实验一亚温淬火工艺对45钢组织性能的影响

亚温淬火工艺对45钢组织性能的影响
学院：机械工程学院
班级：材控07—1
学号：200701021036
姓名：张光收
指导教师: 刘宏宗云
二○一○年一月五日
亚温淬火工艺对45钢组织性能的影响
【摘要】：本次实验采用正交组合回归设计试验方法研究了亚温淬火条件下,淬火温度和回火温度对45钢强度及硬度的影响规律,并分析了该钢亚温淬火后的组织与性能。

探讨了亚温淬火条件下,奥氏体晶粒细化和马氏体转变的特点。

结果表明,在760～780℃,随淬火温度升高,45钢的强度、硬度升高。

45钢亚温淬火后得到细小的板条状马氏体组织,其原因与奥氏体晶粒细化及铁素体存在分布状态有关。

【关键词】：45钢亚温淬火显微组织热处理工艺冲击韧度淬火回火金相组织
【前言】：45钢是我国目前用量较大的普通优质钢。

45钢原材料及其工件的调质热处理一般均采用传统工艺：淬火和高温回火。

在生产实际中有时会出现韧性较低、硬度不均匀、返工率(如开裂缺陷)很高等问题。

为了解决这些问题,对该钢原材料进行亚温淬火试验研究。

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。

一、实验内容
将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]。

1．实验材料与方法
1.1 实验材料
45号热轧棒材（原始组织为热轧态），制成三种类型的试样：
①拉伸样：直径d
0=10mm 标距l
=10 d
②硬度样：10mm×15mm 冲击样：③截面10mm×10mm，长度×55mm的标准夏氏V型试样。

1.2 试验方法
1.2.1热处理工艺
把这三类试样每类分成四组（每组十个样品）在箱式电阻炉中（型号为……）
分别加热到760℃ 、780℃、 810℃、 840℃，加热保温30min 后淬火（水淬）。

每组不同试样又在不同温度下（250℃、350℃、450℃、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：⑴拉伸试验测强度，设备（CHT4605）
⑵冲击试验测冲击韧性，JB 30B 冲击试验机 ⑶硬度试验测其硬度，HR-150A 洛氏硬度计 SX2-2.5-10箱式电阻炉
二、实验结果及分析
2.1金相分析不同淬火温度下的情况：
760℃淬火的情况： 780℃淬火的情况：
结果及分析：780℃淬火组织细密，马氏体含量增加，形态为细小的板条状。

淬火前加热时随着温度的升高，奥氏体晶粒 不同回火温度下的情况： 760℃淬火后回火
250℃ 350℃
1nm 1nm
1nm
1nm
450℃ 550℃
650℃
结果及分析：随着回火温的增高（250℃-350℃-450℃-550℃-650℃）粗大的晶粒得到细化、晶粒的孤岛效应明显消除[ 3 ]，组织形貌有较大改变，45钢亚温淬火获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。

780℃淬火后回火
250℃ 350℃
1nm
1nm
1nm 1nm 1nm
1nm 1nm
450℃ 550℃
1nm
650℃
结果及分析：随着回火温的增高（250℃-350℃-450℃-550℃-650℃）粗大的晶粒得到细化、晶粒的孤岛效应明显消除[ 3 ]，组织形貌有较大改变45钢亚温淬火获得的马氏体基底上保留着少量弥散分布的铁素体。

亚温淬火因温度低时间段，珠光体的渗碳体没有完全溶解到奥氏体中，阻碍奥氏体的晶粒长大。

2.2力学性能
分析:45钢经760～780 ℃淬火后硬度的结果可知,随淬火温度提高,钢的硬度增加。

随着回火温度升高（250℃-350℃-450℃-550℃-650℃），硬度降低。

原因：45钢经760～780 ℃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，故硬度降低。

2.2.2强度
分析:45钢经760～780 ℃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（250℃-350℃-450℃-550℃-650℃），拉伸强度先升后降总体降低。

原因：45钢经760～780 ℃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。

分析:45钢经760～780 ℃淬火后冲击韧性的结果可知,随淬火温度提高,钢的冲击韧性增加,组织中铁素体逐步减少,马氏体含量增加。

原因：45钢经760～780 ℃淬火，组织中铁素体逐步减少,马氏体含量增加。

2.3工艺讨论
研究了亚温淬火工艺对45钢显微组织和力学性能的影响,探讨了亚温淬火条件下,奥氏体晶粒细化和马氏体转变的特点。

结果表明,在760～780℃,随淬火温度升高,45钢的强度、硬度升高。

45钢亚温淬火后得到细小的板条状马氏体组织,其原因与奥氏体晶粒细化及铁素体存在分布状态有关。

三、结论
⑴经过亚温淬火以后，随着回火温度（250-650℃）的升高，硬度降低，冲击韧性升高。

⑵亚温淬火金相组织未熔呈块状分布时性能低，而铁素体呈弥散粒状分布时强度韧性升高。

780℃强度韧性最好。

⑶45钢经760～780 ℃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
⑷45钢780℃亚温淬火具有足够的强度和塑性。

在现实的生产实践中得到广
泛应用。

【参考文献】
1.金属热处理.1987(1)
2．王建安.金属学及热处理.机械工程出版社.
3.王传雅. 钢的亚温处理[M ]. 大连:大连铁道学院出版社, 1990.
4.王和德，新型耐磨铸钢淬火的工艺特点，金属热处理，1993（1）：29-31
5.王笑天，金属材料学[T]北京:机械工业出版社，1987.9。