45鋼退火、正火與組織、性能之間的關(guān)系Ⅰ

Part.1

前言

同種材料可以具有不同的力學(xué)性能（強度、硬度、塑性及韌性），不同材料也可以具有相近的力學(xué)性能，這些都和鋼的熱處理有著密切關(guān)系。

鋼件通過熱處理獲得的組織，以達到要求的使用性能。熱處理是手段，獲得使用性能是目的，而組織是性能的基礎(chǔ)和保證。

現(xiàn)以45鋼為例，本期和大家分享45鋼退火、正火與組織、性能之間的關(guān)系。

Part.2

案例分析

案例1

材料名稱：45鋼

處理狀態(tài)：原材料（供應(yīng)狀態(tài)，熱軋）

侵蝕劑：4%硝酸酒精溶液

組織說明：φ13.2mm棒材橫截面顯微組織如圖1所示。圖中的白色鐵素體呈塊狀、網(wǎng)狀和針狀，珠光體呈細片層狀，硬度在18HRC左右，和正火后的硬度值相當。

圖145鋼棒材橫截面組織400X

供應(yīng)狀態(tài)的原材料是熱軋成形后在空氣中冷卻的，相當于正火，所以比退火的硬度高。但由于溫度較高，個別鐵素體呈針狀沿晶界析出并向晶內(nèi)延伸，形成魏氏組織。

魏氏組織的出現(xiàn)使鋼的沖擊韌性顯著降低并變脆，粗晶粒的鋼特別容易形成魏氏組織。要消除魏氏組織和粗大晶粒，須在淬火前進行正火處理，以細化晶粒、改善組織。

案例2

材料名稱：45鋼

處理狀態(tài)：原材料（供應(yīng)狀態(tài)，切割）

侵蝕劑：4%硝酸酒精溶液

圖245鋼原材料切割熱影響區(qū)組織全貌100X

組織說明：φ13.2mm的圓棒料在一般切割機上切割試樣后，由于未及時通水冷卻，形成的熱影響區(qū)橫截面的顯微組織如圖2所示。圖中左半部分為原始組織，右半部分為熱影響區(qū)組織。熱影響區(qū)的硬度變化范圍比較大，在25-40HRC之間。

圖345鋼原材料切割熱影響區(qū)組織400X

圖3所示為各區(qū)域的放大組織。其中圖3a為圖2（1）區(qū)的組織，圖中左半部分是原材料組織，為白狀鐵素體和細片狀珠光體，右半部分是切割熱影響區(qū)組織，為白色多角狀鐵素體、片狀珠光體和灰白色馬氏體及殘留奧氏體。

圖3b所示為圖2（2）區(qū)的組織，為晶界處白色未溶鐵素體、灰白色馬氏體和殘留奧氏體，以及細片狀珠光體。晶粒內(nèi)深色細片狀珠光體是在切割冷卻過程中新形成的過渡區(qū)顯微組織。

圖3c所示為圖2（3）區(qū)的組織，和欠熱淬火組織相似，晶界處為白色多角狀未溶鐵素體，還有灰白色馬氏體及殘留奧氏體，鐵素體邊界比較清晰。

圖4切割后試樣表面的顏色

切割試樣時，由于切割速度不同，進給量不同，加上未及時冷卻，在試樣表面留下了不同大小區(qū)域的寶石藍色氧化層，如圖4所示。

從圖中可以看出，熱影響區(qū)都存在于切割后期，材料越硬，切割越困難，熱影響區(qū)也越大。圖4中上面三個試樣是高碳高合金鋼，下面五個是45鋼。在熱處理前，試樣表面打磨得不夠che底，在觀察原材料顯微組織時，發(fā)現(xiàn)了不同的顯微組織。

切割試樣時，如果不及時冷卻，當切割速度由慢逐漸加快時，試樣和砂輪間的摩擦使試樣溫度很快升到Ac1-Ac3之間，再通水冷卻，就形成了類似欠熱淬火的組織。由于試樣表面不同區(qū)域的溫度高低不同，所以不同區(qū)域的顯微組織也有所不同。