基本热处理对45钢组织和性能影响
45钢普通热处理组织与性能研究
龙源期刊网
45钢普通热处理组织与性能研究
作者：刘孜文
来源：《商品与质量·学术观察》2013年第02期
摘要：对45钢进行淬火实验，对实验数据进行分析整理，通过控制变量的方法进行了简单的实验结果分析。
我们得知随着45钢热处理方式的不同，热处理后的组织和性能具有很大的差异，我们将更加具体的研究其不同热处理后组织性能差异的原因。
关键字：45钢热处理淬火
本次实验拟采用7个45钢样，所有试样都需要在930℃保温30分钟后进行退火处理，其中一个作为对比试样，其余6个分别在750℃、840℃、930℃的温度下保温20min后进行水淬、油淬处理，并打磨试样，通过金相组织观察比较不同热处理工艺对45钢组织性能的影响。
并结合硬度实验来获取45钢的相关性能。
从而通过热处理工艺改变金属组织结构，达到控制金属性能的目的。
毕业论文(设计)45钢热处理工艺及组织性能研究
诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名：年月日毕业设计任务书设计题目：45钢热处理工艺及组织性能研究系部：机械工程系专业：材料成型及控制工程学号：1120181 19 学生：指导教师（含职称）：（副教授）1．课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，运用所学过的金属学及热处理等专业知识，了解45钢的概况；熟悉45钢的热处理工艺方法；认识45钢热处理前后金相组织；找出热处理对45钢组织和力学性能的影响规律，为优化热处理工艺提高零件质量提供一定的理论依据。
2．主要任务（1）制定45钢热处理工艺，进行热处理实验。
（2）制备金相试样，观察分析45钢热处理前后的显微组织。
（3）测定45钢热处理前后力学性能，包括拉伸性能、硬度、冲击韧性等。
（4）分析热处理工艺、组织结构与力学性能之间的关系。
（5）撰写毕业论文。
结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；格式符合太原工业学院学位论文格式的统一要求。
3．主要参考资料[1] 赵琳.45钢热处理工艺及其组织性能[J]. 机械工程与自动化，2012，（05）：203-204.[2] 李文学，李国成，李忠民，等.45钢热处理工艺和化学成分与性能之间关系分析[J]. 物理测试，1996，（05）：12-14.[3] 崔忠圻，覃耀春.金属学与热处理[M]. 北京，机械工业出版社，2007：230-308 4．进度安排审核人：2014 年12 月15日45钢热处理工艺及组织性能研究摘要：本次实验通过不同的热处理工艺研究了45钢的组织性能。
本次实验的热处理工艺从两方面进行对比分析：一方面，在相同加热温度并且在不同冷却条件下对45钢调质处理组织性能的影响。
另一方面，在相同加热温度并且在不同保温时间对45钢调质处理组织性能的影响。
即在普通调质工艺的基础上，采用零保温淬火的新工艺。
基于热处理对45钢组织和性能的影响
基于热处理对45钢组织和性能的影响热处理是一种常见的金属加工方法，它通过在一定温度范围内加热和冷却材料，从而改变材料的组织和性能。
对于45钢这种低合金钢材，热处理可以显著改善材料的强度、硬度和韧性等性能，从而使其适用于不同的工程应用。
首先，热处理对45钢的组织有着重要的影响。
45钢在正常状态下的组织主要为珠光体和少量的渗碳体。
经过热处理，可以通过加热至一定温度再快速冷却来改变材料的组织结构。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火等。
退火是将45钢加热至高温，然后缓慢冷却，从而使组织转变为软化的珠光体。
这种组织具有优异的延展性和韧性，适用于需要高塑性和可变形性能的应用，例如冲压加工和焊接。
正火是将45钢加热至临界温度，然后迅速冷却，使组织转变为硬质和脆性的马氏体。
这种组织在硬度和强度方面具有很高的水平，适用于需要抗磨、抗压和切削性能的应用，如刀具和机械零件。
淬火是将45钢加热至临界温度，然后迅速冷却到室温，使组织转变为马氏体。
这种组织在硬度、强度和耐磨性方面具有优势，但也具有较高的脆性。
淬火适用于需要高硬度和耐磨性的工具和表面处理材料。
回火是在淬火后，将45钢再次加热至较低的温度，然后缓慢冷却，以减轻淬火过程中产生的内应力和脆性。
回火后，组织将发生转变，马氏体中的碳化物将分解成细小的颗粒，并与残留的马氏体结合，从而提高材料的韧性和可靠性。
