45#鋼的當前熱處理現(xiàn)狀

鋼鐵材料在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位，它們的應用非常廣泛。在實際使用或生產(chǎn)加工過程中，人們對鋼鐵材料提出了各種不同的性能要求，單憑原始材料的性能已經(jīng)滿足不了工程技術(shù)上的要求。例如:為了便于切削加工就要求材料的硬度適當降低，以節(jié)約機械加工時的刀具消耗和提高勞動生產(chǎn)率;為使零件耐磨損，延長使用壽命，就要求其具有較高的硬度;為使零件能在有腐蝕性氣體的環(huán)境中長期工作，就要求其具有一定的耐腐蝕性等。為滿足這些性能要求，除了合理地選用材料外，還要進行熱處理，如此才能充分發(fā)揮鋼鐵材料的性能特點。由此可知，熱處理在機械制造業(yè)中占有十分重要的地位"。

縱觀鋼鐵的發(fā)展歷史，鋼鐵性能的提升與熱處理工藝息息相關(guān)。45鋼是最為重要的鋼鐵材料之一，通過熱處理工藝提升其性能是現(xiàn)在也是將來的必經(jīng)之路。

45鋼的化學成分

45鋼的當前熱處理現(xiàn)狀

45鋼淬火前的硬度低于28HRC，而淬火后的硬度可以高于55HRC，其變化的程度取決于熱處理的方式。

45鋼機械性能的不同取決于由于冷卻速度改變而形成的不同的結(jié)構(gòu)組織。意思就是鐵碳系統(tǒng)中*高硬度的獲得取決于一種叫做馬氏體轉(zhuǎn)變的非擴散性轉(zhuǎn)變;低硬度的取得取決于珠光體和鐵素體的擴散性共析轉(zhuǎn)變。平衡點附近快速冷卻時獲得的馬氏體或緩慢冷卻時獲得的鐵素體都是從奧氏體轉(zhuǎn)化而來的因此無論其組織和力學性能都與其熱處理工藝有關(guān)。

熱處理工藝的改變對45鋼的性能影響決定了對其熱處理工藝的研究的重要性。目前45鋼主要熱處理工藝有正火、淬火和回火，其推薦熱處理溫度為:正火850℃、淬火840℃、回火600℃。隨著熱處理工藝參數(shù)的改變，熱處理后45鋼的組織和性能相應改變。適當溫度下正火時得到珠光體和鐵素體組織，而淬火和回火得到的是馬氏體組織。隨著它們加熱溫度、保溫時間和冷卻速度等的改變，熱處理后所得到的組織變化主要集中在組織粗細和組織類型兩個方面，二者的改變是其性能改變的根本原因。顯微組織越細，材料的綜合性能越好。顯微組織類型直接決定其綜合力學性能，例如馬氏體具有高的強度和硬度、相變塑性和形狀記憶效應，而珠光體塑性韌性較好，強度較低等。

45鋼的性能

45鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，硬度不高易切削加工，其在淬火后未回火前，硬度大于HRC55(最高HRC62）為合格。其調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合力學性能5，即硬度尚可，塑性較高。

45鋼的用途

其廣泛用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負荷下使用的連桿、螺栓、齒輪和軸類零件等3。

45鋼的發(fā)展趨勢

45鋼由于其綜合力學性能較好，調(diào)質(zhì)處理后硬度的可控制的范圍寬，所以廣泛用于各種領(lǐng)域。

在實際生產(chǎn)中，依照傳統(tǒng)淬火加熱溫度，即在860℃左右進行淬火，工件直徑小于10mm 時,脆裂率較高。由于加熱溫度在830℃時淬火組織已經(jīng)是均勻的馬氏體組織了。所以為了降低其淬火加熱時的脆裂率，在工件直徑小于10mm 時，可以適當降低加熱溫度，在840℃進行淬火。

45鋼在.840℃時淬火時，試樣硬度值一般都在HRC56以上，而840℃以上隨淬火溫度升高，硬度值變化不大，因為材料的組織在840℃短時加熱已經(jīng)可以*奧氏體化了，溫度再升高作用不大，只會引起奧氏體品粒的長大。

所以實際「只要將45鋼加熱到840℃時就能保證工件在正常加熱時間內(nèi)*奧氏體化，并在合適的冷卻速度下*淬成馬氏體。

此看來以往按照一些熱處理標準選取的45鋼860℃的淬火溫度偏高，加熱時間只要稍長就會造成過熱，從而造成奧氏體化時奧氏體晶粒粗大。為了避免由此引起的45鋼的綜合力學性能惡化，適當降低溫度來降低脆裂率，細化晶粒，減少過熱將是未來45鋼熱處理工藝的必然選擇。

為了研究45鋼熱處理后的不同組織的性能區(qū)別,我們完成了相關(guān)的洛氏硬度實驗,實驗數(shù)據(jù)如下:

不同溫度下45鋼的同一種熱處理比較

通過以上鋼的退火、正火和淬火實驗以及相關(guān)的洛氏硬度實驗我們知道了隨著熱處理方式的不同，45鋼的組織性能變化很大。前面我們控制冷卻速度這個量不變，下面我們將重點分析加熱溫度一定的情況下不同冷卻方式對45鋼組織和性能的影響。從圖22-至圖2-10中我們易知隨著熱處理方式(正火、水淬或油淬）不同，相同的加熱溫度下其組織和性能不盡相同。

鋼的熱處理擁有悠久的歷史，從鐵器時代開始，熱處理工藝在不斷的發(fā)展并完善和改進著。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，我們對其性能的要求將越來越高，因此決定其性能的熱處理工藝的前進會變得越來越重要。