机加(jia)工常(chang)用材料中(zhong)碳钢（45钢、40Cr钢）的热处理工艺介绍
来源：https://sfgmzl.com 作者：精捷精密 浏览量：1220 时间：2021-11-18 09:16:56
信息摘要：
碳结构钢是cnc机加工行业(ye)常用材料之一,钢的(de)热处理：是将固态(tai)钢(gang)材采用适当的方式进行(xing)加热、保温和(he)冷却以获得(de)所需组织结构与性(xing)能的···
碳结构钢是cnc机加工行(xing)业常用(yong)材料之一, 钢的热(re)处理：是将(jiang)固态钢材采用适当的(de)方式进行加(jia)热、保温和冷却以获得所需组织结构与(yu)性能的工艺。热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而(er)且(qie)还(hai)可以用于改善钢材的工(gong)艺(yi)性(xing)能。其共同点是(shi)：只改变内部组织结构，不改变表面形状(zhuang)与尺(chi)寸。
热处理工艺能够(gou)显著地提(ti)高钢的(de)力学性能，增(zeng)加零件的强度、韧性和使用寿命，提高硬(ying)度和耐磨性。所以重要的机器零件和工具(ju)都(dou)要进行热处理。热处理还可以改善工件的加工工艺性能，从而提高生产率和加工质量。因此，热(re)处理在机械制造工业中起着十分重要的作用。下面以(yi)45钢和40cr钢为例。
在生(sheng)产中将(jiang)淬(cui)火后再进行高温回火称为“调质处理”，调质(zhi)处(chu)理(li)后零件具有良好的综合机械性(xing)能，广泛应用于各种(zhong)重(zhong)要的结构零件(jian)，特别(bie)是那些在交变负荷(he)下工作的连杆、螺栓、齿轮(lun)及轴类等。但表面(mian)硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬(cui)火提高(gao)零件表面硬度。
45钢(gang),是gb中的叫(jiao)法,jis中称(cheng)为(wei):s45c,astm中称为1045,080m46,din称为:c45；45钢为优质碳素结构(gou)用钢,化学成(cheng)分：含碳（c）量是(shi)0.42~0.50%，si含量为0.17~0.37%，mn含量0.50~0.80%，cr含量<=0.25%。冷热加(jia)工性能都不错，机械性(xing)能(neng)较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点(dian)是淬透性低，截面尺寸大和(he)要求比较高的(de)工件不宜采用。
45钢热处理(li)推荐温度：正火850，淬火840，回火600.
①.45钢淬火后没有(you)回火之前，硬度大于hrc55（最高可达hrc62）为合格。实际应用的最高硬度为hrc55（高频淬火hrc58）。
②.45钢不(bu)采(cai)用渗碳淬(cui)火的(de)热处理工艺。
45钢的调质：45钢淬火温(wen)度在a3+(30~50)℃，在实际(ji)操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少(shao)，且能提高工效。为使(shi)工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保(bao)温时间。如(ru)果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会(hui)出现因加热不均匀(yun)造成硬度不足的现(xian)象。但保(bao)温时间过长，也会也出现晶粒(li)粗大，氧化脱碳严重的弊(bi)病，影(ying)响淬火质量。
我们认为，如装炉量大于(yu)工艺文件的规定(ding)，加热保温时间需延长1/5。因为45钢淬透性低，故应采(cai)用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透(tou)，但不是冷透，如(ru)果工件在盐水中冷透，就有可(ke)能(neng)使工件(jian)开裂，这是因为当工件冷(leng)却到180℃左右时，奥氏体(ti)迅速转变为马氏体造成过大(da)的组(zu)织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就(jiu)应采取缓(huan)冷(leng)的方(fang)法。由于出水温度难(nan)以掌握，须凭经验操作(zuo)，当水中(zhong)的工件抖动停止，即可出水空冷（如(ru)能(neng)油冷更好）。另外，工件入水(shui)宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规(gui)则(ze)运动。静止的(de)冷却介质(zhi)加上静止的工件(jian)，导致硬度(du)不均匀，应力不均匀而使工件变(bian)形大，甚至(zhi)开裂。