除了对组织的影响外，热处理还可以显著改善45钢的性能。
通过热处理，可以提高45钢的强度、硬度和韧性。
正火和淬火可以显著提高45钢的硬度和强度，而回火可以提高45钢的韧性和可靠性。
此外，热处理还可以改善45钢的耐蚀性能。
热处理过程中，材料表面会形成一层氧化层，从而减少与外界氧气、水分和其他腐蚀介质的接触，提高材料的耐腐蚀性能。
总之，热处理对45钢的组织和性能具有显著的影响。
通过合理选择和控制热处理参数，可以得到满足不同工程应用要求的材料性能。
热处理是一种重要的金属加工方法，可以广泛应用于钢材和其他金属材料的制造和加工过程中，从而提高材料的性能和可靠性。
淬火温度对45#钢组织和性能的影响
研究淬火温度对45#钢组织和性能的影响一、概述：45号钢心部韧性虽好，却存在表面硬度低的问题，不耐磨。
45号钢的奥氏体稳定性差，加热后需快速淬火冷却，才能获得高硬度的马氏体组织。
本次实验探索淬火温度对45号钢组织和性能的影响，研究45号钢最佳淬火温度范围以及热处理工艺。
一、实验目的主要研究淬火温度对45#钢组织和性能的影响二、实验用材及仪器设备直径10mm45钢试10个，加热炉，金相预磨机，HRC硬度计，24ml酒精，1ml硝酸，砂纸烧杯若干三、实验方法淬火工艺：取10个试样，2个保持原状，另外8个分别即温加热到840、860、880、900,加热时间25min，保温30min，取出水冷淬火。
进行磨样，硝酸酒精腐蚀并在显微镜下观察。
四、实验过程1.加热试样，完成45钢的加热过程。
工艺曲线如下图，炉子升温到设定温度，即放入2个试样，加热5min，保温25min。
然后拿出来快速水浴淬火并贴好标签。
如此完成10个试样的热处理工作。
淬火工艺曲线2.磨样和腐蚀磨样用实验室砂纸磨，机械磨样。
从磨样工序，400—1000—1500—2000—2500—抛光。
试样呈现晶面效果。
接着以体积比酒精：硝酸=24:1配制腐蚀液，对磨样后的试样进行腐蚀。
3．拿腐蚀好的试样到显微镜下观测并摄影。
在显微镜下可明显观测到板条状的马氏体组织，并且可以看到晶界。
4.硬度HRC测试结果温度硬度840未淬火840 860 880 9001 8.8 93.4 27 9.2 17.72 10.3 91.5 23 9.3 203 13.5 90 20.3 10 21五、分析与思考马氏体硬度不足，猜测淬火试样组织可能是珠光体+铁素体。
推测有以下几种可能：1.硬度机有问题3．加热时脱碳3．未达到奥氏体化便淬火4．保温时间过长，钢过热5．从炉子拿出到淬火过程中，速度慢，试样迅速降温A 原样B 淬火温度840度C 淬火温度860度45#钢水浴淬火后的显微摄影D 淬火温度880度F 淬火温度900 度。
钢的热处理及其对组织和性能的影响
钢的热处理及其对组织和性能的影响一、实验目的1．熟悉钢的几种基本热处理操作（退火、正火、淬火及回火）；2．研究加热温度、冷却速度及回火温度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响；3．观察和研究碳素钢经不同形式热处理后显微组织的特点；4．了解材料硬度的测定方法，学会正确使用硬度计。
二、实验概述钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。
普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。
加热温度、保温时间和冷却方式是热处理最重要的三个基本工艺因素。
正确合理选择这三者的工艺规范，是热处理质量的基本保证。
1.加热温度选择（1）退火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(20～30)℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至A C1＋(20～30)℃（球化退火），目的是得到球化体组织，降低硬度，改善高碳钢的切削性能，同时为最终热处理做好组织准备。
（2）正火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；过共析钢加热至A Cm＋(30～50)℃，即加热到奥氏体单相区。
退火和正火加热温度范围选择见图3-1。
图1 退火和正火的加热温度范围图2 淬火的加热温度范围（3）淬火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；共析钢和过共析钢则加热至A C1＋(30～50)℃，加热温度范围选择见图3-2。
