机(ji)加工(gong)常用材(cai)料中碳钢(gang)（45钢(gang)、40Cr钢(gang)）的热(re)处理工(gong)艺(yi)介绍(shao)
来源(yuan)：https://sfgmzl.com 作(zuo)者(zhe)：精(jing)捷精(jing)密(mi) 浏(liu)览量(liang)：680 时(shi)间(jian)：2021-11-18 09:16:56
信(xin)息摘要(yao)：
碳(tan)结构钢(gang)是cnc机(ji)加(jia)工(gong)行业常用材料(liao)之(zhi)一(yi),钢的热处(chu)理(li)：是(shi)将固(gu)态钢材采用(yong)适当(dang)的方(fang)式(shi)进行加(jia)热(re)、保(bao)温(wen)和(he)冷(leng)却以获得(de)所(suo)需(xu)组(zu)织结(jie)构(gou)与(yu)性(xing)能的···
碳结构(gou)钢是(shi)cnc机加工行业常(chang)用(yong)材料(liao)之一, 钢(gang)的热(re)处理：是(shi)将(jiang)固(gu)态(tai)钢材(cai)采(cai)用(yong)适当(dang)的方式进(jin)行(xing)加(jia)热、保(bao)温和冷(leng)却以获(huo)得所(suo)需(xu)组织(zhi)结构与(yu)性能的(de)工(gong)艺。热(re)处理不仅(jin)可(ke)用于(yu)强化钢材(cai)，提高(gao)机械(xie)零(ling)件(jian)的(de)使(shi)用(yong)性(xing)能，而(er)且(qie)还可以用于改善(shan)钢材(cai)的工(gong)艺性能(neng)。其(qi)共(gong)同(tong)点(dian)是：只(zhi)改变(bian)内(nei)部组织结(jie)构，不改变(bian)表面形(xing)状与(yu)尺(chi)寸(cun)。
热处理(li)工(gong)艺(yi)能(neng)够显著(zhu)地(di)提高(gao)钢(gang)的(de)力学性能，增(zeng)加零件(jian)的(de)强(qiang)度(du)、韧(ren)性和(he)使(shi)用(yong)寿(shou)命(ming)，提高硬(ying)度(du)和(he)耐磨(mo)性(xing)。所(suo)以(yi)重要(yao)的机器零件(jian)和工具都(dou)要(yao)进行热处理。热(re)处(chu)理(li)还可(ke)以改善工件的加工工(gong)艺(yi)性(xing)能(neng)，从而提(ti)高(gao)生产(chan)率(lv)和(he)加(jia)工质量。因此(ci)，热(re)处(chu)理在(zai)机械(xie)制造工业(ye)中(zhong)起着十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)的(de)作用(yong)。下面(mian)以(yi)45钢(gang)和40cr钢(gang)为(wei)例。
在生产(chan)中(zhong)将(jiang)淬火(huo)后再进行(xing)高温(wen)回(hui)火称(cheng)为(wei)“调(diao)质(zhi)处理”，调质(zhi)处(chu)理后零件具有(you)良好(hao)的综(zong)合(he)机械(xie)性(xing)能，广泛(fan)应(ying)用于各(ge)种重(zhong)要(yao)的结(jie)构(gou)零件，特(te)别是(shi)那些(xie)在交变(bian)负荷下工(gong)作的连(lian)杆、螺栓、齿(chi)轮(lun)及轴(zhou)类(lei)等。但(dan)表面(mian)硬(ying)度较(jiao)低(di)，不(bu)耐磨(mo)。可用调质＋表(biao)面淬(cui)火提(ti)高(gao)零件(jian)表面(mian)硬(ying)度(du)。
1、45钢——优质(zhi)中碳结(jie)构钢(gang)
45钢(gang),是gb中的叫法(fa),jis中(zhong)称(cheng)为(wei):s45c,astm中称(cheng)为1045,080m46,din称为(wei):c45；45钢为优质碳(tan)素(su)结(jie)构(gou)用(yong)钢,化(hua)学成(cheng)分(fen)：含(han)碳(tan)（c）量(liang)是0.42~0.50%，si含(han)量(liang)为0.17~0.37%，mn含量0.50~0.80%，cr含(han)量<=0.25%。冷(leng)热加工(gong)性能(neng)都不(bu)错，机械性(xing)能(neng)较好(hao)，且(qie)价(jia)格(ge)低(di)、来(lai)源(yuan)广(guang)，所以应用广泛。它(ta)的(de)最大(da)弱点是(shi)淬(cui)透性低，截(jie)面尺寸大和(he)要(yao)求比较(jiao)高的(de)工件不(bu)宜(yi)采(cai)用。
45钢(gang)热(re)处理推(tui)荐(jian)温度(du)：正(zheng)火(huo)850，淬火840，回火600.
