基本热处理对45钢组织和性能影响.doc

---------弘毅明德笃学创新9基本热处理对45钢组织和性能影响作者：学号：班级：材料成型6班小组成员：关键词45钢、热处理、组织、性能、正火、淬火、回火。摘要热处理是一种很重要的金属加工工艺方法也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能其中包括使用性能和工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度经一定时间的保温然后以某种速度冷却使得钢的组织和性能发生改变。45钢经过热处理后组织、性能也会发生显著变化。在热处理操作中加热温度、保温时间和冷却方法是最重要的三个基本工艺因素正确选择规范是保证工件获得合格性能的关键。本文将介绍本次45热处理过程、问题分析和结果。通过45钢基本热处理结果来验证热处理给45钢的组织和性能的影响。同时着重介绍45钢的水淬（860℃）和中温回火（400℃）。15mm式样直径15mm高25mm的45钢圆形棒料25mm处理工艺选择860℃加热保温15min直接在水中冷却至室温然后中温400℃回火1h。实验原理所谓淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1(过共析钢)以上30～50℃保温后放入各种不同的冷却介质中（V冷应大于V临）以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。（1）淬火温度的选择选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量可根据相图确定（如图4所示）。对亚共析钢其加热温度为＋30～50℃若加热温度不足（低于）则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢加热温度为＋30～50℃淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。（2）保温时间的确定淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关一般可按照经验公式来估算碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所示。表1碳钢在箱式电炉中保温时间的确定加热温度(℃)工件形状圆柱形方形板形保温时间分钟/每毫米直径分钟/每毫米厚度分钟/每毫米厚度7001.52.238001.01.529000.81.21.610000.40.60.8（3）冷却速度的影响冷却是淬火的关键工序它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却以减少钢中的内应力防止变形和开裂。为此可根据C曲线图（如图2所示）使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围（650～550℃）进行快冷（即与C曲线的“鼻尖”相切）而在较低温度（300～100℃）时冷却速度则尽可能小些。为了保证淬火效果应选用合适的冷却方法（如双液淬火、分级淬火等)。不同的冷却介质在不同的温度范围内的冷却速度有所差别。各种冷却介质的特性见表2。表2几种常用淬火介质的冷却能力冷却介质在下列温度范围内的冷却速度（℃/秒）650～550℃300～200℃18℃的水60027050℃的水10027010％NaCl水溶液（18℃）110030010％NaoH水溶液（18℃）120030010％NaoH水溶液（18℃）800270蒸馏水（50℃）250200硝酸盐（200℃）35010菜籽油（50℃）20035矿务机油（50℃）15030变压器油（50℃）12025根据上述过程本次45钢淬火温度选择860℃冷却介质选择水（温度在20℃左右）。（5）45钢淬火组织图号：45-01腐蚀剂：4%硝酸酒精处理：860℃加热保温后淬火组织：马氏体组织光学放大倍数：400x图号：45-02腐蚀剂：4%硝酸酒精处理：860℃加热保温直接在柴油淬火组织：基体为中碳马氏体、少量残余奥氏体光学放大倍数：400x（6）回火温度选择钢经淬火后得到的马氏体组织质硬而脆并且工件内部存在很大的内应力如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂；一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化而失去精度甚至开裂。因此淬火钢必须进行回火处理。表3为45钢淬火后经不同温度回火后的组织及性能类型回火温度（℃）回火后的组织回火后的硬度（HRC）性能特点低温回火150~250回火马氏体+残余奥氏体+碳化物60~57高硬度内应力减小中温回火350~500回火屈氏体35~45硬度适中有高的弹性高温回火500~650回火索氏体20~33具有良好塑性、韧性、和一定强度配合的综合性能本次试验中本人选用400度中温回火试验设备箱式电