減速機(jī)用45鋼的調(diào)質(zhì)熱處理作業(yè)指導(dǎo)書修改解讀

PAGEPAGE16減速機(jī)用45鋼的調(diào)質(zhì)熱處理作業(yè)指導(dǎo)書（討論稿）45鋼是中碳結(jié)構(gòu)鋼，加工性能好，機(jī)械性能較高，且價(jià)格低、用途廣，在軟齒面減速機(jī)中用于制作軸類零件。45鋼的最大弱點(diǎn)是淬透性低，如果把握不好，容易出現(xiàn)不合格品。為了進(jìn)一步穩(wěn)定熱處理質(zhì)量，現(xiàn)提出對(duì)45鋼的熱處理工藝作業(yè)指導(dǎo)意見，與熱處理質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)一并執(zhí)行。一、熱處理工藝基本要求：熱處理是將材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部組織結(jié)構(gòu),來控制其性能的一種綜合工藝過程。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，要使熱處理這道加工工序順利有效的執(zhí)行，通常需要以下幾個(gè)方面的要求：a.具有一定專業(yè)理論水平，熟悉本職業(yè)務(wù)的技術(shù)人員和檢驗(yàn)人員以及經(jīng)過培訓(xùn)，具有工作責(zé)任心的操作人員。b.熱處理工藝文件。本廠所處理的產(chǎn)品材料都是45鋼，所用熱處理工藝文件為自編表格：45鋼熱處理工藝規(guī)程表以及作業(yè)指導(dǎo)書。c.熱處理加熱設(shè)備：RT3-180-9全纖維中溫臺(tái)車爐（淬火加熱爐）一臺(tái)、RJ2-120-6井式回火爐一臺(tái)以及相應(yīng)的監(jiān)控記錄儀器。d.熱處理淬火槽和淬火介質(zhì)：熱處理淬火槽3個(gè)（其中一個(gè)為備用槽，另外兩個(gè)為生產(chǎn)中使用的淬火槽）,淬火介質(zhì)為濃度10%鹽水。e.檢驗(yàn)設(shè)備及器具：鹽水密度計(jì)，溫度計(jì)（測(cè)淬火介質(zhì)溫度），臺(tái)式洛氏硬度計(jì)一臺(tái)，便攜式里氏硬度計(jì)一臺(tái)。二、工藝規(guī)范2.1熱處理調(diào)質(zhì)件的最終硬度應(yīng)該在工藝文件的要求范圍之內(nèi)。2.2工藝操作流程基本要求 2.2.1（1）淬火加熱溫度：820圖（1）淬火加熱曲線圖(1)形狀復(fù)雜的碳鋼件及部分合金鋼件（見表1），冷卻用水或油。(2)形狀復(fù)雜的碳鋼件及部分合金鋼件（見表1），采用此段。（2）回火回火溫度：530℃~圖（2）回火曲線加熱圖注：①供參考，530℃以下按此系數(shù)計(jì)算回火時(shí)間，540℃（3）熱處理調(diào)質(zhì)的溫度和保溫時(shí)間的幾點(diǎn)說明：a、“透”系指工件裝爐后，爐子到溫起至工件與爐膛火色一致止的時(shí)間。b、裝爐溫度欄之“不限”一般系指不超過曲線中保溫溫度以下的各溫度。（如曲線中有兩個(gè)保溫溫度，則應(yīng)不超過第一段的保溫溫度）。c、淬火、回火溫度范圍是供生產(chǎn)中在這段區(qū)間內(nèi)選用的，不是指一爐允許的溫度偏差，一般情況下選用中限。2.2.22.2.32.2.42.2.5具體要求如下：（1）熱處理調(diào)質(zhì)的溫度和保溫時(shí)間應(yīng)按45鋼工藝規(guī)程表執(zhí)行；淬火后的硬度應(yīng)該達(dá)到55~60HRC；淬火介質(zhì)（鹽水）的溫度應(yīng)該控制在20~40℃（2）調(diào)質(zhì)工藝過程中進(jìn)行兩次檢驗(yàn)，即淬火前對(duì)淬火介質(zhì)溫度的確認(rèn)（淬火介質(zhì)的溫度是否在要求的范圍20℃~40℃2.2.6．檢驗(yàn)及形成的記錄：a、熱處理操作工人需要對(duì)調(diào)質(zhì)零件的圖號(hào)、淬火溫度、淬火保溫時(shí)間、回火溫度、回火保溫時(shí)間、淬火硬度、回火硬度、淬火介質(zhì)（鹽水）的溫度和鹽度做好記錄。b、自動(dòng)記錄儀形成的記錄曲線，必須及時(shí)回收，由質(zhì)控部檢查和存檔。c、淬火介質(zhì)（鹽水）的溫度、淬火后零件硬度兩項(xiàng)記錄，需由操作記錄人員和跟班質(zhì)檢員共同簽字確認(rèn)！d、技術(shù)部工藝人員負(fù)責(zé)抽查、監(jiān)督各項(xiàng)記錄工作，并定期向熱處理車間工人收取記錄資料，以供建檔系統(tǒng)分析熱處理工藝過程中參數(shù)的合理性。三、工藝說明及相關(guān)解釋45鋼淬火溫度在A3（780℃）+(30~50)℃，在實(shí)際操作中，一般是取上限的。偏高的淬火溫度可以使工件加熱速度加快，表面氧化減少，且能提高工效。為使工件的奧氏體均勻化，就需要足夠的保溫時(shí)間。如果實(shí)際裝爐量大，就需適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，不然，可能會(huì)出現(xiàn)因加熱不均勻造成硬度不足的現(xiàn)象。但也要注意保溫時(shí)間不能過長(zhǎng)，否則會(huì)因?yàn)?5鋼淬透性低，故應(yīng)采用冷卻速度大的10~12%鹽水溶液。工件入水后，應(yīng)該淬透，但不是冷透，如果工件在鹽水中冷透，就有可能使工件開裂。這是因?yàn)楫?dāng)工件冷卻到180℃左右時(shí)，奧氏體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體造成過大的組織應(yīng)力所致。因此，當(dāng)淬火工件快冷到該溫度區(qū)域，就應(yīng)采取緩冷的方法。由于出水溫度難以掌握，須憑經(jīng)驗(yàn)操作，當(dāng)水中的工件抖動(dòng)停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入后水宜動(dòng)不宜靜，應(yīng)按照工件的幾何形狀，作規(guī)則的上下、左右勻速運(yùn)動(dòng)。

