基于低保温淬火工艺下的45钢组织性能分析

　　钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上30～50℃，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺[1]。 淬火工艺在现代机械制造工业中得到广泛的应用，尤其是应用于汽车、飞机、火箭上的重要零部件一般都要经过淬火处理。为满足不同零件具体的个性技术要求，逐步发展了各种淬火工艺。如，按接受处理的部位，有整体、局部和表面淬火;按加热时相变是否完全有完全淬火和不完全淬火;按冷却时相变的内容有分级淬火、等温淬火[2]、亚温淬火[3]和欠速淬火等。淬火工艺过程包括加热、保温和冷却3个阶段。目前的淬火工艺都是将工件加热到本零件材质所需温度，并根据零件的厚度等保温一段时间，再进行所需要的冷却。

　　上述淬火工艺的保温过程需要消耗大量能源，而淬火开始时，加热炉及零件温度均处于较高温度，又没能充分利用能源，造成了大量能源的浪费。鉴于此，本文提出了无需高保温而自然降低温度的随炉保温的热处理工艺方法-低保温淬火。钢的低保温淬火是针对工业生产中所用低碳钢、中碳钢(亚共析钢)的热处理工艺。低保温淬火工艺的特征在于达到亚共析钢材料淬火的目标温度Ac3以上30～50℃后，不再进行保持恒定目标温度一段时间， 而是随着炉温自然冷却降低到亚共析钢的Ac1线开始进行所选择的冷却方式的淬火[4]。低保温淬火工艺能保证一般要求工件或钢材的硬度、强度、淬透性、耐磨性，以及工件核心部位的韧性和塑性，使零件具有较好的综合力学性能，由于减少了目标温度的恒温时间，既降低了晶粒粗大倾向，又使该工艺对于一般要求件能够节约能源，减少温室气体排放，提高企业经济效益及社会效率的良好效果。

　　1 低保温淬火工艺

　　试验选用准32mm的45钢棒料， 原始组织为热轧状态。锤头主要承受冲击载荷，要求有较高的冲击韧度和一定的抗磨损能力，锤头的几何尺寸如图1所示。

　　1.1 45钢低保温淬火工艺

　　首先将零件加热到830℃，随炉缓慢冷却到724℃左右，水冷。本工艺的核心是保温时间取消，随炉降温进行保温，减少了能源消耗。传统淬火工艺是达到830℃时保温24min。所用设备为SG2-3-12型坩埚电阻炉;洛氏硬度机;OLYMPUS2GX51型光学显微镜。

　　1.2 实验过程

　　锤头上刻上记号并用砂纸把锤头氧化物打磨掉，然后把试样放入炉中，加热到规定温度830℃，随电阻炉降温 7min 达到730℃后开始在钢盆中进行水淬，需垂直进入水面，并在水中均匀搅动，最后再打磨掉氧化物，进行如图2所示表面点的硬度测量，且同一点周围测3次并记录，再进行距锤头尾部20mm处横截面的硬度测量，以确定淬透性和各点的硬度具体值。A线与间隔1.25mm环心圆相交从表面到圆心共计8个同心圆，1到8点如图3所示：