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45#鋼管顯微組織

45#鋼是中碳結構鋼,冷熱加工效能都不錯,機械效能較好,且價格低、來源廣,所以應用廣泛。它的最大弱點是淬透性低,截面尺寸大和要求比較高的工件不宜採用。 
45#鋼淬火溫度在A3+(3050)℃,在實際操作中,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,表面氧化减少,且能提高工效。為使工件的奧氏體均勻化,就需要足够的保溫時間。如果實際裝爐量大,就需適當延長保溫時間。不然,可能會出現因加熱不均勻造成硬度不足的現象。但保溫時間過長,也會也出現晶粒粗大,氧化脫碳嚴重的弊病,影響淬火質量。我們認為,如裝爐量大於工藝檔案的規定,加熱保溫時間需延長1/5。 
因為45#鋼淬透性低,故應採用冷卻速度大的10%鹽水溶液。工件入水後,應該淬透,但不是冷透,如果工件在鹽水中冷透,就有可能使工件開裂,這是因為當工件冷卻到180℃左右時,奧氏體迅速轉變為馬氏體造成過大的組織應力所致。囙此,當淬火工件快冷到該溫度區域,就應採取緩冷的方法。由於出水溫度難以掌握,須憑經驗操作,當水中的工件抖動停止,即可出水空冷(如能油冷更好)。另外,工件入水宜動不宜靜,應按照工件的幾何形狀,作規則運動。靜止的冷卻介質加上靜止的工件,導致硬度不均勻,應力不均勻而使工件變形大,甚至開裂。 
45#鋼調質件淬火後的硬度應該達到HRC5659,截面大的可能性低些,但不能低於HRC48,不然,就說明工件未得到完全淬火,組織中可能出現索氏體甚至鐵素體組織,這種組織通過回火,仍然保留在基體中,達不到調質的目的。 
45#鋼淬火後的高溫回火,加熱溫度通常為560
600℃,硬度要求為HRC2234。因為調質的目的是得到綜合機械效能,所以硬度範圍比較寬。但圖紙有硬度要求的,就要按圖紙要求調整回火溫度,以保證硬度。如有些軸類零件要求强度高,硬度要求就高;而有些齒輪、帶鍵槽的軸類零件,因調質後還要進行銑、插加工,硬度要求就低些。關於回火保溫時間,視硬度要求和工件大小而定,我們認為,回火後的硬度取決於回火溫度,與回火時間關係不大,但必須回透,一般工件回火保溫時間總在一小時以上。

20170416165103 39362 - 45#鋼管顯微組織
光學放大倍數:
100×

圖號:45-01

浸蝕劑:4%硝酸酒精

資料及狀態:45#鋼

處理:鍛造後正火處理

組織及說明:基體組織為片狀珠光體+網狀、塊狀鐵素體,晶粒度為5~7級,個別是4級。

圖號:45-02

浸蝕劑:4%硝酸酒精

資料及狀態:45#鋼

處理:鍛造後正火處理

組織及說明: 圖45-01放大。

20170416165104 35822 - 45#鋼管顯微組織
光學放大倍數:
500×

20170416165105 11312 - 45#鋼管顯微組織
光學放大倍數:
100×

圖號:45-03

浸蝕劑:4%硝酸酒精

資料及狀態:45#鋼

處理:鍛造後正火處理

組織及說明:基體為片狀珠光體,白色為鐵素體,構成網絡狀分佈,晶粒大小極不均勻,大晶粒約為2~3級,細晶粒為8級。細晶粒聚集分佈。

   45#鋼出現上述組織是由於高溫保溫時間較短、冷卻較快所形成的,出現粗大晶粒將會明顯降低資料的力學性能;可採用重新加熱、延長保溫時間後冷卻,組織可得到改善,效能也會隨之提高。

圖號:45-04

浸蝕劑:4%硝酸酒精

資料及狀態:45#鋼

處理:退火處理

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絡狀分佈。片狀珠光體的體積分數約占基體總體積分數的55%,由此可以推算出鋼中W(C)為45%。同時,從網絡狀分佈的鐵素體可以看出,此鋼退火溫度不高;故其晶粒細小。這種鋼在退火狀態下强度是偏低的,為了充分發揮資料的潜力,通常於採用調質或正火處理。