45鋼淬火后的高溫回火，加熱溫度通常為530~560℃，硬度要求為HRC22~28。因?yàn)檎{(diào)質(zhì)的目的是得到綜合機(jī)械性能，所以硬度范圍比較寬。所以要嚴(yán)格按圖紙要求調(diào)整回火溫度，以保證硬度。關(guān)于回火保溫時(shí)間，視硬度要求和工件大小而定，回火后的硬度取決于回火溫度，但必須有充足的回火時(shí)間以保證回透，一般工件回火保溫時(shí)間總在1.5~2小時(shí)應(yīng)當(dāng)特別注意的是環(huán)境溫度、濕度對(duì)回火冷卻的影響。冬季氣溫低，春季濕度大，都會(huì)加大回火硬度。此時(shí)應(yīng)注意調(diào)整回火溫度到上限，并且采取遮風(fēng)、避雨等措施，并盡量避免讓工件直接與潮濕的地面接觸。四、操作注意事項(xiàng)：影響調(diào)質(zhì)工件的質(zhì)量，操作工的水平是個(gè)重要因素，同時(shí)，還有設(shè)備、材料和調(diào)質(zhì)前加工等多方面的原因：

（1）工件從加熱爐轉(zhuǎn)移到冷卻槽速度緩慢，工件入水的溫度已降到低于Ar3臨界點(diǎn)，產(chǎn)生部分分解，工件得到不完全淬火組織，達(dá)不到硬度要求。所以必須快速出爐并快速入水。（2）工件裝爐量要合理，工件不能相互重疊擠壓，裝爐時(shí)，應(yīng)按照零件大小，由里到外裝放。

（3）工件入水排列應(yīng)保持一定距離，如果排列過密，使工件近處蒸氣膜破裂受阻，造成工件接近面硬度偏低。

（4）開爐淬火，不能一次裝框淬完的，應(yīng)視爐溫下降程度，中途閉爐重新升溫，以便前后工件淬后硬度一致。

（5）要注意冷卻液的溫度，10%鹽水的溫度如高于40℃（6）未經(jīng)加工毛坯調(diào)質(zhì)，硬度不會(huì)均勻，如要得到好的調(diào)質(zhì)質(zhì)量，毛坯應(yīng)粗車，如有錐面形狀必須粗加工出來，預(yù)留的加工余量不能過大（最好將余量控制在3-4mm），否則會(huì)影響零件的最終熱處理效果。

