钢件为什么要调质处理?有什么效果?

           调质处理:淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能,材质得到很大程度的调整,其强度、塑性和韧性都较好,具有良好的综合机械性能。

    钢件为什么要调质处理?有什么效果?

          调质处理后得到回火索氏体。回火索氏体(tempered sorbite)是马氏体于回火时形成的,在光学金相显微镜下放大500~600倍以上才能分辨出来,其为铁素体基体内分布着碳化物(包括渗碳体)球粒的复合组织。它也是马氏体的一种回火组织,是铁素体与粒状碳化物的混合物。此时的铁素体已基本无碳的过饱和度,碳化物也为稳定型碳化物。常温下是一种平衡组织。

          调质钢有碳素调质钢和合金调质钢二大类,不管是碳钢还是合金钢,其含碳量控制比较严格。如果含碳量过高,调质后工件的强度虽高,但韧性不够,如含碳量过低,韧性提高而强度不足。为使调质件得到好的综合性能,一般含碳量控制在0.30~0.50%。

          调质淬火时,要求工件整个截面淬透,使工件得到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。小型工厂不可能每炉搞金相分析,一般只作硬度测试,这就是说,淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度,回火后硬度按图要求来检查。

          45钢是中碳结构钢,冷热加工性能都不错,机械性能较好,且价格低、来源广,所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低,截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。

          45钢淬火温度在A3+(30~50)℃,在实际操作中,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,且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化,就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大,就需适当延长保温时间。不然,可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长,也会也出现晶粒粗大,氧化脱碳严重的弊病,影响淬火质量。我们认为,如装炉量大于工艺文件的规定,加热保温时间需延长1/5。

          因为45钢淬透性低,故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后,应该淬透,但不是冷透,如果工件在盐水中冷透,就有可能使工件开裂,这是因为当工件冷却到180℃左右时,奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此,当淬火工件快冷到该温度区域,就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握,须凭经验操作,当水中的工件抖动停止,即可出水空冷(如能油冷更好)。另外,工件入水宜动不宜静,应按照工件的几何形状,作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件,导致硬度不均匀,应力不均匀而使工件变形大,甚至开裂。

          45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59,截面大的可能性低些,但不能低于HRC48,不然,就说明工件未得到完全淬火,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,仍然保留在基体中,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℃,硬度要求为HRC22~34。因为调质的目的是得到综合机械性能,所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的,就要按图纸要求调整回火温度,以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高,硬度要求就高;而有些齿轮、带键槽的轴类零件,因调质后还要进行铣、插加工,硬度要求就低些。关于回火保温时间,视硬度要求和工件大小而定,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,但必须回透,一般工件回火保温时间总在一小时以上。

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