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      眾所周知，金屬材料的力學(xué)性能主要是由其組織機(jī)結(jié)構(gòu)決定的，淬火后能否淬透，能否獲得馬氏體組織，是材料能否通過(guò)熱處理改變其力學(xué)性能的先決條件。鋼的淬透性是具體衡量獲得馬氏體組織能力的一個(gè)重要指標(biāo)，淬火后獲得淬硬層深度主要取決于鋼的淬透性，但也受其他因素影響，其中尺寸是重要因素之一。45 鋼在水中的臨界淬透直徑為15~23 mm。大截面的45 鋼的淬硬層深度問(wèn)題是熱處理技術(shù)人員最為關(guān)心的，因?yàn)樗P(guān)系到熱處理后的工件能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。所以，對(duì)大截面45 鋼進(jìn)行與生產(chǎn)實(shí)踐相一致的工況下淬硬層深度沿截面分布問(wèn)題進(jìn)行探索及工藝路線設(shè)計(jì)很有必要。

      1 實(shí)驗(yàn)方法

      實(shí)驗(yàn)時(shí)采用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行熱處理調(diào)質(zhì)處理的45 鋼， 其化學(xué)成分為：C 0.42%~0.50%、Si 0.17%~0.37%、Mn 0.50%~0.80%，S 0.040%，P 0.040%。試樣選用直徑分別為40 mm、60 mm 、80 mm、100 mm、120 mm、155 mm 的銷(xiāo)軸類(lèi)棒料，長(zhǎng)度均大于直徑的2.5倍，剝?nèi)? mm 厚的表皮后備用。試樣的淬火溫度為840 ℃，淬火介質(zhì)采用10﹪的鹽水，回火溫度選用200~600 ℃。熱處理后磨去表面氧化皮，以保證硬度測(cè)試的平衡性并消除表面脫碳對(duì)工件硬度的影響，每個(gè)試樣處理后，在其長(zhǎng)度二分之一處用砂輪機(jī)在水冷下剖開(kāi)，硬度沿同心圓測(cè)定，每個(gè)硬度值測(cè)定5~10個(gè)點(diǎn)以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

      2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及分析

      2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及分析

      通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出大截面45 鋼的淬硬層深度僅為1~5 mm， 除表層外， 大部分得不到馬氏體組織。因此，在高溫回火后僅僅是表層獲得具有良好的綜合力學(xué)性能的回火索氏體，而傳統(tǒng)的銷(xiāo)軸類(lèi)零件加工路線調(diào)質(zhì)處理安排在粗加工之前，按照工廠通常的調(diào)質(zhì)處理件的加工余量2.5 mm， 對(duì)于大截面45 鋼來(lái)說(shuō)， 經(jīng)粗加工后調(diào)質(zhì)處理的效果基本被消除。因此，對(duì)大截面銷(xiāo)軸類(lèi)零件，調(diào)質(zhì)處理工序應(yīng)安排在粗加工之后，否則達(dá)不到要求。

      2.2 用淬火加低溫回火替代調(diào)質(zhì)處理

      在工程機(jī)械中大量采用的大截面45 鋼銷(xiāo)軸類(lèi)零件，有的是將調(diào)質(zhì)處理作為最終熱處理，有的是把調(diào)質(zhì)處理作為預(yù)備熱處理，然后再進(jìn)行表面高頻淬火、中頻淬火。通過(guò)以上試驗(yàn)可知，在一定條件下可以用淬火加低溫回火代替上述熱處理工序，因?yàn)榇阌矊?00 ℃回火得到的是回火馬氏體組織，其硬度、強(qiáng)度、耐磨性均要比回火索氏體高許多，且表面還產(chǎn)生殘余應(yīng)力，提高了鋼的疲勞強(qiáng)度，這就相當(dāng)于表面淬火所得到的1~4 mm 的硬化層深度。此外，對(duì)于大截面工件來(lái)說(shuō)因淬透性的因素低溫回火的芯部性能與高溫回火相差不大，芯部性能在500℃以下沒(méi)什么變化，即低溫回火與高溫回火后的性能基本相同，還不至于增加回火脆性，影響其承受沖擊載荷的能力。應(yīng)該指出用淬火加低溫回火替代調(diào)質(zhì)處理僅適用加工余量不大的工件。

      2.3 用正火取代調(diào)質(zhì)處理作為預(yù)先熱處理

      直徑大于100 mm 大截面45 鋼軸類(lèi)零件的淬硬層深度僅為1~2 mm，除表層外，大部分得不到馬氏體組織。因此，在高溫回火后僅僅是表層獲得具有良好的綜合力學(xué)性能的回火索氏體，調(diào)質(zhì)處理的效果十分有限。對(duì)于直徑大于100 mm 的大截面軸。類(lèi)零件可以用正火取代調(diào)質(zhì)而作為高頻淬火、中頻淬火的前處理工序，這樣既可達(dá)到零件的使用要求，又可以降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率。

      3 結(jié)論

      綜上所述， 調(diào)質(zhì)處理后直接使用的大截面45鋼工件，若用淬火加低溫回火替代調(diào)質(zhì)處理，不但可提高鋼的硬度、強(qiáng)度、耐磨性，而且芯部具有一定的抵抗沖擊的能力，因而可提高零件質(zhì)量，使零件壽命延長(zhǎng)。對(duì)于直徑大于100mm的大截面軸類(lèi)零件可以用正火取代調(diào)質(zhì)而作為高頻淬火、中頻淬火的前處理工序。目前已經(jīng)對(duì)水泥機(jī)械、重型機(jī)械的銷(xiāo)軸類(lèi)零件用淬火加低溫回火替代調(diào)質(zhì)處理，經(jīng)過(guò)3年多的使用，完全能夠滿足使用要求，且大大降低了生產(chǎn)成本。