数控机床市场网-专业的数控机床网站

      眾所周知，金屬材料的力學(xué)性能主要是由其組織機(jī)結(jié)構(gòu)決定的，淬火后能否淬透，能否獲得馬氏體組織，是材料能否通過熱處理改變其力學(xué)性能的先決條件。鋼的淬透性是具體衡量獲得馬氏體組織能力的一個(gè)重要指標(biāo)，淬火后獲得淬硬層深度主要取決于鋼的淬透性，但也受其他因素影響，其中尺寸是重要因素之一。45 鋼在水中的臨界淬透直徑為15~23 mm。大截面的45 鋼的淬硬層深度問題是熱處理技術(shù)人員最為關(guān)心的，因?yàn)樗P(guān)系到熱處理后的工件能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。所以，對(duì)大截面45 鋼進(jìn)行與生產(chǎn)實(shí)踐相一致的工況下淬硬層深度沿截面分布問題進(jìn)行探索及工藝路線設(shè)計(jì)很有必要。

      1 實(shí)驗(yàn)方法

      實(shí)驗(yàn)時(shí)采用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行熱處理調(diào)質(zhì)處理的45 鋼， 其化學(xué)成分為：C 0.42%~0.50%、Si 0.17%~0.37%、Mn 0.50%~0.80%，S 0.040%，P 0.040%。試樣選用直徑分別為40 mm、60 mm 、80 mm、100 mm、120 mm、155 mm 的銷軸類棒料，長(zhǎng)度均大于直徑的2.5倍，剝?nèi)?span>1 mm 厚的表皮后備用。試樣的淬火溫度為840 ℃，淬火介質(zhì)采用10﹪的鹽水，回火溫度選用200~600 ℃。熱處理后磨去表面氧化皮，以保證硬度測(cè)試的平衡性并消除表面脫碳對(duì)工件硬度的影響，每個(gè)試樣處理后，在其長(zhǎng)度二分之一處用砂輪機(jī)在水冷下剖開，硬度沿同心圓測(cè)定，每個(gè)硬度值測(cè)定5~10 個(gè)點(diǎn)以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

      2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及分析

      2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及分析

      通過實(shí)驗(yàn)可以看出大截面45 鋼的淬硬層深度僅為1~5 mm， 除表層外， 大部分得不到馬氏體組織。因此，在高溫回火后僅僅是表層獲得具有良好的綜合力學(xué)性能的回火索氏體，而傳統(tǒng)的銷軸類零件加工路線調(diào)質(zhì)處理安排在粗加工之前，按照工廠通常的調(diào)質(zhì)處理件的加工余量2.5 mm， 對(duì)于大截面45 鋼來說， 經(jīng)粗加工后調(diào)質(zhì)處理的效果基本被消除。因此，對(duì)大截面銷軸類零件，調(diào)質(zhì)處理工序應(yīng)安排在粗加工之后，否則達(dá)不到要求。

      2.2 用淬火加低溫回火替代調(diào)質(zhì)處理

      在工程機(jī)械中大量采用的大截面45 鋼銷軸類零件，有的是將調(diào)質(zhì)處理作為最終熱處理，有的是把調(diào)質(zhì)處理作為預(yù)備熱處理，然后再進(jìn)行表面高頻淬火、中頻淬火。通過以上試驗(yàn)可知，在一定條件下可以用淬火加低溫回火代替上述熱處理工序，因?yàn)榇阌矊?span>200 ℃回火得到的是回火馬氏體組織，其硬度、強(qiáng)度、耐磨性均要比回火索氏體高許多，且表面還產(chǎn)生殘余應(yīng)力，提高了鋼的疲勞強(qiáng)度，這就相當(dāng)于表面淬火所得到的1~4 mm 的硬化層深度。此外，對(duì)于大截面工件來說因淬透性的因素低溫回火的芯部性能與高溫回火相差不大，芯部性能在500℃以下沒什么變化，即低溫回火與高溫回火后的性能基本相同，還不至于增加回火脆性，影響其承受沖擊載荷的能力。應(yīng)該指出用淬火加低溫回火替代調(diào)質(zhì)處理僅適用加工余量不大的工件。

      2.3 用正火取代調(diào)質(zhì)處理作為預(yù)先熱處理

      直徑大于100 mm 大截面45 鋼軸類零件的淬硬層深度僅為1~2 mm，除表層外，大部分得不到馬氏體組織。因此，在高溫回火后僅僅是表層獲得具有良好的綜合力學(xué)性能的回火索氏體，調(diào)質(zhì)處理的效果十分有限。對(duì)于直徑大于100 mm 的大截面軸。類零件可以用正火取代調(diào)質(zhì)而作為高頻淬火、中頻淬火的前處理工序，這樣既可達(dá)到零件的使用要求，又可以降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率。

      3 結(jié)論

      綜上所述， 調(diào)質(zhì)處理后直接使用的大截面45鋼工件，若用淬火加低溫回火替代調(diào)質(zhì)處理，不但可提高鋼的硬度、強(qiáng)度、耐磨性，而且芯部具有一定的抵抗沖擊的能力，因而可提高零件質(zhì)量，使零件壽命延長(zhǎng)。對(duì)于直徑大于100mm的大截面軸類零件可以用正火取代調(diào)質(zhì)而作為高頻淬火、中頻淬火的前處理工序。目前已經(jīng)對(duì)水泥機(jī)械、重型機(jī)械的銷軸類零件用淬火加低溫回火替代調(diào)質(zhì)處理，經(jīng)過3年多的使用，完全能夠滿足使用要求，且大大降低了生產(chǎn)成本。