王国欣

【摘 要】研究了亚温淬火与普通淬火对45钢显微组织及力学性能的影响，探讨了奥氏体晶粒细小的原因及马氏体转变过程中的特点。结果表明，在770 ℃、790 ℃、810 ℃、840 ℃下，随淬火温度的升高，45钢的强度、硬度先增大后减小，在温度为810℃时力学性能为最佳。残余铁素体使奥氏体晶粒长大受阻，导致基体组织为细小马氏体组织，提高了45钢的综合力学性能。

【关键词】亚温淬火；普通淬火；强度；硬度；显微组织

45钢是含碳量为0.45%的优质碳素结构钢，大量用于齿轮、连接杆、蜗杆、活塞、曲轴等零件。但45钢淬透性较低，淬火后有开裂的倾向，那么改善45钢的性能就变得非常重要了[1]。本文对45钢进行了不同温度的亚温淬火与普通淬火及回火处理，经过试验得到45钢的力学性能数据，找出数据间的规律，再经过金相组织观察分析，进而研究亚温淬火和普通淬火对其组织性能是如何影响的，最后找到在实际生产中的最佳热处理工艺。

1. 试验材料及方法

1.1 试验材料

本试验所选用的45钢原始状态为热轧态，直径为12 mm 的棒料，试验所用45钢的化学成分为C：0.45、Si：0.25、Mn：0.67、P：0.03、S：0.03、Ni：0.22、Cu：0.23。

1.2 试验用试样的制备

试验所用试样分别为金相试样、硬度试样、拉伸试样三种。其中金向试样是直径10mm、高度为15mm的圆柱试样，硬度试样是直径10mm、高度为20mm的圆柱试样，拉伸试样是直径为10 mm 的标准拉伸试样。

1.3 试验检测设备

硬度性能检测设备：洛氏硬度计；材料强度性能检测设备：WDW-100万能试验机；金相组织观察设备：金相预磨机、抛光机、MR-5000金相显微镜。

1.4 试验方法

首先把45钢加工成金相试样、硬度试样、拉伸试样，在770 ℃～840 ℃之间，选取770 ℃、790 ℃、810 ℃、840 ℃四组温度分别进行亚温淬火与普通淬火处理。对试验得到的24个试样进行力学性能试验，试验结果取每组温度下三个测量值的平均值。同时得到的五组温度下的4个金相试样，进行金相显微组织观察。

2 .试验结果及分析

2.1 力学性能分析

从表1中我们能够看到，随着淬火温度的升高，45钢的强度、硬度都增加，因为铁素体转逐渐变为了奥氏体，铁素体的含量逐渐变少。在810℃左右淬火时，钢的强度硬度最高，因为显微组织中含少量未溶的铁素体，呈弥散微小颗粒状分布，阻碍了奥氏体晶粒的长大，而由奥氏体转变而来的马氏体就变得比较细小，这样可以弥补因引入铁素体对强度的不利影响[2-3]。当达到840℃的时，强度、硬度又稍微降低了。

2.2 亚温淬火与普通淬火后45钢显微组织及分析

由（a）～（d）中可以看出，在770℃、790℃、810℃、840℃四个温度中，随着淬火温度的升高，45钢组织中铁素体含量逐渐减少，马氏体含量逐渐增多。当淬火温度为790℃时，铁素体在组织中的含量已经很少，仅剩4%左右，剩下的都是马氏体，见图（b）。在810℃时，仅有少量铁素体存于马氏体的组织中，见图（c）。当淬火温度是840℃时，铁素体几乎全部消失，组织中几乎都是马氏体，见图（d）。由图（a）～（d）中可以看出，随着淬火温度的提高，少量弥散分布的铁素体阻碍了奥氏体晶粒的长大，得到了较为细小的板条状马氏体。而晶粒的细化所提高的强度恰巧可以弥补因含有铁素体而导致强度降低，晶粒细小化也会提高45钢的塑、韧性[4-5]。

3 .结论

（1）.在770 ℃、790 ℃、810 ℃、840 ℃五个温度中，随淬火温度的升高，45钢的强度、硬度先增大后减小，在温度为810℃时力学性能为最佳。

（2）.随着淬火温度逐渐的变大，铁素体的形态也发生了变化，大小逐渐变小。未溶的残余铁素体使奥氏体晶粒长大受阻，导致基体组织为细小马氏体组织，提高了45钢的综合力学性能。

参考文献：

[1]李安铭，王向杰，黄丽娟.45钢亚温淬火工艺的研究[J].金属热处 理，2007，32（10）：56-58.

[2]贺睿，李雷，郭世敬等.亚温淬火温度对45钢组织性能的影响[J].材料热处理技术，2010（1）：142-146.

[3]王传雅.钢的亚温淬火[J].金属热处理，1980（2）：1-15.

[4]侯东芳，魏晓红，杜兴锐.45钢亚温淬火组织及性能研究[J].三峡大学学报，2009，31（6）：61-64.

[5]郭元均，张东辉.45号钢亚温淬火的探讨[J].江西工业大学学报，1985，7（2）：47-57.