本發(fā)明涉及一種45鋼的熱處理方法，尤其涉及到45鋼危險(xiǎn)尺寸的熱處理方法。
背景技術(shù)：
45鋼是使用廣泛的一種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，通過調(diào)質(zhì)處理(淬火+高溫回火)后具有良好的綜合機(jī)械性能，但45鋼存在淬火危險(xiǎn)尺寸(Φ5mm～Φ12mm)，在淬火過程中容易發(fā)生開裂，導(dǎo)致工件報(bào)廢。目前普遍采用的45鋼淬火方法是在840℃～860℃室溫的水中淬火，生產(chǎn)中曾對(duì)50件尺寸為Φ10mm的冷拉圓鋼加熱到840℃水中(20℃)淬火，淬火后發(fā)現(xiàn)36件工件出現(xiàn)淬火裂紋，導(dǎo)致零件報(bào)廢。同時(shí)，對(duì)尺寸為Φ5mm及Φ12mm的冷拉圓鋼各取10件，在840℃水中(20℃)淬火，發(fā)現(xiàn)尺寸為Φ5mm的冷拉圓鋼淬裂3件，尺寸為Φ12mm的淬裂4件。生產(chǎn)中在淬火前進(jìn)行完全退火及循環(huán)正火、采用水淬油冷的雙液淬火技術(shù)代替單液水淬、采用高溫油淬代替常規(guī)的水淬等等，但這些方法有的不但增加了能耗還出現(xiàn)淬裂情況(完全退火、循環(huán)正火)，有的操作難度大、不易掌握(如水淬油冷的雙液淬火)，有的出現(xiàn)性能不滿足的情況(高溫油淬，只有碳含量大于0.48％時(shí)，高溫油淬后的硬度為HRC 32～35，經(jīng)510℃±10℃回火后硬度不滿足要求)等。因此，45鋼危險(xiǎn)尺寸淬火嚴(yán)重制約著熱處理生產(chǎn)，必須尋求一種操作簡(jiǎn)單，即能降低能耗，又能提產(chǎn)品性能的可靠熱處理方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種45鋼危險(xiǎn)尺寸零件的熱處理方法，操作簡(jiǎn)單，即能降低能耗，又能提高45鋼的產(chǎn)品性能。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：
(1)將45鋼危險(xiǎn)尺寸零件加熱到850℃±10℃，保溫30min±2min后，空冷至600℃±10℃，保溫60min±2min，空冷至室溫；
(2)將45鋼危險(xiǎn)尺寸零件加熱至770～775℃，水中淬火至室溫；
(3)在490℃～530℃下將45鋼危險(xiǎn)尺寸零件保溫60min±2min。
本發(fā)明的有益效果是：傳統(tǒng)的45鋼淬火溫度為840℃～860℃，即Ac3以上30℃～50℃，在此加熱溫度范圍45鋼處于完全奧氏體狀態(tài)，而本發(fā)明所提供的45鋼危險(xiǎn)尺寸零件淬火的方法是采用等溫正火加上亞溫淬火的方法，即采用等溫正火的方法使組織均勻化，形成細(xì)而均勻的鐵素體與珠光體組織，使晶粒度達(dá)到8級(jí)以上，而采用亞溫淬火是將45鋼加熱至鐵素體和奧氏體共存的兩相區(qū)(Ac1～Ac3)，保溫一定時(shí)間后進(jìn)行淬火的方法。它比傳統(tǒng)淬火溫度低，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度和回火脆性傾向，可獲得優(yōu)異的強(qiáng)韌性配合，其中未溶鐵素體對(duì)鋼韌性的提高貢獻(xiàn)很大，在淬火的高溫階段有利于減少熱應(yīng)力，在Ms點(diǎn)可有效釋放組織應(yīng)力，減小危險(xiǎn)尺寸范圍工件開裂傾向，從而防止開裂，同時(shí)，亞溫淬火在較低的溫度進(jìn)行，能夠降低能耗和成本。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。
本發(fā)明提供了45鋼危險(xiǎn)尺寸的熱處理工藝，包括以下步驟：
(1)等溫正火：加熱到850℃±10℃，保溫30min±2min后，空冷至600℃±10℃，保溫60min±2min，空冷至室溫；
(2)亞溫淬火：將等溫正火后的工件加熱至770～775℃，水中淬火至室溫；
(3)回火：490℃～530℃，保溫60min±2min。
本發(fā)明的試驗(yàn)結(jié)果及分析如下：
1.淬火方法對(duì)裂紋的影響
從表1可知，淬火方法不同，淬火后工件開裂的比例不同，采用油淬后工件沒有出現(xiàn)裂紋，這是因?yàn)橛偷睦鋮s能力較差，未能到馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)就已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織；而水淬油冷后有50％的工件開裂，就是利用水的冷卻能力強(qiáng)于油的冷卻能力，使工件在Ms點(diǎn)以上時(shí)的水中快速冷卻，在Ms點(diǎn)以下時(shí)在油中緩慢冷卻，但是隨著在水中冷卻時(shí)間的延長(zhǎng)，淬火開裂的傾向越來越大，因此，水淬油冷對(duì)操作人員的個(gè)人技能要求比較嚴(yán)格，不易操作。采用亞溫淬火后，只有在780℃時(shí)，工件出現(xiàn)開裂，因?yàn)?80℃是完全奧氏體化的臨界點(diǎn)，水淬時(shí)，兩相區(qū)(鐵素體+奧氏體)中的鐵素體含量極少或已全部奧氏體，過冷奧氏體快速轉(zhuǎn)化為馬氏體，導(dǎo)致淬火開裂。
2.淬火方法對(duì)硬度的影響
由表1可知，油淬后硬度偏低，未能完成馬氏體轉(zhuǎn)變；水淬油冷后硬度差異較大，因操作原因，導(dǎo)致工件在水中保留的時(shí)間不同，造成工件硬度差異較大。亞溫淬火后，硬度隨著淬火溫度的升高而升高，說明隨著淬火溫度的升高，組織中的鐵素體逐漸減少，馬氏體量逐漸增大。而采用等溫正火+亞溫淬火后，硬度分布更加均勻。在780℃到840℃淬火后，溫度對(duì)硬度的影響很小。
3.不同淬火方法后的組織形貌
油淬后工件的組織為較細(xì)小的珠光體組織；水淬油冷后的組織從馬氏體和鐵素體混合組織到基本上馬氏體；亞溫淬火的組織隨著淬火溫度的不同而不同，隨著溫度的升高，淬火組織中的鐵素體含量逐漸減少，馬氏體含量增加，在750℃淬火時(shí)，組織中存在較多的鐵素體，在780℃淬火時(shí)，組織中的鐵素體基本消失。等溫正火+亞溫淬火后的組織比亞溫淬火后的組織更加細(xì)小均勻。
通過以上熱處理試驗(yàn)方法，選定一種45鋼危險(xiǎn)尺寸零件亞溫淬火溫度為770～775℃，回火溫度為(510±10)℃，最終熱處理后硬度為HRC 28～32。
表1不同淬火方法后工件的開裂情況及硬度統(tǒng)計(jì)表