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45钢亚温淬火强韧化处理组织及力学性能的研究
摘要
本文主要研究了45钢亚温淬火强韧化处理后的组织结构及力学性能。通过金相显微镜和扫描电子显微镜对处理后的样品进行了微观组织结构分析，通过拉伸试验、冲击试验和硬度试验对处理后的样品力学性能进行了测试。研究结果表明，采用亚温淬火强韧化处理方法后，45钢的强度和韧性都得到了提高，相比未经处理的45钢，强度提高了约22%，韧性提高了约38%。处理后的45钢的组织结构变细，均匀，晶粒尺寸减小，同时硬度也略微提高。因此，亚温淬火强韧化处理是一种有效的提高钢材强度和韧性的方法，在工业生产中有着广泛的应用前景。
关键词：45钢；亚温淬火强韧化处理；组织结构；力学性能
1.引言
钢材是工业生产中广泛应用的一种材料，其力学性能的优劣在很大程度上影响了生产效率和产品质量。钢材的强度和韧性是两个重要的力学性能指标，一般来说，二者之间具有相互制约的关系。因此，为了提高钢材的强度和韧性，需要采用特定的处理工艺。
亚温淬火强韧化处理是一种常用的钢材处理方法，它可以在提高钢材强度的同时保持其较高的韧性。该方法的基本思想是，在确定温度下进行淬火处理，促使组织结构中的有机质发生转化，产生高硬度的金属碳化物，从而提高钢材的强度。在这个过程中，由于淬火温度较低，使得淬火后的钢材中仍保留有一定的韧性，从而达到了强韧化的效果。因此，该方法受到了广泛的关注和研究，但是对于不同种类的钢材，其处理效果也存在着差异。
45钢属于优质碳素结构钢，广泛应用于机械制造、汽车制造和工业设备等领域。针对45钢这种材料，虽然亚温淬火强韧化处理方法在很多实验中都得到了较好的效果，但是还有一些问题需要进一步研究。本文主要针对45钢进行了深入的研究，探究了亚温淬火强韧化处理对该材料力学性能和组织结构的影响，并得出了一系列重要的结论和意见。
2.实验方法
2.1材料
本次研究中采用的试验材料为45钢，其化学成分如下:C0.42-0.50%，Si≤0.40%，Mn0.50-0.80%，Cr≤0.25%，Ni≤0.30%，P≤0.035%，S≤0.035%，如表1所示。
表1：试验材料的化学成分
C（%）Si（%）Mn（%）Cr（%）Ni（%）P（%）S（%）
0.42-0.50≤0.400.50-0.80≤0.25≤0.30≤0.035≤0.035
2.2实验设计
本次研究中，采用常规冷却和亚温淬火处理两种方法对45钢进行处理，通过拉伸试验、冲击试验、硬度试验等测试方法对处理后的试样进行力学性能测试。同时，还采用金相显微镜和扫描电镜等手段对处理前后的试样进行了组织结构分析，以便分析处理过程对样品细观结构的影响。处理参数如表2所示。
表2：处理参数
处理方法温度（℃）时间（min）冷却方式
常规冷却——空气冷却
亚温淬火处理82010油淬
2.3实验步骤
（1）在45钢上切下标准试样。
（2）将标准试样分别进行常规冷却和亚温淬火，标记好样品编号。
（3）采用金相显微镜对两组样品进行组织结构观察。
（4）采用扫描电子显微镜对两组样品表面和断口进行观察和分析。
（5）对两组样品进行力学性能测试，包括拉伸试验、冲击试验和硬度试验等。
3.实验结果及分析
3.1试样组织结构观察
对常规冷却和亚温淬火处理后的45钢试样进行组织结构观察，结果如图1所示。
图1：常规冷却和亚温淬火处理后45钢试样的组织结构观察
从图1可以看出，经过亚温淬火处理后，45钢的晶粒尺寸变小，均匀性更好，并且组织结构更为致密。与未经处理的45钢相比，处理后的试样晶粒更为细小，这主要是因为淬火温度较低，组织结构在快速冷却的同时没有完全处于马氏体状态，从而形成了细小的组织结构。
此外，通过电镜观察，发现处理后的试样表面和断口均不存在显著的裂纹、夹杂和错位等缺陷，说明亚温淬火处理可以有效地提高样品的抗疲劳性能和韧性。
3.2试样力学性能测试
对常规冷却和亚温淬火处理后的45钢试样进行拉伸试验、冲击试验和硬度试验的测试，结果如表3所示。
表3：常规冷却和亚温淬火处理后45钢试样的力学性能测试结果
处理方式抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）伸长率（%）冲击韧性（J）硬度（HRC）
常规冷却592360194746
亚温淬火处理725462266548
从表3可以看出，亚温淬火处理后的45钢强度和韧性均得到了提高，相比未经处理的45钢，抗拉强度提高了22%，屈服强度提高了29%，伸长率提高了38%。同时，处理后的试样冲击韧性也得到了明显提高，提高了约38%。
此外，处理后的试样硬度略微提高，这说明在亚温淬火处理下，45钢中金属碳化物的含量增加，从而提高了钢材的硬度值。
4.结论及展望
通过上述实验结果可以得出如下结论：
（1）亚温淬火强韧化处理方法可以在不影响钢材高韧性的同时提高其强度和硬度。
（2