45钢加热处理时脱碳行为的研究(2)
1.1.1 45钢的化学成分及临界温度 表 1-1 45 钢的成分及临界温度 化学成分% 临界温度C C Mn Si Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 0.42~0.50% 0.5-0.8% 0.17~0.37% 743 800 693 730 预备热处理：45 号钢锻轧件一般不作退火处理，一方面是因为长时间的退火造成了铁素体集聚，组织不均匀，另一方面则是因为周期长，生产效率低的问题，因此通常采用高温回火和正火。高温回火的温度一般在 724 摄氏度以下，所以没有重结晶过程，但可以消除降低因锻轧而存在的内应力，降低硬度，方便于我们的切削加工。 最终热处理：调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。一般可以采用较慢的冷却速度淬火，可以用油淬以避免人处理缺陷。当强度较高时，采用较低的回火温度，反之则较高。 正火热处理：正火是加热、保温后在空气中冷却，其冷却速度比炉冷快，珠光体转变温度低，因此正火后获得的珠光体比退火后的珠光体细，正火后组织应为铁素体加珠光体以及可能出现的魏氏组织。 调质处理：调质热处理是淬火加高温回火，其室温组织为回火索氏体。45 钢的原始组织为球状珠光体，由于球状的接触面积小，同时铬能阻碍碳的扩散，而铬本身扩散速度较慢。因此加热温度应选择上限，且保温时间加长，否则球状渗碳体很难完全溶解而被保留下来，造成淬火后硬度及强度下降。 金相分析显示．正火预处理的试样在 780～820℃时随淬火温度升高，淬火组织中铁素体含量逐步减少，马氏体量增加，且铁素体的分布形态也相应发生变化。780℃淬火组织中铁素体含量较多，部分铁素体以块状独立存在，见图1(a)。810℃淬火可得到马氏体和少量铁素体的双相组织，铁素体分布于马氏体板条之间。820～840℃淬火得到全部马氏体组织。 淬火预处理的试样780～800℃淬火可得到马氏体+少量铁素体的双相组织，其铁素体含量明显少于正火预处理试样。810～840℃淬火可得到全部马氏体组织，840℃淬火的组织较810℃淬火粗大。
1.1.2 45钢的性能 45 钢具有优良的机械加工性能.但其焊接性一般在热处理生产中多采用调质处理或正火处理的方式.改善材料的性能.45 钢通过调质处理.可以获得索氏体组织,在性能上的表现是强度高、塑性好.同时具有较好的韧性.调质处理后工件具有良好的综合机械性能，在实际生产中.根据传统的热处理方法是将工件加热到 840— 860'E 淬火 600~C 高温回火处理,
1.1.3 45钢在热处理过程中出现的问题 由于工件大多需经高频或火焰表面淬火,使用过程中对钢板表面脱碳要求严格,脱碳超标者会增大工件表面淬火的难度,严重者甚至无法进行表面淬火,直接影响最终用户的正常使用。并且由于普通淬火加热的时间相对较长, 并采用较快的冷却速度.产生的热应力和组织应力均较大.进而会产 生较大的变形或者裂纹.同时工件表面氧化现象也较严重.极大程度的影响工件的合格率。 若想消除这些缺陷．可尝试通过进行短时高温加热处理．实践证明．短时加热高温淬火不仅可以获得所需的表面高硬度值．同时心部也可以获得较好的韧性和塑性指标[1] 45号钢优质碳素结构钢冷轧薄钢板，主要用于制造汽车零部件，工件大多需经高频或火焰表面淬火，使用过程中对钢板表面脱碳要求严格，脱碳超标者会增大工件表面淬火的难度，严重者甚至无法进行表面淬火，直接影响最终用户的正常使用[2]。 脱碳是弹簧钢常见的表面缺陷．当钢发生脱碳后其表面硬度下降．而且全脱碳层与部分脱碳层之间的过渡区在交变应力作用下容易产生微裂纹．引起弹簧的失效或断裂[3]。 对于弹簧钢而言，表面脱碳会降低弹簧的疲劳极限，0．1 mm 的脱碳深度就会使疲劳极限下降50％ ，工具钢、轴承钢的表面脱碳层如不清除干净，将使工具钢、轴承钢表面层硬度和耐磨性降低，淬火时，由于里外层体积变化不同而使工件表面形成裂纹[4]。