钢件为什么要调质?效果如何?
调质处理:淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指500-650℃之间的回火。调质可使钢的性能和材质在很大程度上得到调整,其强度、塑性和韧性都很好,具有良好的综合力学性能。
调质后得到回火索氏体。回火索氏体是在马氏体回火过程中形成的。只有在光学金相显微镜下放大500~600倍才能区分。它是铁素体基体与碳化物(包括渗碳体)球晶的复合结构。它也是马氏体的回火组织,是铁素体和粒状碳化物的混合物。此时铁素体基本没有碳过饱和,碳化物也是稳定的碳化物。在室温下是一个平衡的组织。
调质钢有碳素调质钢和合金调质钢两大类。无论是碳钢还是合金钢,其含碳量都受到严格控制。如果含碳量过高,工件调质后强度高,但韧性不够。含碳量过低,韧性增加,强度不足。为使调质件获得良好的综合性能,碳含量一般控制在0.30~0.50%。
淬火回火时,要求对工件的整个断面进行淬火,使工件获得以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火,得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。小厂不可能对每一个炉子进行金相分析,一般只进行硬度检测。这意味着淬火后的硬度必须达到材料的淬火硬度,回火后的硬度按图纸要求校核。
45钢调质
45钢是一种中碳结构钢,冷热加工性好,力学性能好,价格低廉,来源广泛,因此应用广泛。它最大的弱点是淬透性低、断面尺寸大、工件要求高。
45钢的淬火温度为A3+(30~50)℃。在实际操作中,一般取上限。较高的淬火温度可以加快工件的加热速度,减少表面氧化,提高工作效率。为了使工件的奥氏体均匀化,需要足够的保持时间。若实际装炉量较大,需适当延长保温时间。否则可能会因受热不均而导致硬度不足。但如果保温时间过长,还会出现粗大晶粒和严重的氧化脱碳,影响淬火质量。我们认为,如果炉负荷大于工艺文件的规定,加热保温时间需要延长1/5。
由于45钢淬透性低,应使用冷却速度快的10%盐水溶液。工件入水后应淬火,但不能冷。如果工件在盐水中冷却,可能会使工件破裂。这是由于工件冷却至约 180°C 时奥氏体迅速转变为马氏体所致。由过度的组织应力引起。因此,当淬火工件快速冷却至该温度区域时,应采用缓冷方式。由于出水温度难以控制,必须凭经验操作。当工件在水中的晃动停止后,可将出水口进行风冷(油冷效果更好)。此外,工件进水时应动而不静,应根据工件的几何形状有规律地移动。静态冷却介质和静态工件造成工件硬度不均、应力不均、变形大甚至开裂。
45钢调质件淬火后硬度应达到HRC56~59。大截面的可能性较低,但不能低于HRC48。否则,说明工件没有完全淬火,组织中可能出现索氏体甚至铁素体。组织,这种组织通过回火仍保留在基体中,未能达到调质的目的。
45钢淬火后的高温回火,加热温度通常为560~600℃,硬度要求为HRC22~34。因为调质的目的是为了获得综合的力学性能,所以硬度范围比较宽。但如果图纸有硬度要求,则必须根据图纸调整回火温度,以保证硬度。比如有些轴类零件要求强度高,所以硬度要求高;而有些带键槽的齿轮和轴类零件在调质后需要铣插,因此对硬度的要求较低。关于回火和保温时间,取决于工件的硬度要求和尺寸。我们认为回火后的硬度取决于回火温度,与回火时间关系不大,但一定要回通过。一般工件的回火保温时间都在1小时以上。
制造工艺