CN106244782A - 一种45钢危险尺寸零件的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种45钢危险尺寸零件的热处理方法，将45钢危险尺寸零件加热到850℃±10℃，保温30min±2min后，空冷至600℃±10℃，保温60min±2min，空冷至室温；将45钢危险尺寸零件加热至770℃～775℃，水中淬火至室温；在490℃～530℃回火，保温60min±2min。本发明操作简单，即能降低能耗，又能提高45钢的产品性能。

Description

一种45钢危险尺寸零件的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种45钢的热处理方法，尤其涉及到45钢危险尺寸的热处理方法。
背景技术
45钢是使用广泛的一种优质碳素结构钢，通过调质处理(淬火+高温回火)后具有良好的综合机械性能，但45钢存在淬火危险尺寸(Φ5mm～Φ12mm)，在淬火过程中容易发生开裂，导致工件报废。目前普遍采用的45钢淬火方法是在840℃～860℃室温的水中淬火，生产中曾对50件尺寸为Φ10mm的冷拉圆钢加热到840℃水中(20℃)淬火，淬火后发现36件工件出现淬火裂纹，导致零件报废。同时，对尺寸为Φ5mm及Φ12mm的冷拉圆钢各取10件，在840℃水中(20℃)淬火，发现尺寸为Φ5mm的冷拉圆钢淬裂3件，尺寸为Φ12mm的淬裂4件。生产中在淬火前进行完全退火及循环正火、采用水淬油冷的双液淬火技术代替单液水淬、采用高温油淬代替常规的水淬等等，但这些方法有的不但增加了能耗还出现淬裂情况(完全退火、循环正火)，有的操作难度大、不易掌握(如水淬油冷的双液淬火)，有的出现性能不满足的情况(高温油淬，只有碳含量大于0.48％时，高温油淬后的硬度为HRC 32～35，经510℃±10℃回火后硬度不满足要求)等。因此，45钢危险尺寸淬火严重制约着热处理生产，必须寻求一种操作简单，即能降低能耗，又能提产品性能的可靠热处理方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种45钢危险尺寸零件的热处理方法，操作简单，即能降低能耗，又能提高45钢的产品性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
(1)将45钢危险尺寸零件加热到850℃±10℃，保温30min±2min后，空冷至600℃±10℃，保温60min±2min，空冷至室温；
(2)将45钢危险尺寸零件加热至770～775℃，水中淬火至室温；
(3)在490℃～530℃下将45钢危险尺寸零件保温60min±2min。
本发明的有益效果是：传统的45钢淬火温度为840℃～860℃，即Ac3以上30℃～50℃，在此加热温度范围45钢处于完全奥氏体状态，而本发明所提供的45钢危险尺寸零件淬火的方法是采用等温正火加上亚温淬火的方法，即采用等温正火的方法使组织均匀化，形成细而均匀的铁素体与珠光体组织，使晶粒度达到8级以上，而采用亚温淬火是将45钢加热至铁素体和奥氏体共存的两相区(Ac1～Ac3)，保温一定时间后进行淬火的方法。它比传统淬火温度低，降低冷脆转变温度和回火脆性倾向，可获得优异的强韧性配合，其中未溶铁素体对钢韧性的提高贡献很大，在淬火的高温阶段有利于减少热应力，在Ms点可有效释放组织应力，减小危险尺寸范围工件开裂倾向，从而防止开裂，同时，亚温淬火在较低的温度进行，能够降低能耗和成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供了45钢危险尺寸的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)等温正火：加热到850℃±10℃，保温30min±2min后，空冷至600℃±10℃，保温60min±2min，空冷至室温；
(2)亚温淬火：将等温正火后的工件加热至770～775℃，水中淬火至室温；
(3)回火：490℃～530℃，保温60min±2min。
本发明的试验结果及分析如下：
1.淬火方法对裂纹的影响
从表1可知，淬火方法不同，淬火后工件开裂的比例不同，采用油淬后工件没有出现裂纹，这是因为油的冷却能力较差，未能到马氏体转变区就已经转变为珠光体组织；而水淬油冷后有50％的工件开裂，就是利用水的冷却能力强于油的冷却能力，使工件在Ms点以上时的水中快速冷却，在Ms点以下时在油中缓慢冷却，但是随着在水中冷却时间的延长，淬火开裂的倾向越来越大，因此，水淬油冷对操作人员的个人技能要求比较严格，不易操作。采用亚温淬火后，只有在780℃时，工件出现开裂，因为780℃是完全奥氏体化的临界点，水淬时，两相区(铁素体+奥氏体)中的铁素体含量极少或已全部奥氏体，过冷奥氏体快速转化为马氏体，导致淬火开裂。
2.淬火方法对硬度的影响
由表1可知，油淬后硬度偏低，未能完成马氏体转变；水淬油冷后硬度差异较大，因操作原因，导致工件在水中保留的时间不同，造成工件硬度差异较大。亚温淬火后，硬度随着淬火温度的升高而升高，说明随着淬火温度的升高，组织中的铁素体逐渐减少，马氏体量逐渐增大。而采用等温正火+亚温淬火后，硬度分布更加均匀。在780℃到840℃淬火后，温度对硬度的影响很小。
3.不同淬火方法后的组织形貌
油淬后工件的组织为较细小的珠光体组织；水淬油冷后的组织从马氏体和铁素体混合组织到基本上马氏体；亚温淬火的组织随着淬火温度的不同而不同，随着温度的升高，淬火组织中的铁素体含量逐渐减少，马氏体含量增加，在750℃淬火时，组织中存在较多的铁素体，在780℃淬火时，组织中的铁素体基本消失。等温正火+亚温淬火后的组织比亚温淬火后的组织更加细小均匀。
通过以上热处理试验方法，选定一种45钢危险尺寸零件亚温淬火温度为770～775℃，回火温度为(510±10)℃，最终热处理后硬度为HRC 28～32。
表1不同淬火方法后工件的开裂情况及硬度统计表

Claims (1)

1.一种45钢危险尺寸零件的热处理方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)将45钢危险尺寸零件加热到850℃±10℃，保温30min±2min后，空冷至600℃±10℃，保温60min±2min，空冷至室温；
(2)将45钢危险尺寸零件加热至770～775℃，水中淬火至室温；
(3)在490℃～530℃下将45钢危险尺寸零件保温60min±2min。
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