中碳钢顶端淬火的梯度组织的测量研究(2)

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3 实验结果讨论与分析 15

3.1 硬度实验 15

3.1.1 终淬温度850℃ 15

3.1.2 终淬温度780℃ 15

3.1.3 终淬温度760℃ 16

3.1.4 终淬温度740℃ 17

3.1.5 不同终淬温度的硬度对比 17

3.1.6 850℃端淬+600℃回火 18

3.1.7 相同硬度的不同工艺 19

3.2 金相实验 19

3.2.1 终淬温度850℃ 20

3.2.2 终淬温度760℃ 20

3.2.3 终淬温度740℃ 21

3.2.4 850℃端淬+600℃回火 22

3.3 比容差法 23

3.3.1 终淬温度850℃ 23

3.3.2 终淬温度780℃ 25

3.3.3 终淬温度740℃ 26

3.3.4 不同终淬温度的相对体积差对比 27

3.3.5 相同相对体积差的不同工艺 28

3.4 45#钢热处理尺寸变化 29

4 结论 31

致谢 32

参考文献 33

1 绪论

1.1 45#钢的简介

45#钢的含碳量是0.42-0.50%，硅含量为0.17-0.37%，锰含量0.50-0.80%，铬含量<=0.25%，镍含量<=0.30%，铜含量<=0.25%，磷含量<=0.035，硫含量<=0.035。抗拉强度Mpa600，屈服强度Mpa355，伸长率16%。45#钢性价比较高，是一种优质碳素结构用钢，加工性能较好，综合机械性能较好，因此使用范围较为广泛。45#钢是中碳钢，表面硬度低，不耐磨并且容易进行切削加工，经常用来制作模具中的模板、导柱等，还经常用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件。但是机加工前必须预先经过热处理。45#钢可制造强度要求较高的零件，如曲轴、轴、活塞销、工夹具等零件。这些零件的制造要求大多是零件表面的高硬度性、高耐磨性，而心部具有高强度和高韧性，调质后进行高频或火焰表面淬火等。45#钢经低温球化退火后，它可冷挤压为成形零件，如球头销、推力杆等。45#钢是轴类零件的常用材料，淬火后表面硬度可达45～52HRC它价格便宜，经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能。45#钢还广泛用于机械制造等，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45#钢可以淬硬至HRC42-46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45#钢优越的机械性能，常将45#钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。

45#钢是一种中碳钢，中碳钢[1]是碳含量为0.25％～0.65％的碳素钢。它包括大部分优质碳素结构钢和一部分普通碳素结构钢。此类钢大多用于制作各种机械零件，有的用于制作工程结构件。中碳钢属于亚共析钢[8]，其退火组织为珠光体和铁素体。随着钢中碳含量增加，组织中珠光体数量增加，而铁素体数量减少。碳含量大于0.40％的钢淬火组织为马氏体；碳含量大于0.40％时，除了马氏体外还有少量残留奥氏体，残留奥氏体数量随着钢中碳含量的增加而增加。中碳钢的最终热处理方式有调质、淬火后低温回火、高频淬火后低温回火、等温淬火和淬火后中温回火。（1）调质。组织为回火索氏体。这种组织具有良好的综合力学性能，强度较高，塑性和韧性良好。调质用钢要具有良好的淬透性，以保证调质件整个截面上组织和性能均匀。与合金钢相比，碳素钢的淬透性较差，所以只适于截面尺寸不大的中碳钢零件进行调质处理。（2）淬火后低温回火。组织为回火马氏体，这种组织具有很高的强度和适当的塑性和韧性。（3）高频淬火后低温回火。高频淬火层组织为极细的隐针马氏体，低温回火后得到回火马氏体，经这种处理可以得到与渗碳处理类似的效果。高频淬火前一般进行调质或正火。所以高频淬火和回火后，零件心部强度较高，塑性和韧性良好，而其表层硬度高，耐磨性好。另外，高频淬火件表层产生压应力，其疲劳极限高，使用寿命长。（4）等温淬火。组织为贝氏体，这种组织具有较高的强度和良好的塑性和韧性。（5）淬火后中温回火。组织为回火索氏体[2]。