①.45钢(gang)淬火后(hou)没有回火(huo)之前，硬度大于hrc55（最高(gao)可达hrc62）为合格(ge)。实(shi)际应用(yong)的(de)最(zui)高硬度为hrc55（高频(pin)淬火(huo)hrc58）。
②.45钢不采用(yong)渗碳(tan)淬(cui)火的热处(chu)理(li)工艺。
45钢(gang)的调质(zhi)：45钢(gang)淬火温度(du)在a3+(30~50)℃，在实(shi)际(ji)操(cao)作中(zhong)，一(yi)般(ban)是取上限(xian)的(de)。偏高的(de)淬火温度(du)可(ke)以(yi)使(shi)工件加热速度(du)加(jia)快(kuai)，表面氧(yang)化减(jian)少(shao)，且(qie)能(neng)提(ti)高工(gong)效(xiao)。为(wei)使工(gong)件的(de)奥(ao)氏(shi)体(ti)均(jun)匀(yun)化(hua)，就(jiu)需(xu)要足(zu)够(gou)的保温(wen)时间(jian)。如(ru)果实(shi)际装炉(lu)量(liang)大(da)，就需(xu)适当(dang)延长保温(wen)时(shi)间(jian)。不然，可(ke)能会出现因加热不均(jun)匀(yun)造(zao)成(cheng)硬度不(bu)足(zu)的(de)现(xian)象。但保温时(shi)间过长(zhang)，也会也出现(xian)晶粒粗大(da)，氧(yang)化脱(tuo)碳(tan)严(yan)重(zhong)的(de)弊病(bing)，影响(xiang)淬火(huo)质量。
我(wo)们(men)认(ren)为，如(ru)装炉量(liang)大于(yu)工(gong)艺(yi)文(wen)件(jian)的(de)规(gui)定，加(jia)热(re)保(bao)温时(shi)间需延长(zhang)1/5。因为(wei)45钢(gang)淬透性(xing)低(di)，故应(ying)采(cai)用冷却速(su)度(du)大(da)的10%盐水(shui)溶(rong)液(ye)。工件(jian)入水后(hou)，应该(gai)淬(cui)透，但不(bu)是(shi)冷(leng)透，如果工件(jian)在盐水中(zhong)冷透，就有(you)可(ke)能(neng)使工(gong)件(jian)开裂，这是因为当工(gong)件冷(leng)却到180℃左(zuo)右时，奥氏体迅速(su)转变为马(ma)氏(shi)体(ti)造成(cheng)过(guo)大的(de)组织应(ying)力(li)所致(zhi)。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采(cai)取(qu)缓(huan)冷的方(fang)法(fa)。由于(yu)出(chu)水(shui)温(wen)度难(nan)以掌握(wo)，须(xu)凭经验(yan)操(cao)作(zuo)，当水(shui)中的(de)工件抖动停(ting)止，即可(ke)出(chu)水(shui)空(kong)冷（如(ru)能油冷(leng)更(geng)好(hao)）。另外，工(gong)件入(ru)水(shui)宜(yi)动(dong)不宜(yi)静，应按照(zhao)工(gong)件(jian)的(de)几(ji)何形状(zhuang)，作(zuo)规则运(yun)动。静(jing)止的(de)冷(leng)却(que)介质(zhi)加上(shang)静止的(de)工(gong)件，导致(zhi)硬(ying)度不均(jun)匀(yun)，应力(li)不(bu)均匀(yun)而(er)使(shi)工件变(bian)形大(da)，甚至(zhi)开裂(lie)。