20170416165117 31616 - 45#鋼管顯微組織
光學放大倍數:100×

20170416165121 66916 - 45#鋼管顯微組織
光學放大倍數:500×

圖號:45-05

浸蝕劑:4%硝酸酒精

資料及狀態:45#鋼

處理:860~880℃加熱保溫3h後水冷,600℃+20℃保溫4.5h後空冷

組織及說明:片狀珠光體及呈白色網狀、針狀和塊狀分佈的鐵素體。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。該軸鍛造退火後再經淬火、回火處理。由於軸的  截面較大以及45#鋼的淬透性差,心部實際  上並未得到淬火處理,而是經受一次正火處理。由顯微組織的分布情况可知,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,在基體組織中出現了輕度的過熱魏氏組織。

圖號:45-06

浸蝕劑:4%硝酸酒精

資料及狀態:45#鋼

處理:720℃退火處理

組織及說明:基體為球粒化珠光體及鐵素體。

   45#鋼經過720℃長時間退火處理,導致片狀珠光體中滲碳體發生球粒化,從而使鋼的强度和硬度明顯下降,韌性和塑性則顯著增加,囙此經過上述處理的鋼材,適宜於作冷擠壓和冷衝壓零件的原材料,因為具有這種球化組織的鋼材,在冷變形時不易開裂,同時可延長沖模的使用壽命。

20170416165131 44403 - 45#鋼管顯微組織
光學放大倍數:500×

20170416165149 12618 - 45#鋼管顯微組織
光學放大倍數:500×

圖號:45-07

浸蝕劑:4%硝酸酒精

資料及狀態:45#鋼

處理:810℃退火處理

組織及說明:白色基體為鐵素體,其上有呈團塊狀分佈的片狀珠光體,並有少量滲碳體呈球狀分佈。

    隨著退火溫度的升高,一部分球狀滲碳體溶入奧氏體;在隨後的冷卻過程中,至共析反應時,即自奧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;由於組織中出現片狀珠光體,故不宜作冷擠壓的零件。

圖號:45-08

浸蝕劑:4%硝酸酒精

資料及狀態:45#鋼

處理:860℃加熱保溫後淬火

組織及說明:針狀淬火馬氏體,其針葉大小中等。

20170416165149 98046 - 45#鋼管顯微組織
光學放大倍數:500×

20170416165150 17508 - 45#鋼管顯微組織
光學放大倍數:500×

圖號:45-09

浸蝕劑:4%硝酸酒精

資料及狀態:45#鋼

處理:860℃加熱保溫後淬火,600℃回火1h。

組織及說明:基體組織為保持馬氏體位向分佈的回火索氏體,硬度為28HRC。

    本圖片為45#鋼調質處理後的典型組織。45#鋼淬火後得到過飽和的a固溶體即淬火馬氏體。它的强度及硬度很高(硬度可達58~60HRC左右),而其韌性及塑性則明顯下降。為了消除淬火時的內應力和組織應力,淬火的工件應及時進行回火處理,當回火溫度達600℃時,馬氏體則發生分解,析出極細的滲碳體顆粒,從而使基體分解為索氏體組織,此時工件的强度和硬度有所下降,而塑性及韌性則顯著提高。囙此,可獲得良好的綜合力學性能,以適應製造要求强度較高,塑性及韌性也好的機械零件。

圖號:45-10

浸蝕劑:4%硝酸酒精

資料及狀態:45#鋼

處理:熱鍛形變後直接淬油

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,以及沿晶界分佈的黑色團狀的托氏體,托氏體的體積分數約為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數為5%左右。鋼在再結晶溫度以上進行壓力加工,由壓力加工導致塑性變形而引起的加工硬化,可以立即通過再結晶來消除,囙此再熱加工過程中,金屬內部將同時發生加工硬化和再結晶軟化,這兩個相反的作用,在一般情况下剛好抵消,但有時則不能榨抵,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佔優勢,反之,則再結晶和晶粒長大佔優勢,此時由於晶粒長大將使鋼的效能變壞。

20170416165151 85029 - 45#鋼管顯微組織
光學放大倍數:500×

20170416165303 75974 - 45#鋼管顯微組織
光學放大倍數:500×

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圖號:45-11

浸蝕劑:4%硝酸酒精

資料及狀態:45#鋼

處理:高頻感應加熱淬火

組織及說明:基體組織為成排分佈的粗大中碳淬火馬氏體。

    由於高頻感應加熱溫度過高。致使奧氏體晶粒  迅速長大,淬火後獲得成排分佈的粗針狀馬氏體;這種組織將使鋼的脆性增大,內應力也較大,在使用時易發生開裂。

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