金属材料热处理综合实验
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班级：应化10-1
小组成员：
指导老师：莫淑华
2012年12月5日星期三
45号钢热处理工艺论文
内容
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摘要：
45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和
要求
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比较高的工件不宜采用。45钢淬火温度在A3+(30～50) ℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。
正文：
一.引言：
热处理能改善工件的机械性能，提高工件的强度和硬度，满足各种性能的要求。我们要重视我国现阶段的热处理技术和设备的改进，不仅要学习国外先进的技术，同时要自主研发，以创新的思维提高我国的热处理工件的质量。因此我组就金属材料热处理工艺进行研究与实验，总结最合理的热处理工艺。
二.
方案
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：
调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。
调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。小型工厂不可能每炉搞金相分析，一般只作硬度测试，这就是说，淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查。
45钢的调质：
45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。
45号钢的淬火温度在820~840度左右，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间,一般为1min/mm,如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。我们认为，如装炉量大，加热保温时间需延长1/5。
因为45钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液,45号钢水淬容易有软点的.。水温要小于30°。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。
45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中。
45钢淬火后的回火，加热温度通常为200℃，硬度要求为HRC44~48。200℃回火金相为回火马氏体.图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。
45钢为例的淬火工艺曲线：
入炉保温出炉油冷(或水冷)
三.过程：
1．试样：待测试样大小无特殊规定，以能在试验机的工作平台平稳放置为宜，但需注意高度不能过大或过小，过高会造成不稳，过薄易被压裂。上下两面应为平行平面，测试面与工作台平行，为保证测量准确和保护金刚石压头，测试面应先研磨加工，维氏硬度试验时还必须抛光至镜面，粗糙度≤0.1μm,否则不能清晰地看清压痕。弯曲强度测试后的已断试样（有抛光镜面）可加以利用。
2．维氏硬度：以HVS—50型维氏硬度计为例说明。
（1）旋动硬度计右侧变力手轮，选择好欲加载荷（有5、10、20…50 kg档），测硬度时不超过10 kg (98N)；硬度计接通电源，操作加力长柄压至水平位置，处于预工作状态。
（2）两手转动前侧下方大转盘使工作台下降足够距离，将试样抛光面向上放于工作台中心；拨动上方装有压头和物镜的转盘，使物镜对准试样；两手缓慢转动大转盘使工作台上升，同时从测微目镜中观察，可观察到试样抛光面反射出的光，最后更细心地来回调整大转盘直到试样表面形貌最清晰为止，此时通过目镜观察和平移试样选择好表面待测部位（划痕很少、无气孔），使该部位处于目镜中央。注意该部位不可在试样的边缘处，以免加力时损坏压头。
（3）转动大转盘使工作台下降约7mm ，拨动上方装有压头和物镜的转盘，使装有金属保护套的压头处于试样上方，注意必须下降后才能拨动转盘，否则压头会侧向划刻试样；升起工作台直至试样与保护套下端接触为止，向左平推操作长柄，加力开始，长柄缓缓向上转动，指示红灯亮，力保持一定时间后自动卸力；待指示灯熄灭后，下降工作台约7mm，再拨回物镜，然后转动大转盘使试样表面处于物镜焦距上，从目镜中可见清晰的压痕。
（4）测量压痕：测微目镜中有一刻有若干等间距刻线的分划板和一刻有细长线的玻璃指示板，旋动左边小旋钮，两板可同时移动，旋动右边微分筒只有指示板移动；用10倍物镜时，分划板上每一刻度相当于0.1mm，微分筒上最小分度为0.001mm；用4倍物镜时，上述两刻度分别为0.25mm、0.0025mm。测量时先转动左边小旋钮，使分划板的0线对齐压痕的一个角，再转动微分筒，使指示板上细长线对齐压痕的另一角，压痕对角线长度即为分划板上整格数值与微分筒上格数之和。测微目镜转90°，依上法再测量另一对角线长度。取其平均值以供计算。
（5）按下操作长柄至水平位置，移动该试样或另换试样，重复下一次测试。每个试样应在表面的两至三个不同点各测一次，取其所测硬度的平均值。不同点之间不可靠得太近。
硬度（HRC）
45#钢淬火前
45#钢淬火后
1
20.6
46.1
2
22.4
45.7
3
23.1
45.6
平均
22.1
45.8
四.分析：
1．45钢淬火后硬度不足，主要原因有两方面：
（1）45钢加热温度偏低，或保温时间不足。
在此状态下，组织中奥氏体的碳和合金元素含量不够，甚至组织中还残存着未转变的珠光体或未溶铁素体，导致45钢淬火后硬度达不到。
（2）45钢加热温度过高，或保温时间过长，造成45钢表面脱碳，导致硬度变低。
2、回火目的(淬火组织的问
题
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)
a.消除淬火应力，降低脆性
b.稳定工件尺寸，由于M，残余A不稳定
c.获得要求的强度、硬度、塑性、韧性
五.结论：
45钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45＃钢优越的机械性能，常将45＃钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。
六.参考文献：百度文库；百度知道；《机械工程材料应用基础》张代东主编，机械工业出版社。
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