45鋼、40Cr鋼調(diào)質(zhì)熱處理新工藝研究

林琳+李蘭國

摘 要：文章首先針對45鋼、40Cr鋼調(diào)質(zhì)熱處理的環(huán)境條件進(jìn)行簡要介紹，以及應(yīng)用新工藝開展熱處理的過程。在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)論述45鋼、40Cr鋼調(diào)質(zhì)熱處理環(huán)節(jié)中應(yīng)用新工藝的效果，以及處理過程中需要注意的技術(shù)要點(diǎn)，幫助提升處理效果，為鋼材熱處理創(chuàng)造適合的工藝環(huán)境。

關(guān)鍵詞：熱處理；處理工藝；45鋼

一、45鋼、40Cr鋼調(diào)質(zhì)熱處理環(huán)境

熱處理任務(wù)進(jìn)行，首先要確保溫度，保持溫度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后處于恒定狀態(tài)，熱處理所應(yīng)用設(shè)備狀態(tài)在材料耐高溫程度上也要達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，從而全面提升最終的處理效果。為研究熱處理新工藝，本研究進(jìn)行了專業(yè)實(shí)驗，通過實(shí)驗進(jìn)行選擇20-80mm的45鋼與40Cr鋼材，原材料組織選擇熱軋?zhí)幚砉に噥磉M(jìn)行，原料鋼材所經(jīng)受的熱加工工藝是一致的，避免由于材料自身原因?qū)е伦罱K的熱處理效果不理想。鋼調(diào)質(zhì)熱處理選擇設(shè)備為新型的高溫箱式電子爐，并在設(shè)備上裝備了自動平衡記錄裝置，對鋼材在熱處理環(huán)境下發(fā)生的變化進(jìn)行全面記錄。實(shí)驗過程中需要將鋼材固定在設(shè)備裝置上，并通過拉伸的形式在熱環(huán)境中來回的淬火加熱，達(dá)到熱處理需要的標(biāo)準(zhǔn)，需要保持一段時間以便達(dá)到最佳熱處理效果。

二、45鋼、40Cr鋼調(diào)質(zhì)新工藝熱處理過程

將帶加熱處理的鋼材放置在實(shí)驗機(jī)械設(shè)備中，觀察機(jī)械設(shè)備的連接以及各項材料固定位置是否達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有關(guān)于圓棒形狀鋼材的拉伸活動，使熱處理實(shí)現(xiàn)部分能夠到達(dá)最佳的受熱效果。在加熱過程中，將溫度測量裝置接入到圓形材料的一端，隨著鋼材在熱處理環(huán)境中溫度不斷升高，自動測量儀器能夠顯示出動態(tài)測量效果，將所顯示得到的數(shù)據(jù)結(jié)果記錄在報表中，方便最終的數(shù)據(jù)審核研究。除需要導(dǎo)電的位置之外，其他部分需要使用防火材料來密封，避免出現(xiàn)熱量散失的情況。

電阻達(dá)到一定阻值后，溫度升高也十分明顯，并且能夠到達(dá)預(yù)期的設(shè)計分析效果。有關(guān)于當(dāng)前比較常見的熱處理問題，設(shè)計中更應(yīng)該考慮綜合因素，觀察是否在設(shè)計方案中出現(xiàn)不合理內(nèi)容。電阻升高中觀察阻值變化，要在電阻絲承受范圍內(nèi)進(jìn)行，以免超出安全范圍內(nèi)造成最終的元器件損壞。在熱處理環(huán)境下鋼材會發(fā)生性質(zhì)變化，經(jīng)過淬火處理變得更加堅韌，記錄溫度達(dá)到800℃以上需要保持停留20—30min。并逐漸升高溫度，觀察溫度變化與實(shí)際情況是否能夠保持一致，并通過溫度的逐漸升高來確定出最適合鋼材料熱處理的溫度標(biāo)準(zhǔn)。

在確定了45鋼、40Cr鋼中心與表面淬火溫度加熱時間差后，確定了90mln45鋼、40Cr鋼調(diào)質(zhì)熱處理新工藝，前者當(dāng)表面到820℃后再加熱約20rain（待中心部位到溫）就淬火，可縮短120min的保溫時間，其后回火保溫時間從90min縮短到60rnin。

三、測量過程應(yīng)用的方法

熱處理過程中鋼材的溫度是不斷變化的，測量過程中需要體現(xiàn)出這一變化，測量不僅僅是針對溫度升高情況來進(jìn)行，更需要對鋼材的軟硬度變化進(jìn)一步了解。將鋼材溫度變化與硬度變化結(jié)合分析，通過這種測量方法來幫助確定最合理的熱處理溫度與溫度保持時間。當(dāng)45鋼、40Cr鋼調(diào)質(zhì)熱處理過程中達(dá)到軟硬度標(biāo)準(zhǔn)，則可以進(jìn)行塑形處理，這一過程中測量是十分重要的，通過測量可以確定出適合的現(xiàn)場環(huán)境，接下來所開展的熱處理加工中也可以直接升高到這一溫度標(biāo)準(zhǔn)。測量控制的時間如果不精準(zhǔn)，會造成鋼材表面材料出現(xiàn)損壞，接下來的質(zhì)量安全控制也不能得到最佳效果。設(shè)計控制過程中需要重點(diǎn)觀察鋼材的變形情況，記錄不同熱處理時間狀態(tài)下的鋼材軟硬度變化情況，配合適合的技術(shù)方法來深入解決，從而達(dá)到約束控制效果。測量期間所應(yīng)用的鋼材材料變化，可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況來加以調(diào)整，確保關(guān)于鋼材的熱處理在使用效果上能夠與預(yù)期的目標(biāo)方案保持一致。

