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45#鋼管和40cr鋼管調(diào)質(zhì)的熱處理工藝
調(diào)質(zhì)是淬火加高溫回火的雙重?zé)崽幚恚�其目的是使工件具有良好的綜合機(jī)械性能。
調(diào)質(zhì)鋼有碳素調(diào)質(zhì)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼二大類(lèi)，不管是碳鋼還是合金鋼，其含碳量控制比較嚴(yán)格。如果含碳量過(guò)高，調(diào)質(zhì)后工件的強(qiáng)度雖高，但韌性不夠，如含碳量過(guò)低，韌性提高而強(qiáng)度不足。為使調(diào)質(zhì)件得到好的綜合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。
調(diào)質(zhì)淬火時(shí)，要求工件整個(gè)截面淬透，使工件得到以細(xì)針狀淬火馬氏體為主的顯微組織。通過(guò)高溫回火，得到以均勻回火索氏體為主的顯微組織。小型工廠不可能每爐搞金相分析，一般只作硬度測(cè)試，這就是說(shuō)，淬火后的硬度必須達(dá)到該材料的淬火硬度，回火后硬度按圖要求來(lái)檢查。
工件調(diào)質(zhì)處理的操作，必須嚴(yán)格按工藝文件執(zhí)行，我們只是對(duì)操作過(guò)程中如何實(shí)施工藝提些看法。
1、45號(hào)鋼管的調(diào)質(zhì)
45號(hào)鋼管是中碳結(jié)構(gòu)鋼，冷熱加工性能都不錯(cuò)，機(jī)械性能較好，且價(jià)格低、來(lái)源廣，所以應(yīng)用廣泛。它的最大弱點(diǎn)是淬透性低，截面尺寸大和要求比較高的工件不宜采用。
45號(hào)鋼管淬火溫度在A3+(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。但保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也會(huì)也出現(xiàn)晶粒粗大，氧化脫碳嚴(yán)重的弊端，影響淬火質(zhì)量。我們認(rèn)為，如裝爐量大于工藝文件的規(guī)定，加熱保溫時(shí)間需延長(zhǎng)1/5。
因?yàn)?5號(hào)鋼管淬透性低，故應(yīng)采用冷卻速度大的10%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(kāi)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(guò)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，工件入水宜動(dòng)不宜靜，應(yīng)按照工件的幾何形狀，作規(guī)則運(yùn)動(dòng)。靜止的冷卻介質(zhì)加上靜止的工件，導(dǎo)致硬度不均勻，應(yīng)力不均勻而使工件變形大，甚至開(kāi)裂。
45號(hào)無(wú)縫鋼管調(diào)質(zhì)件淬火后的硬度應(yīng)該達(dá)到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就說(shuō)明工件未得到完全淬火，組織中可能出現(xiàn)索氏體甚至鐵素體組織，這種組織通過(guò)回火，仍然保留在基體中，達(dá)不到調(diào)質(zhì)的目的。
45號(hào)鋼管淬火后的高溫回火，加熱溫度通常為560~600℃，硬度要求為HRC22~34。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。但圖紙有硬度要求的，就要按圖紙要求調(diào)整回火溫度，以保證硬度。如有些軸類(lèi)零件要求強(qiáng)度高，硬度要求就高;而有些齒輪、帶鍵槽的軸類(lèi)零件，因調(diào)質(zhì)后還要進(jìn)行銑、插加工，硬度要求就低些。關(guān)于回火保溫時(shí)間，視硬度要求和工件大小而定，我們認(rèn)為，回火后的硬度取決于回火溫度，與回火時(shí)間關(guān)系不大，但必須回透，一般工件回火保溫時(shí)間總在一小時(shí)以上。
2、40cr無(wú)縫鋼管的調(diào)質(zhì)處理
Cr能增加鋼的淬透性，提高鋼的強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性，具有優(yōu)良的機(jī)械性能。截面尺寸大或重要的調(diào)質(zhì)工件，應(yīng)采用Cr鋼。但Cr鋼有第二類(lèi)回火脆性。
40Cr工件調(diào)質(zhì)的淬回火，各種參數(shù)工藝卡片都有規(guī)定，我們?cè)趯?shí)際操作中體會(huì)是：
(一)40Cr工件淬火后應(yīng)采用油冷，40Cr鋼的淬透性較好，在油中冷卻能淬硬，而且工件的變形、開(kāi)裂傾向小。但是小型企業(yè)在供油緊張的情況下，對(duì)形狀不復(fù)雜的工件，可以在水中淬火，并未發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂，只是操作者要憑經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)格掌握入水、出水的溫度。
(二)40Cr工件調(diào)質(zhì)后硬度仍然偏高，第二次回火溫度就要增加20~50℃，不然，硬度降低困難。
(三)40Cr工件高溫回火后，形狀復(fù)雜的在油中冷卻，簡(jiǎn)單的在水中冷卻，目的是避免第二類(lèi)回火脆性的影響。回火快冷后的工件，必要時(shí)再施以消除應(yīng)力處理。
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，我們認(rèn)為：
(一)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。所以小零件冷卻液要講究速度，大工件予冷要掌握時(shí)間。
(二)工件裝爐量要合理，以1~2層為宜，工件相互重疊造成加熱不均勻，導(dǎo)致硬度不勻。
(三)工件入水排列應(yīng)保持一定距離，過(guò)密使工件近處蒸氣膜破裂受阻，造成工件接近面硬度偏低。
(四)開(kāi)爐淬火，不能一口氣淬完，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。
(五)要注意冷卻液的溫度，10%鹽水的溫度如高于60℃，不能使用。冷卻液不能有油污、泥漿等雜質(zhì)，不然，會(huì)出現(xiàn)硬度不足或不均勻現(xiàn)象。
(六)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(chē)，棒料要鍛打。
(七)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(lái)達(dá)到硬度要求。但淬火后工件硬度過(guò)低，有的甚至只有HRC25~35，必須重新淬火，絕不能只施以中溫或低溫回火以達(dá)到圖紙要求完事，不然，失去了調(diào)質(zhì)的意義，并有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。