45钢调质件淬火后的硬度应(ying)该达到hrc56~59，截面大的可能性低些，但不能(neng)低于hrc48，不然，就说明工件(jian)未得到完全淬火，组织中可能出现索氏(shi)体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中(zhong)，达不到调质的目的。45钢淬火后的高温回火，加热温度通常为560~600℃，硬度(du)要求为hrc22~34。因为调质的目的是得到综(zong)合机械性能，所以硬度范(fan)围比较宽。但图纸有硬度(du)要求的(de)，就要按图(tu)纸要(yao)求(qiu)调整回火温度(du)，以保证硬度。如有(you)些轴类零件要求强度(du)高，硬度要求就高(gao)；而有(you)些齿轮、带(dai)键槽的轴类零件，因调(diao)质(zhi)后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。关于回火保温时间(jian)，视(shi)硬度要求和工件大小而定，我们认(ren)为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不(bu)大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。
如果用45钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏(shi)体，失去渗碳处理的优点。现在采(cai)用渗碳工艺的材料，含碳量都不(bu)高，到0.30％芯部强度已经可以达到很高，应用上不(bu)多见(jian)。0.35％从来没见过实例，只在教科书里有介绍。可以采用调质＋高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。
40cr属于gb3077“合金(jin)结构钢”。40cr钢的含碳(tan)量为0.37%～0.44%，比45钢略低，si、mn的含量相当(dang)，含cr0.80%～1.10%。在热轧供货的情况下，这1%的cr基本不起作用，它(ta)俩的力学性能大体相当。由于40cr的价格比45钢贵一半左(zuo)右，所以出于经济性的考虑能用45钢(gang)的就不(bu)用40cr。
40cr钢的调质处理：cr在热处理中的(de)主要(yao)作用是提高钢的淬透性。由于淬透性提高，淬火(huo)（或调质）处理后40cr的强度、硬度、冲击韧性等机(ji)械性能也明显比45钢高(gao)，但也是由于淬透性强，在淬火时40cr的内应力也就比45钢大，同(tong)样的条件下(xia)40cr材料的工件开裂倾向也就比45钢材料的工件大。因此为避免工件开裂，40cr淬火时大多选用导热(re)性(xing)较低的油作为淬火介质（有时也用双液淬火法(fa)，俗话叫水淬油冷），而45刚则用导热性较高(gao)的水作为淬火介质。当然，水和油的选择也不是绝对的，和工(gong)件的形状也(ye)有密切关系。形(xing)状简单(dan)的(de)40cr零件也可以使(shi)用水淬，而形状(zhuang)复杂的45钢零件也(ye)许就得使用油淬甚至盐浴。
40cr工件调质的淬回火，各种参数工艺卡片都有(you)规定，我们(men)在实际操作(zuo)中体会是：
1）40cr工件淬火后(hou)应采用油(you)冷(leng)，40cr钢的淬透性较好，在(zai)油中(zhong)冷却(que)能淬硬，而且工件(jian)的变形(xing)、开(kai)裂倾向小。但是小型(xing)企业在供油紧张的情况下(xia)，对形状不复杂的工件，可以(yi)在水中淬火，并未发现开裂，只是操作者要凭经验严格掌握入(ru)水、出水(shui)的温度。
2）40cr工件(jian)调(diao)质后硬度仍然偏高，第二次回火(huo)温度就要增加20~50℃，不然(ran)，硬度降(jiang)低(di)困难。
3）40cr工件高温回火后，形状复杂的(de)在油中冷却，简单的在水中冷却，目的是避免第二类回火(huo)脆(cui)性(xing)的影响。回(hui)火快冷(leng)后的工件，必要时再施(shi)以消除(chu)应力处理。
中碳(tan)钢热处理后能够达到的最高硬度约为hrc55(hb538)，σb为(wei)600～1100mpa。所以在(zai)中等强(qiang)度水平的各种用途中，中碳钢得到最广(guang)泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造(zao)各(ge)种机(ji)械零件。而中碳钢只要(yao)温度够，保温时间(jian)够一般都是可能达到这个硬度值的，要是不变形是(shi)不可能的事。建议一是(shi)有加工余量(liang)，然后上(shang)磨床加工，二是表面淬火。
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