鋼的熱處理:是將固態(tài)鋼材采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M行加熱、保溫和冷卻以獲得所需組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。熱處理不僅可用于強化鋼材,提高機械零件的使用性能,而且還可以用于改善鋼材的工藝性能。其共同點是:只改變內(nèi)部組織結(jié)構(gòu),不改變表面形狀與尺寸。
熱處理工藝能夠顯著地提高鋼的力學(xué)性能,增加零件的強度、韌性和使用壽命,提高硬度和耐磨性。所以重要的機器零件和工具都要進行熱處理。熱處理還可以改善工件的加工工藝性能,從而提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量。因此,熱處理在機械制造工業(yè)中起著十分重要的作用。下面以45鋼為例。
在生產(chǎn)中將淬火后再進行高溫回火稱為“調(diào)質(zhì)處理”,調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機械性能,廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件,特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低,不耐磨??捎谜{(diào)質(zhì)+表面淬火提高零件表面硬度。
45鋼——優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu)鋼
45鋼,是GB中的叫法,JIS中稱為:S45C,ASTM中稱為1045,080M46,DIN稱為:C45;45鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼,化學(xué)成分:含碳(C)量是0.42~0.50%,Si含量為0.17~0.37%,Mn含量0.50~0.80%,Cr含量<=0.25%。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鋼熱處理推薦溫度:正火850,淬火840,回火600.
①45鋼淬火后沒有回火之前,硬度大于HRC55(最高可達HRC62)為合格。實際應(yīng)用的最高硬度為HRC55(高頻淬火HRC58)。
②45鋼不采用滲碳淬火的熱處理工藝。
45鋼的調(diào)質(zhì):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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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鋼淬火后的高溫回火,加熱溫度通常為560~600℃,硬度要求為HRC22~34。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。
如果用45鋼滲碳,淬火后芯部會出現(xiàn)硬脆的馬氏體,失去滲碳處理的優(yōu)點?,F(xiàn)在采用滲碳工藝的材料,含碳量都不高,到0.30%芯部強度已經(jīng)可以達到很高,應(yīng)用上不多見。0.35%從來沒見過實例,只在教科書里有介紹??梢圆捎谜{(diào)質(zhì)+高頻表面淬火的工藝,耐磨性較滲碳略差。