淬火按加热温度可分为两种：加热温度高于A C3时的淬火为完全淬火；加热温度在A C1和A C3（亚共析钢）或A C1和A CCm（过共析钢）之间是不完全淬火。
在完全淬火时，钢的淬火组织主要是由马氏体组成；在不完全淬火时亚共析钢得到马氏体和铁素体组成的组织，过共析钢得到马氏体和渗碳体的组织。
亚共析钢用不完全淬火是不正常的，因为这样不能达到最高硬度。
而过共析钢采用不完全淬火则是正常的，这样可使钢获得最高的硬度和耐磨性。
在适宜的加热温度下，淬火后得到的马氏体呈细小的针状；若加热温度过高，其形成粗针状马氏体，使材料变脆甚至可能在钢中出现裂纹。
45钢做轴的热处理要求
45钢做轴的热处理要求热处理是通过改变材料的组织结构和性能来达到一定的技术要求的一种热加工过程。
45钢是一种常用的碳素结构钢，广泛应用于机械制造领域。
在制造轴类零件时，经常需要对45钢进行热处理，以提高其力学性能和使用寿命。
本文将介绍以45钢做轴的热处理要求。
热处理的主要目的是通过控制加热、保温和冷却过程，调整材料的组织结构，使其达到所需的性能指标。
对于45钢轴件的热处理，主要包括退火、正火和淬火等工艺。
1. 退火处理：退火是将已经加工变形的材料重新加热到一定温度，保持一定时间后慢速冷却的过程。
对于45钢轴件而言，退火处理主要是为了消除内部应力，改善其塑性和加工性能。
退火温度通常在780℃-820℃之间，保温时间根据轴件的尺寸和要求而定，一般为1-2小时。
随后，通过慢速冷却，使材料逐渐回复到室温。
退火处理后的45钢轴件组织结构均匀细腻，具有较好的塑性和韧性。
2. 正火处理：正火是将加热至适当温度的材料，在空气中冷却的热处理工艺。
对于45钢轴件而言，正火处理的目的是提高其硬度和强度。
正火温度通常在850℃-880℃之间，保温时间根据轴件的尺寸和要求而定，一般为1小时左右。
随后，将材料从炉中取出，迅速放入水或油中冷却。
正火处理后的45钢轴件组织结构较为均匀，硬度和强度有所提高。
3. 淬火处理：淬火是将已经加热至适当温度的材料迅速冷却的热处理工艺。
对于45钢轴件而言，淬火处理主要是通过快速冷却，使其表面形成硬而脆的马氏体组织，以提高轴件的硬度和耐磨性。
淬火温度通常在800℃-850℃之间，保温时间根据轴件的尺寸和要求而定，一般为10-30分钟。
随后，将材料迅速放入水或油中冷却。
淬火处理后的45钢轴件表面硬度高，但由于内部应力较大，容易产生开裂。
在进行热处理时，还需要注意以下几个问题：1. 加热温度和保温时间的选择应根据轴件的尺寸和要求进行合理设计，确保材料达到所需的组织结构和性能。
2. 冷却介质的选择也非常重要。
45钢热处理工艺
45钢热处理工艺45钢是一种常用的材料，它的特点是高强度、高硬度和良好的抗冲击性。
由于45钢的这些特性，它被广泛应用于军事、航空、船舶、机械制造等行业。
45钢的热处理工艺是改变45钢组织结构和性能，增加强度，改善硬度，提高耐腐蚀性和抗冲击性的一种技术。
45钢热处理的一般过程是：将45钢用热处理设备加热到一定温度，然后将它放入纯净的精炼矿物油中保温，维持一定的时间，然后冷却，最后洗涤干净。
45钢热处理所获得的组织和性能及其也有很大的不同。
根据所采用的工艺方法和条件，45钢热处理可以分为一种典型的热处理方法，即等温回火（TMCP）和正火（TQT）。
TMCP也称为高速退火，是一种在极低温度下回火的方法，它可以有效地改善45钢的抗冲击性，耐腐蚀性和硬度。
正火是一种把45钢空气中的瞬时加热到一定温度的方法，它增加45钢的抗冲击性和硬度。
另外，45钢的热处理还可以通过填充非晶形成物来改善其性能，从而增加其强度。
这种工艺称为淬火填充。
它将高硬度物质填充到45钢中，从而改变它的组织和性能。
45钢热处理工艺是一种重要的技术，它可以有效地改善45钢的组织结构和性能，从而延长其寿命，提高其使用效率。
尽管45钢热处理工艺具有许多优势，但也存在一定的局限性，如温度控制不准确、温度记录不准确、控制参数不够严格等。
因此，在实施45钢热处理工艺过程中，应严格控制各项技术参数，确保热处理工艺的准确性和可靠性。
综上所述，45钢热处理工艺是一种重要的技术，可以改善45钢的组织结构和性能，有效提高45钢的使用效率和寿命。
但是，在实施45钢热处理工艺的过程中，应当严格控制各项技术参数，以保证热处理工艺的准确性。
45钢热处理工艺及其组织性能
