亚温淬火工艺对45钢组织和性能的影响

1、亚温淬火工艺对45钢组织和性能的影响摘要 通过对45钢进行预备热处理+亚温淬火+回火处理，探讨亚温淬火前的预备热处理和亚温淬火温度对其组织和性能的影响。结果表明，亚温淬火对钢性能的影响主要取决于残留铁素体的形态和数量。淬火+高温回火作为预备热处理，亚温淬火后残留铁素体为细小的针状，可提高45钢性能;而退火作为预备热处理，亚温淬火后残留铁素体粗大不匀，使45钢性能降低。随亚温淬火温度提高，残留铁素体的数量减少，钢的强度、硬度提高，塑性、韧性下降。与传统的淬火工艺相比，合适的亚温淬火工艺可提高45钢的强韧性，从而获得良好的力学性能。关键词 45钢；亚温淬火；热处理工艺；淬火回火；金相组织 前言 将

2、具有平衡态或非平衡态原始组织的亚共析钢加热至铁素体与奥氏体共存的两相区，即临界区温度区间保温一定时间后，进行淬火称为亚温淬火，其比传统淬火温度低，目的是提高材料冲击韧度，降低冷脆转变温度和回火脆性倾向1。45钢是含碳量为0.45%的优质碳素结构钢，是生产中最常用的材料之一，在齿轮、连接杆、蜗杆、叶轮、泵、活塞、曲轴等零件制造中广泛应用。但45钢的淬透性较低，水淬时有开裂倾向，因此改善和提高45 钢的性能，对提高零件质量和安全稳定性有重要的意义。本文对45钢试样在不同温度下进行亚温淬火，通过试验获得45钢的力学性能数据，根据数据找出其规律性，同时通过显微组织观察，分析亚温淬火对材料力学性能影响的

3、特点。本实验的目的是为了获得能实际应用的比较好的处理工艺。1试验方法1.1试验材料45号钢，分为拉伸样：直径d=10mm 标距l=100mm。硬度样：10mm×15mm 冲击样。1.2试验过程1.2.1热处理工艺 把这硬度试样和拉伸试样分成四组，讲两种试样的放入箱式电阻炉中，分别加热到770 、790、 800、 840，加热保温30min后淬火（水淬）。每组不同试样又在不同温度下（200、300、400、550）回火30min，30min后出炉空冷。1.2.2组织观察与性能测试组织观察有金相制备、观察。显微镜型号（HXD-1000TMC）力学性能测试：拉伸试验测强度，设备（CHT4

4、605）（2）硬度试验测其硬度，HR-150A洛氏硬度计SX2-2.5-10箱式电阻炉2结果与讨论2.1亚温淬火及回火温度对45 钢组织的影响金相分析不同淬火温度下的情况： （1） （2） （3） （4） （5） 图1 不同淬火温度下的金相组织 （1）未淬火 （2）770淬火 （3）790淬火 （4）800淬火 （5） 840淬火结果及分析：结果应该是随着淬火温度的升高，组织越来越细密，马氏体含量增加， 但实际情况却是770淬火组织比790更加细密，这或许与我们的淬火操作不规范导致的。不同回火温度下的情况：770淬火后回火 （1） （2） （3） （4） 图2 不同回火温度下的金相组织 （1）

5、200 （2）300 （3）400 （4）550790淬火后回火 （1） （2） （3） （4） 图3 不同回火温度下的金相组织 （1）200 （2）300 （3）400 （4）550800淬火后回火 （1） （2） （3） （4） 图4 不同回火温度下的金相组织 （1）200 （2）300 （3）400 （4）550840淬火后回火 （1） （2） （3） （4） 图5 不同回火温度下的金相组织 （1）200 （2）300 （3）400 （4）550结果及分析：随着回火温的增高（200-300-400-550）粗大的晶粒得到细化、晶粒的孤岛效应明显消除2，组织形貌有较大改变，45钢亚温淬火获

6、得的马氏体基底上保留着少量弥散分布的铁素体。随着回火温的增高，淬火组织经历了回火马氏体（低温回火）-回火屈氏体（中温回火）-回火索氏体（高温回火）的转变.32.2硬度未淬火类别名称硬度HRC12345平均值未淬火140.341.042.041.040.040.86242.043.543.243.042.542.84结论：未淬火的钢件在硬度上是相差不多的。淬火770硬度类别名称硬度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硬度类别名称硬度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硬度类别名称硬度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 硬度类别名称硬度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归总数据 类别名称 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结论：对淬火态组织进行回火时，硬度变化的总趋势是随回火温度的升高，硬度降低，但这种变化的趋势并非是均匀的。在400以下回火时，770亚温淬火钢的硬度下降较慢，790则呈上升趋势，其硬度值高于800 常规淬火的钢; 而在400以上回火时，所获得的结果相反。造成这种现象的主要原因是亚温淬火组织中残留铁素体周围的马氏体含碳量相对较高，在低于400的回火组织中，从马氏体中分解析出的碳化物相对较多，回火组织相中具有更为微细的亚晶粒以及保持细小的马氏体形态; 此外，马氏体相变导致的被强化的铁素体相在

11、低温回火时仍能保持一定的硬化效果。而790比770淬火回火的硬度偏高则正是铁素体相被更有效地强化所致。然而，回火温度高于400时，马氏体脱溶转变成铁素体发生了回复再结晶，与残留铁素体连为一体，使低温回火时的强化作用消失，以致高温回火时硬度下降较快; 而在相同的高温回火温度下，800和840常规淬火组织中析出的碳化物的弥散度高，有效减缓了硬度的下降，前者比后者的硬度高应主要归因于更为细化的晶粒组织。42.3强度一组：770淬火45钢的拉伸试验数据1234770-未回火475570522.5770-回火2001050920910960770-回火3001050125012401180770-回火4

12、00865860895873.3333333770-回火550775835805805二组：790淬火45钢的拉伸试验数据123最终取值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550790755820788.3三组：800淬火45钢的拉伸试验数据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、550795785805795四组 840淬火45钢的拉伸试验数据类别 名称抗拉强度（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数据汇总 类别名称 拉伸强度淬火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分析结论:理

14、论上45钢经770840 淬火后拉伸强度的结果可知,随淬火温度提高,钢的拉伸强度增加。随着回火温度升高（200-300-40-550），拉伸强度先升后降总体降低，但实际上有些出入，840的拉伸件在未回火的时候抗拉强度成了最小的，770的拉伸件在300回火的时候抗拉强度成了最大的，这与理论不符。理论结果原因：45钢经770840淬火，组织中铁素体逐步减少,马氏体含量增加。随着回火温的增高，淬火组织经历了回火马氏体（低温回火）-回火屈氏体（中温回火）-回火索氏体（高温回火）的转变，故拉伸强度先升后降总体降低。3结论(1) 随着淬火温度的升高，组织越来越细密，马氏体含量增加(2) 经过亚温淬火以后，随着回火温度的升高，硬度降低。(3)45钢经770840 淬火，组织中铁素体逐步减少,马氏体含量增加。随着回火温的增高，淬火组织经历了回火马氏体（