯，但應用新型熱處理加工技術后，所開展的各項熱處理施工任務也能夠達到最佳效果，不會產生影響最終質量安全的問題。

2、硬度變化

溫度上升至800℃前雖然也存在溫度變化，但并沒有達到預期效果，鋼材的硬度在逐漸降低。當溫度升高并保持在800℃以上區域后，鋼材的硬度逐漸被消耗，在柔軟程度上已經能夠達到預期效果，溫度保持恒定的25min時間內，鋼材料硬度也發生了明顯改變，最終進入到適合的范圍內。硬度變化與時間以及溫度值均存在聯系，應用新型技術方法后材料的硬度變化也逐漸進入到適合的范圍內，能夠達到處理需要的標準，對于硬度變化控制還需要考慮綜合因素，通過硬度控制來提升最終的設計效果。鋼材塑形階段硬度要有明顯降低，傳統熱處理工藝中很難在短時間內升高至這一溫度，溫度保持過程中很容易出現損耗，并不能達到預期的溫度標準，自然在軟硬度調解中也難以控制。應用電阻式熱處理方法解決了這一矛盾問題，使得鋼材熱塑性處理效果更理想。

3、摩擦磨損性能

摩擦模型性能是鋼材熱處理中需要重點考慮的因素，包括處理過程中可能會出現的表面損壞。經過電子式加熱鋼材熱處理，由于鋼材料表面受熱更加均勻，受到均勻的摩擦力也不容易產生摩擦損害。經過新型加工工藝熱處理得到的鋼材質零部件，表面更加光滑平整，因摩擦等因素導致的損壞問題出現更少，有利于最終的控制效果提升。加工處理過程中也可以根據不同使用需求來對溫度以及加熱時間進行調整，電子模塊通電后進入到鋼材料熱處理狀態下，并且在智能控制系統的監測下當溫度達到預期標注，也能夠自動保持，避免由于溫度變化造成不合理的影響。摩擦磨損等問題在此環境中均達到最佳防控效果，為最終的材料使用提供安全保障。

結語：45鋼、40Cr鋼在達到淬火溫度后，不需保溫立即淬火，并經回火處理的調質熱處理新工藝，與傳統調質熱處理工藝相比，工件的綜合性能大體相當，但大大縮短保溫時間，節約能源，降低成本，并且既保證了工件中心部位的韌性，又改善表面耐磨性，對廣大中小型有色金屬加工企業來說，是一種值得參考的調質熱處理新工藝。

參考文獻：

[1]伍倪燕. 熱處理對機床主軸用40Cr、65Mn鋼力學性能的影響[J]. 制造技術與機床， 2016（2）：75-78.

[2]陸金花， 馮愛新， 陳風國. 激光沖擊對45鋼-40Cr鋼焊接接頭組織與性能的影響[J]. 金屬熱處理， 2017， 42（6）：101-104.

[3]范忠明， 錢沛云. 新型CrNiMo系調質鋼大功率電牽引采煤機搖臂殼體的制造工藝研究[J]. 熱加工工藝， 2017（13）：134-137.