第５期（总第１７４期）２０１２年１０月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５Ｏｃｔ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０５－０２０３－０２４５钢热处理工艺及其组织性能赵 琳（山西省机电设计研究院，山西 太原 ０３０００９）摘要：通过对４５钢进行正火、淬火、中温回火等热处理工艺后，能显著提高４５钢的综合力学性能和切削加工性能，使其具有较高的弹性极限和韧性，使它的芯部强韧性及表面硬度都有所提高，大大降低了生产成本。
关键词：热处理工艺；４５钢；组织性能中图分类号：ＴＧ１６１ 文献标识码：Ｂ收稿日期：２０１２－０４－１３；修回日期：２０１２－０４－２５作者简介：赵琳（１９７６－），女，山西和顺人，工程师，本科，主要从事热处理工作。
１ 概述４５钢性价比较高，是一种优质碳素结构用钢，因此使用范围较为广泛。
４５钢的硬度不是很高并且容易进行切削加工，经常用来制作模具中的模板、导柱等，但是机加工前必须预先经过热处理。
轴类零件也常选用４５钢，但是要通过表面淬火，如高频淬火或者是直接淬火（淬火后表面硬度可达４５ＨＲＣ～５２ＨＲＣ），以获得需要的表面硬度、强度和韧性等综合机械性能。
２ ４５钢的化学成分及临界温度４５钢的化学成分及临界温度工艺参数见表１。
表１ ４５钢的化学成分及临界温度化学成分（％）临界温度（℃）Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｎｉ Ｃｒ Ｃｕ Ａｃ１Ａｃ３Ａｒ３Ａｒ１０．４２～０．５０ ０．１７～０．３７ ０．５０～０．８０ ０．０３５ ０．０３５ ０．２５ ０．２５ ０．２５ ７２４ ７８０ ７５１ ６８２３ ４５钢的性质４５钢的硬度较低，强度较高，塑性和韧性尚好，切削加工性能较好，除了用来做模具的模板、导柱外，还经常用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件。
综合机械性能较好是４５钢的特性，４５钢是中碳钢，表面硬度低，不耐磨。
如果需要较高的表面硬度，可以对４５钢进行调质和表面淬火来使工件的表面硬度得到提高，对心部强度要求不高的表面淬火零件常见的有曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基本热处理对45钢组织和性能影响
作者：学号：班级：材料成型6班
小组成员：
关键词
45钢、热处理、组织、性能、正火、淬火、回火。
摘要
热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。
热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能和工艺性能。
钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却，使得钢的组织和性能发生改变。
45钢经过热处理后组织、性能也会发生显著变化。
在热处理操作中，加热温度、保温时间和冷却方法是最重要的三个基本工艺因素，正确选择规范，是保证工件获得合格性能的关键。
本文将介绍本次45热处理过程、问题分析和结果。
通过45钢基本热处理结果来验证热处理给45钢的组织和性能的影响。
同时着重介绍45钢的水淬（860℃）和中温回火（400℃）。
一、式样
二、处理工艺选择
860℃加热保温15min，直接在水中冷却至室温，然后中温400℃回火1h。
三、实验原理
所谓淬火就是将钢加热到 Ac3（亚共析钢）或Ac1 (过共析钢)以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中（ V冷应大于V临），以获得马氏体组织。
碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。
为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和
冷却速度。
（1）淬火温度的选择
选定正确的加热温度是保证淬火
质量的重要环节。
淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据
相图确定（如图4所示）。
对亚共析钢，其加热温度为A c3＋30～50℃，若加热温度不足（低于A c3），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。