（7）嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，淬火后硬度偏低1~3個(gè)單位，可以調(diào)整回火溫度來達(dá)到硬度要求。但淬火后工件硬度過低，有的甚至只有25~35HRC，必須重新淬火，在這種情況下，絕不允許單純通過調(diào)整回火溫度以達(dá)到圖紙要求完事！不然，失去了調(diào)質(zhì)的意義，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。附:45鋼相關(guān)熱處理特性及熱處理晶相組織1、45鋼為亞共析鋼，如圖3中藍(lán)色線條所示，45鋼液態(tài)合金在1-2點(diǎn)溫度發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，結(jié)晶出高溫鐵素體。冷卻到2點(diǎn)溫度（1495℃）開始在恒溫下發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，即L+δ=A，形成奧氏體，轉(zhuǎn)變結(jié)束后仍有液相剩余。剩余的液相在2-3點(diǎn)發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，不斷結(jié)晶出奧氏體，直至3點(diǎn)溫度結(jié)晶完畢，合金為單相奧氏體組織。3-4點(diǎn)組織不發(fā)生變化。4-5點(diǎn)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，從奧氏體中析出鐵素體。冷卻至5點(diǎn)溫度（727℃）時(shí)，開始在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，剩余奧氏體全部轉(zhuǎn)化為珠光體。在此過程中原先析出的鐵素體（稱為先共析鐵素體）保持不變。共析轉(zhuǎn)變結(jié)束后繼續(xù)冷卻，從先共析鐵素體和共析鐵素體中沿晶界析出Fe3CⅢ，由于數(shù)量很少，同樣忽略不計(jì)。因此，亞共析鋼的室溫組織為F+P，組成相仍為F+圖3

45亞共析鋼平恒冷卻轉(zhuǎn)變示意圖（藍(lán)色線條）2、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變當(dāng)奧氏體緩慢冷卻時(shí)（相當(dāng)于爐冷，如圖4中υ1），轉(zhuǎn)變產(chǎn)物接近平衡組織，即珠光體和鐵素體。隨著冷卻速度的增大，即υ3>υ2>υ1時(shí)，奧氏體的過冷度逐漸增大，析出的鐵素體越來越少，而珠光體的量逐漸增加，組織變得更細(xì)，此時(shí)析出的少量鐵素體多分布在晶粒的邊界上。因此，v1的組織為鐵素體+珠光體；v2的組織為鐵素體+索氏體；v3的組織為鐵素體+屈氏體。當(dāng)冷卻速度為v4時(shí)，析出很少量的網(wǎng)狀鐵素體和屈氏體（有時(shí)可見到少量貝氏體），奧氏體則主要轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體和屈氏體；當(dāng)冷卻速度v5超過臨界冷卻速度時(shí)，鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織。圖4.共析鋼TTT曲線和CCT曲線的比較及其轉(zhuǎn)變組織3、45鋼在熱處理過程中的相關(guān)晶相組織圖光學(xué)放大倍數(shù)：100×浸蝕劑：4%硝酸酒精材料及狀態(tài)：45鋼處理：鍛造后正火處理基體組織說明：基體組織為片狀珠光體+網(wǎng)狀、塊狀鐵素體，晶粒度為5～7級(jí)，個(gè)別是4級(jí)。圖545正火處理的晶相組織光學(xué)放大倍數(shù)：500×浸蝕劑：4%硝酸酒精材料及狀態(tài)：45鋼處理：鍛造后正火處理基體組織說明：圖45-01放大。圖645正火處理的晶相組織浸蝕劑：4%硝酸酒精材料及狀態(tài)：45鋼處理：鍛造后正火處理基體組織說明：基體為片狀珠光體，白色為鐵素體，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)狀分布，晶粒大小極不均勻，大晶粒約為2～3級(jí)，細(xì)晶粒為8級(jí)。圖745鍛造后正火處理的晶相組織組織及說明：基體為片狀珠光體，白色為鐵素體，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)狀分布，晶粒大小極不均勻，大晶粒約為2～3級(jí)，細(xì)晶粒為8級(jí)。細(xì)晶粒聚集分布。45鋼出現(xiàn)上述組織是由于高溫保溫時(shí)間較短、冷卻較快所形成的，出現(xiàn)粗大晶粒將會(huì)明顯降低材料的力學(xué)性能；可采用重新加熱、延長(zhǎng)保溫時(shí)間后冷卻，組織可得到改善，性能也會(huì)隨之提高。光學(xué)放大倍數(shù)：100×浸蝕劑：4%硝酸酒精材料及狀態(tài)：45鋼處理：退火處理基體組織說明：基體組織為珠光體及鐵素體圖845退火處理的晶相組織組織及說明：基體組織為珠光體及鐵素體。鐵素體沿奧氏體晶界呈網(wǎng)絡(luò)狀分布。片狀珠光體的體積分?jǐn)?shù)約占基體總體積分?jǐn)?shù)的55%，由此可以推算出鋼中W（C)為45%。同時(shí)，從網(wǎng)絡(luò)狀分布的鐵素體可以看出，此鋼退火溫度不高；故其晶粒細(xì)小。這種鋼在退火狀態(tài)下強(qiáng)度是偏低的，為了充分發(fā)揮材料的潛力，通常于采用調(diào)質(zhì)或正火處理。光學(xué)放大倍數(shù)：500×浸蝕劑：4%硝酸酒精材料及狀態(tài)：45鋼處理：處理：720℃退火處理基體組織說明：基體為球粒化珠光體及鐵素體。圖945鋼720℃組織及說明：基體為球粒化珠光體及鐵素體。45鋼經(jīng)過720℃光學(xué)放大倍數(shù)：500×浸蝕劑：4%硝酸酒精材料及狀態(tài)：45鋼處理：810基體組織說明：白色基體為鐵素體，其上有呈團(tuán)狀分布的片狀珠光體，并有少量滲碳體呈球狀分布。圖1045鋼810℃組織及說明：白色基體為鐵素體，其上有呈團(tuán)塊狀分布的片狀珠光體，并有少量滲碳體呈球狀分布。隨著退火溫度的升高，一部分球狀滲碳體溶入奧氏體；在隨后的冷卻過程中，至共析反應(yīng)時(shí)，即自?shī)W氏體中析出片狀珠光體，極少量未溶解的球粒狀滲碳體仍被保留下來。此組織屬不完全退火顯微組織；由于組織中出現(xiàn)片狀珠光體，故不宜作冷擠壓的零件。光學(xué)放大倍數(shù)：500×圖號(hào)：45-08浸蝕劑：4%硝酸酒精材料及狀態(tài)：45鋼處理：860℃基體組織說明：針狀淬火馬氏體，其針葉大小中等圖1145鋼860℃光學(xué)放大倍數(shù)：500×浸蝕劑：4%硝酸酒精材料及狀態(tài)：45鋼處理：處理：熱鍛后直接淬油基體組織說明：基體組織為較粗的中碳馬氏體、極少量殘留奧氏體，以及沿晶界分布的黑色團(tuán)狀的托氏體，托氏體的體積分?jǐn)?shù)約為5%。圖1245鋼鍛后淬油的晶相組織組織及說明：基體組織為較粗的中碳馬氏體、極少量殘留奧氏體，以及沿晶界分布的黑色團(tuán)狀的托氏體，托氏體的體積分?jǐn)?shù)約為5%。在形變熱處理的顯微組織中，可允許存在托氏體的體積分?jǐn)?shù)為5%左右。鋼在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行壓力加工，由壓力加工導(dǎo)致塑性變形而引起的加工硬化，可以立即通過再結(jié)晶來消除，因此再熱加工過程中，金屬內(nèi)部將同時(shí)發(fā)生加工硬化和再結(jié)晶軟化，這兩個(gè)相反的作用，在一般情況下剛好抵消，但有時(shí)則不能榨抵，這要視變形的程度和加熱溫度而定，若變形度大、加熱溫度低，則由加工變形引起的硬化因素將占優(yōu)勢(shì)，反之，則再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大占優(yōu)勢(shì)，此時(shí)由于晶粒長(zhǎng)大將使鋼的性能變壞。光學(xué)放大倍數(shù)：500×浸蝕劑：4%硝酸酒精材料及狀態(tài)：45鋼處理：處理：高頻感應(yīng)加熱淬火基體組織說明：基體組織為成排分布的粗大中碳淬火馬氏體。圖1345鋼高頻淬火的晶相組織組織及說明：基體組織為成排分布的粗大中碳淬火馬氏體。由于高頻感應(yīng)加熱溫度過高。致使奧氏體晶粒

