45號鋼(45#鋼)與40Cr鋼的調(diào)質(zhì)處理
時間:2024-04-24 12:22來源:德松官網(wǎng) 作者:德松模具鋼
調(diào)質(zhì)是淬火加高溫回火的雙重熱處理，其目的是使工件具有良好的綜合機械性能。調(diào)質(zhì)鋼有碳素調(diào)質(zhì)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼二大類，不管是碳鋼還是合金鋼，其含碳量控制比較嚴格。
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在小型的工廠里，熱處理工作中調(diào)質(zhì)的工作量占有相當多的比例，調(diào)質(zhì)雖是常規(guī)熱處理，但要穩(wěn)定質(zhì)量仍有一定難度。要保證調(diào)質(zhì)件的質(zhì)量，除了有正確的工藝文件外，熱處理工如何保證工藝的實施是一個重要因素。根據(jù)德松模具鋼熱處理技工多年來的操作實踐，現(xiàn)就常用的45#鋼和40Cr鋼的調(diào)質(zhì)處理做一些總結(jié)和看法。
調(diào)質(zhì)是淬火加高溫回火的雙重熱處理，其目的是使工件具有良好的綜合機械性能。調(diào)質(zhì)鋼有碳素調(diào)質(zhì)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼二大類，不管是碳鋼還是合金鋼，其含碳量控制比較嚴格。如果含碳量過高，調(diào)質(zhì)后工件的強度雖高，但韌性不夠，如含碳量過低，韌性提高而強度不足。為使調(diào)質(zhì)件得到好的綜合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。調(diào)質(zhì)淬火時，要求工件整個截面淬透，使工件得到以細針狀淬火馬氏體為主的顯微組織。通過高溫回火，得到以均勻回火索氏體為主的顯微組織。小型工廠不可能每爐搞金相分析，一般只作硬度測試，這就是說，淬火后的硬度必須達到該材料的淬火硬度，回火后硬度按圖要求來檢查。工件調(diào)質(zhì)處理的操作，必須嚴格按工藝文件執(zhí)行，我們只是對操作過程中如何實施工藝提些看法。
45號鋼的調(diào)質(zhì)
45#鋼是中碳結(jié)構(gòu)鋼，冷熱加工性能都不錯，機械性能較好，且價格低、來源廣，所以應(yīng)用廣泛。它的最大弱點是淬透性低，截面尺寸大和要求比較高的工件不宜采用。
45#鋼淬火溫度在A3 (30~50) ℃，在實際操作中，一般是取上限的。偏高的淬火溫度可以使工件加熱速度加快，表面氧化減少，且能提高工效。為使工件的奧氏體均勻化，就需要足夠的保溫時間。如果實際裝爐量大，就需適當延長保溫時間。不然，可能會出現(xiàn)因加熱不均勻造成硬度不足的現(xiàn)象。但保溫時間過長，也會也出現(xiàn)晶粒粗大，氧化脫碳嚴重的弊病，影響淬火質(zhì)量。我們認為，如裝爐量大于工藝文件的規(guī)定，加熱保溫時間需延長1/5。
因為45#鋼淬透性低，故應(yīng)采用冷卻速度大的10%鹽水溶液。工件入水后，應(yīng)該淬透，但不是冷透，如果工件在鹽水中冷透，就有可能使工件開裂，這是因為當工件冷卻到180℃左右時，奧氏體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體造成過大的組織應(yīng)力所致。因此，當淬火工件快冷到該溫度區(qū)域，就應(yīng)采取緩冷的方法。由于出水溫度難以掌握，須憑經(jīng)驗操作，當水中的工件抖動停止， 即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜動不宜靜，應(yīng)按照工件的幾何形狀，作規(guī)則運動。靜止的冷卻介質(zhì)加上靜止的工件，導(dǎo)致硬度不均勻，應(yīng)力不均勻而使工件變形大，甚至開裂。
45號鋼調(diào)質(zhì)件淬火后的硬度應(yīng)該達到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就說明工件未得到完全淬火，組織中可能出現(xiàn)索氏體甚至鐵素體組織，這種組織通過回火，仍然保留在基體中，達不到調(diào)質(zhì)的目的。
45號鋼淬火后的高溫回火，加熱溫度通常為560~600℃，硬度要求為22~34HRC。因為調(diào)質(zhì)的目的是得到綜合機械性能，所以硬度范圍比較寬。但圖紙有硬度要求的，就要按圖紙要求調(diào)整回火溫度，以保證硬度。如有些軸類零件要求強度高，硬度要求就高；而有些齒輪、帶鍵槽的軸類零件，因調(diào)質(zhì)后還要進行銑、插加工，硬度要求就低些。關(guān)于回火保溫時間，視硬度要求和工件大小而定，我們認為，回火后的硬度取決于回火溫度，與回火時間關(guān)系不大，但必須回透，一般工件回火保溫時間總在一小時以上。
40Cr鋼的調(diào)質(zhì)處理
鉻能增加鋼的淬透性，提高鋼的強度和回火穩(wěn)定性，具有優(yōu)良的機械性能。截面尺寸大或重要的調(diào)質(zhì)工件，應(yīng)采用鉻鋼。但鉻鋼有第二類回火脆性。40Cr模具鋼工件調(diào)質(zhì)的淬回火，各種參數(shù)工藝卡片都有規(guī)定，德松模具鋼在實際操作中的經(jīng)驗是：
① 40Cr鋼工件淬火后應(yīng)采用油冷，40Cr鋼的淬透性較好，在油中冷卻能淬硬，而且工件的變形、開裂傾向小。但是小型企業(yè)在供油緊張的情況下，對形狀不復(fù)雜的工件，可以在水中淬火，并未發(fā)現(xiàn)開裂，只是操作者要憑經(jīng)驗嚴格掌握入水、出水的溫度。
② 40Cr鋼工件調(diào)質(zhì)后硬度仍然偏高，第二次回火溫度就要增加20~50℃，不然，硬度降低困難。
③ 40Cr鋼工件高溫回火后，形狀復(fù)雜的在油中冷卻，簡單的在水中冷卻，目的是避免第二類回火脆性的影響?；鼗鹂炖浜蟮墓ぜ?，必要時再施以消除應(yīng)力處理。
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