45钢调(diao)质件淬火后的硬(ying)度应该达到(dao)hrc56~59，截面大(da)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)低(di)些，但(dan)不能(neng)低于hrc48，不然，就(jiu)说(shuo)明工件未得到(dao)完(wan)全淬(cui)火(huo)，组织中可能(neng)出现索(suo)氏体甚(shen)至(zhi)铁素(su)体组织，这(zhe)种组(zu)织通(tong)过(guo)回火，仍(reng)然(ran)保留(liu)在(zai)基(ji)体(ti)中，达(da)不到调质的目(mu)的(de)。45钢(gang)淬火后(hou)的高温(wen)回(hui)火，加(jia)热(re)温度(du)通(tong)常(chang)为560~600℃，硬(ying)度要求(qiu)为hrc22~34。因为调(diao)质的(de)目(mu)的是得到(dao)综(zong)合(he)机(ji)械性能，所(suo)以硬度范(fan)围比(bi)较宽。但图(tu)纸(zhi)有(you)硬(ying)度要求的，就(jiu)要(yao)按图(tu)纸(zhi)要求(qiu)调(diao)整回火温(wen)度，以保(bao)证硬度。如(ru)有些(xie)轴类(lei)零件(jian)要求(qiu)强(qiang)度(du)高，硬(ying)度要(yao)求(qiu)就高；而有(you)些(xie)齿(chi)轮(lun)、带键(jian)槽(cao)的(de)轴类(lei)零件，因(yin)调(diao)质后(hou)还(hai)要(yao)进(jin)行铣、插加(jia)工(gong)，硬(ying)度(du)要(yao)求就(jiu)低些(xie)。关于回(hui)火保(bao)温(wen)时(shi)间，视(shi)硬(ying)度(du)要(yao)求和(he)工(gong)件大小(xiao)而定(ding)，我们认为(wei)，回(hui)火(huo)后的硬度(du)取决于(yu)回火(huo)温(wen)度(du)，与(yu)回(hui)火时间(jian)关系(xi)不大(da)，但(dan)必(bi)须(xu)回(hui)透，一(yi)般工件(jian)回(hui)火保(bao)温时间(jian)总(zong)在(zai)一(yi)小时以(yi)上(shang)。
如(ru)果用(yong)45钢渗(shen)碳，淬(cui)火(huo)后(hou)芯部会(hui)出现硬脆(cui)的(de)马(ma)氏(shi)体，失(shi)去(qu)渗碳处理的(de)优(you)点(dian)。现(xian)在采(cai)用渗碳(tan)工艺(yi)的(de)材料，含(han)碳量(liang)都不高，到(dao)0.30％芯部(bu)强度已(yi)经(jing)可以(yi)达(da)到(dao)很(hen)高，应用(yong)上(shang)不多见(jian)。0.35％从来没见(jian)过实例，只在(zai)教(jiao)科书(shu)里(li)有(you)介绍。可以(yi)采用(yong)调(diao)质(zhi)＋高(gao)频(pin)表面淬(cui)火的工(gong)艺(yi)，耐磨(mo)性较渗(shen)碳略(lve)差(cha)。
2、40cr钢——合金(jin)结构钢(gang)
40cr属(shu)于gb3077“合(he)金(jin)结(jie)构钢(gang)”。40cr钢(gang)的含(han)碳(tan)量(liang)为(wei)0.37%～0.44%，比(bi)45钢略低(di)，si、mn的(de)含(han)量相(xiang)当，含(han)cr0.80%～1.10%。在热轧(ya)供(gong)货的(de)情况(kuang)下，这1%的cr基(ji)本不(bu)起(qi)作用，它俩的力(li)学性(xing)能大体相当(dang)。由(you)于(yu)40cr的(de)价(jia)格比45钢贵(gui)一(yi)半(ban)左右，所以(yi)出(chu)于(yu)经济性的(de)考虑(lv)能用45钢(gang)的(de)就(jiu)不用(yong)40cr。
40cr钢(gang)的(de)调质处理：cr在热(re)处理(li)中的主(zhu)要(yao)作(zuo)用是提高钢的(de)淬透性(xing)。由于淬透性(xing)提高，淬(cui)火（或(huo)调(diao)质）处理后(hou)40cr的强度、硬度(du)、冲(chong)击(ji)韧性(xing)等(deng)机械(xie)性(xing)能(neng)也(ye)明(ming)显比(bi)45钢(gang)高(gao)，但也是由于(yu)淬透性强，在淬火时(shi)40cr的(de)内(nei)应力也就比45钢大(da)，同(tong)样的条(tiao)件下(xia)40cr材料(liao)的(de)工件开(kai)裂(lie)倾(qing)向也就比(bi)45钢材(cai)料(liao)的工件(jian)大。