对过共析钢，加热温度为A c1＋30～50℃，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。
后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。
（2）保温时间的确定
淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的
总和。
加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关，一般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所示。
表1 碳钢在箱式电炉中保温时间的确定
（3）冷却速度的影响
冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢
淬火后的组织和性能。
冷却时应使冷却速度
大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；
在这个
前提下又应尽量缓慢冷却，以减少钢中的内
应力，防止变形和开裂。
为此，可根据C曲
线图（如图2所示），使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围（650～550℃）进行快冷（即与C曲线的“鼻尖”相切），而在较低温度（300～100℃）时冷却速度则尽可能小些。
为了保证淬火效果,应选用合适的冷却方法（如双液淬火、分级淬火等)。
不同的冷却介质在不同的温度范围内的冷却速度有所差别。
各种冷却介质的特性见表2。
表2 几种常用淬火介质的冷却能力
根据上述过程，本次45钢淬火温度选择860℃，冷却介质选择水（温度在20℃左右）。
（5）45钢淬火组织
图号：45-01
腐蚀剂：4%硝酸酒精
处理：860℃加热保温后
淬火
组织：马氏体组织
光学放大倍数：400x
图号：45-02
腐蚀剂：4%硝酸酒精
处理：860℃加热保
温直接在柴油淬火
组织：基体为中碳马
氏体、少量残余奥氏
体
光学放大倍数：400x
（6）回火温度选择
钢经淬火后得到的马氏体组织质硬而脆，并且工件内部存在很大的内应力，如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂；一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化而失去精度，甚至开裂。
因此淬火钢必须进行回火处理。
表3 为45钢淬火后经不同温度回火后的组织及性能
本次试验中本人选用400度中温回火
四、试验设备
1.箱式电阻炉及控温仪表；
2.洛氏硬度机；
3.冷却剂：水；
4.式样：45钢；
5.打磨机、抛光机、砂纸、金相显微镜。
五、结果及分析
（1）观察组织
图号：45-01
腐蚀剂：4%硝酸酒精
处理：860℃加热保温
后淬火
组织：马氏体组织
光学放大倍数：400x
860℃淬火组织
图号：45-03
腐蚀剂：4%硝酸酒精
处理：860℃淬火后
400℃回火
组织：回火屈氏体
光学放大倍数：400x 中温400℃回火
遇到的问题：
在淬火过程中，淬火后的组织中出现了块状铁素体组织，附金相照片如下：
经反复试验排除了加热温度不够和保温时间不足等原因。
最后分析认为，出现此种情况可能由冷却速度不够造成，原因可能有：1.从炉中取出样品放入水中动作较慢，入水时样品温度下降；2.冷却水温度较高，冷却能力明显下降（参见表2）。
3.样品在水中冷却时未进行搅动。
改正以上几点后重新试验问题得以解决。
（2）打硬度
硬度 次数
根据图表得到硬度在41HRC 左右
六、实验结论
通过本次实验，有效地学习了钢基本热处理工艺过程和观察金相方法等，将知识与实践紧密结，增加了个人实践能力。
同时通过对45钢淬火和回火组织的观察与分析以及硬度测试，进一步认识了热处理工艺对刚材料的组织和性能的影响。
此外，学会了一些仪器的调试和使用方法，大大的方便了我们的学习和以后的工作。
我们该了解到热处理工艺过程的设计要根据我们所要得到的材料组织和性能以及设备、经济条件等进行。
致谢：
感谢在实验中指导老师给予的悉心指导，尤其是对综合实验思想的启发给予了很大的支持和帮助，感谢本实验小组成员在实验过程中团结协作，共同出力，互相帮助
参考文献：
1.[2011] 长安大学材料学院材料成型与控制工程专业《综合实验》指导书
张翔
2.[1990]金属热加工工艺李林章、柏思森陕西省人民教育出版社。