四、45鋼、40Cr鋼調(diào)質(zhì)熱處理新工藝效果分析

1、鋼材的組織變化

其傳統(tǒng)的燃燒加熱形式相比較，應(yīng)用電阻加熱的方法可以使鋼材處于受熱溫度環(huán)境下完成加工處理。采用45鋼、40Cr兩種鋼材，能夠更直觀的觀察到高溫環(huán)境下鋼鋼材的表面變化情況，以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織所產(chǎn)生的變化，電阻加熱僅升高鋼材所處環(huán)境下的溫度，并不會產(chǎn)生其他物質(zhì)，可以避免鋼材在高溫環(huán)境下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)組織變化。當(dāng)溫度升高至860℃時，材料在塑形硬度上已經(jīng)能夠達(dá)到預(yù)期效果，組織在熱環(huán)境下出現(xiàn)膨脹，但仍然排列有序，并沒有產(chǎn)生明顯的斷裂破損，剛材料塑形達(dá)到一定程度會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)組織改變，在電阻式加熱新工藝處理環(huán)境下，以及能夠達(dá)到預(yù)期使用效果，并且工程控制中也不容易產(chǎn)生質(zhì)量安全問題，從而達(dá)到最佳約束效果。由此可見結(jié)構(gòu)組織變化雖然與熱處理工藝選擇之間存在關(guān)聯(lián)，但應(yīng)用新型熱處理加工技術(shù)后，所開展的各項熱處理施工任務(wù)也能夠達(dá)到最佳效果，不會產(chǎn)生影響最終質(zhì)量安全的問題。

2、硬度變化

溫度上升至800℃前雖然也存在溫度變化，但并沒有達(dá)到預(yù)期效果，鋼材的硬度在逐漸降低。當(dāng)溫度升高并保持在800℃以上區(qū)域后，鋼材的硬度逐漸被消耗，在柔軟程度上已經(jīng)能夠達(dá)到預(yù)期效果，溫度保持恒定的25min時間內(nèi)，鋼材料硬度也發(fā)生了明顯改變，最終進(jìn)入到適合的范圍內(nèi)。硬度變化與時間以及溫度值均存在聯(lián)系，應(yīng)用新型技術(shù)方法后材料的硬度變化也逐漸進(jìn)入到適合的范圍內(nèi)，能夠達(dá)到處理需要的標(biāo)準(zhǔn)，對于硬度變化控制還需要考慮綜合因素，通過硬度控制來提升最終的設(shè)計效果。鋼材塑形階段硬度要有明顯降低，傳統(tǒng)熱處理工藝中很難在短時間內(nèi)升高至這一溫度，溫度保持過程中很容易出現(xiàn)損耗，并不能達(dá)到預(yù)期的溫度標(biāo)準(zhǔn)，自然在軟硬度調(diào)解中也難以控制。應(yīng)用電阻式熱處理方法解決了這一矛盾問題，使得鋼材熱塑性處理效果更理想。

3、摩擦磨損性能

摩擦模型性能是鋼材熱處理中需要重點(diǎn)考慮的因素，包括處理過程中可能會出現(xiàn)的表面損壞。經(jīng)過電子式加熱鋼材熱處理，由于鋼材料表面受熱更加均勻，受到均勻的摩擦力也不容易產(chǎn)生摩擦損害。經(jīng)過新型加工工藝熱處理得到的鋼材質(zhì)零部件，表面更加光滑平整，因摩擦等因素導(dǎo)致的損壞問題出現(xiàn)更少，有利于最終的控制效果提升。加工處理過程中也可以根據(jù)不同使用需求來對溫度以及加熱時間進(jìn)行調(diào)整，電子模塊通電后進(jìn)入到鋼材料熱處理狀態(tài)下，并且在智能控制系統(tǒng)的監(jiān)測下當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)期標(biāo)注，也能夠自動保持，避免由于溫度變化造成不合理的影響。摩擦磨損等問題在此環(huán)境中均達(dá)到最佳防控效果，為最終的材料使用提供安全保障。

結(jié)語：45鋼、40Cr鋼在達(dá)到淬火溫度后，不需保溫立即淬火，并經(jīng)回火處理的調(diào)質(zhì)熱處理新工藝，與傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)熱處理工藝相比，工件的綜合性能大體相當(dāng)，但大大縮短保溫時間，節(jié)約能源，降低成本，并且既保證了工件中心部位的韌性，又改善表面耐磨性，對廣大中小型有色金屬加工企業(yè)來說，是一種值得參考的調(diào)質(zhì)熱處理新工藝。

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