迅速長(zhǎng)大，淬火后獲得成排分布的粗針狀馬氏體；這種組織將使鋼的脆性增大，內(nèi)應(yīng)力也較大，在使用時(shí)易發(fā)生開裂。光學(xué)放大倍數(shù)：500×浸蝕劑：4%硝酸酒精材料及狀態(tài)：45鋼處理：處理：860～880℃加熱保溫3h后水冷，600℃+20基體組織說明：片狀珠光體及呈白色網(wǎng)狀、針狀和塊狀分布的鐵素體。晶粒大小不太均勻，有輕微的魏氏組織。圖1445調(diào)質(zhì)處理的晶相組織組織及說明：片狀珠光體及呈白色網(wǎng)狀、針狀和塊狀分布的鐵素體。晶粒大小不太均勻，有輕微的魏氏組織。試樣取自一軸類零件的心部。該軸鍛造退火后再經(jīng)淬火、回火處理。由于軸的截面較大以及45鋼的淬透性差，心部實(shí)際上并未得到淬火處理，而是經(jīng)受一次正火處理。由顯微組織的分布情況可知，心部的加熱溫度稍有過熱，一方面使晶粒大小不均勻；另一方面，在基體組織中出現(xiàn)了輕度的過熱魏氏組織。光學(xué)放大倍數(shù)：500×浸蝕劑