因(yin)此(ci)为避免(mian)工件开(kai)裂(lie)，40cr淬(cui)火时大多选(xuan)用导热(re)性较(jiao)低的(de)油(you)作为淬(cui)火介质(zhi)（有(you)时(shi)也(ye)用(yong)双(shuang)液淬(cui)火(huo)法(fa)，俗话叫(jiao)水(shui)淬油(you)冷），而(er)45刚则(ze)用(yong)导热(re)性较高(gao)的(de)水作为(wei)淬火(huo)介质。当然，水(shui)和(he)油的(de)选(xuan)择也不(bu)是(shi)绝对(dui)的，和(he)工(gong)件(jian)的(de)形(xing)状也有密(mi)切关系。形状简(jian)单(dan)的(de)40cr零件也可以使(shi)用(yong)水淬，而(er)形状(zhuang)复(fu)杂的(de)45钢零(ling)件(jian)也许(xu)就(jiu)得(de)使(shi)用(yong)油淬(cui)甚(shen)至(zhi)盐浴(yu)。
40cr工件(jian)调(diao)质的淬(cui)回(hui)火，各(ge)种(zhong)参数(shu)工(gong)艺卡(ka)片(pian)都(dou)有(you)规(gui)定(ding)，我(wo)们(men)在(zai)实际操(cao)作(zuo)中体(ti)会(hui)是(shi)：
1）40cr工件(jian)淬火后(hou)应(ying)采用(yong)油冷，40cr钢的淬透性较(jiao)好，在油中(zhong)冷却(que)能(neng)淬(cui)硬(ying)，而且(qie)工件的(de)变(bian)形(xing)、开裂(lie)倾(qing)向小。但(dan)是小型(xing)企业在供(gong)油紧(jin)张的(de)情(qing)况(kuang)下(xia)，对(dui)形(xing)状不(bu)复杂(za)的工(gong)件，可(ke)以在(zai)水(shui)中(zhong)淬火，并未发现(xian)开(kai)裂(lie)，只是操(cao)作者(zhe)要(yao)凭(ping)经(jing)验(yan)严格(ge)掌(zhang)握入(ru)水、出(chu)水的(de)温(wen)度。
2）40cr工(gong)件调质(zhi)后硬(ying)度仍(reng)然偏(pian)高(gao)，第(di)二(er)次(ci)回火温度就要(yao)增加(jia)20~50℃，不然，硬度降(jiang)低(di)困难。
3）40cr工(gong)件高(gao)温回火(huo)后，形状(zhuang)复(fu)杂的(de)在(zai)油中(zhong)冷却，简单(dan)的在水中(zhong)冷却(que)，目(mu)的(de)是避免(mian)第(di)二类(lei)回火脆性的(de)影响(xiang)。回火快(kuai)冷(leng)后(hou)的工件(jian)，必要时再施以消除应(ying)力(li)处理。
中(zhong)碳钢(gang)热处理(li)后能够(gou)达到(dao)的最(zui)高硬度(du)约(yue)为(wei)hrc55(hb538)，σb为600～1100mpa。所(suo)以(yi)在(zai)中(zhong)等(deng)强(qiang)度水平的(de)各(ge)种(zhong)用途中，中碳钢得到最(zui)广(guang)泛(fan)的(de)应用(yong)，除(chu)作为(wei)建(jian)筑材料外(wai)，还(hai)大量用(yong)于(yu)制造(zao)各种(zhong)机械零(ling)件(jian)。而中碳(tan)钢只(zhi)要温度(du)够(gou)，保(bao)温(wen)时(shi)间(jian)够一般都(dou)是可(ke)能(neng)达到这(zhe)个硬度(du)值的(de)，要(yao)是(shi)不(bu)变形(xing)是(shi)不可(ke)能的事(shi)。建(jian)议一(yi)是有(you)加工余量(liang)，然(ran)后上(shang)磨床(chuang)加(jia)工，二是表面(mian)淬(cui)火。
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