45钢淬火裂纹分析及改进.pdf

制造术研究
2015年10月第5親
45钢淬火裂纹分析及改进
李亚红郑淑丽朱伟强雷超郭晓峰
(西安长峰机电研究所,西安710065)
摘要:分析了45钢出现淬火裂纹的问题,发现产生淬火裂纹的原因是由于处于45钢淬火
开裂的危险尺寸范围。通过工艺试验得到水淬2~4s油冷及770~775℃亚温淬火(水淬)的
热处理工艺方案,可有效避免45钢淬火开裂
关键词:45钢;淬火裂纹;水淬油冷;亚温淬火
Analysis and Improvement on Quenching Crack of 45 Steel
Li Yahong Zheng Shuli Zhu Weiqiang Lei Chao Guo Xiaofeng
Xi'an Changfeng Research Institute of Mechanism and Electricity, Xi' an 710065
Abstract: The quenching crack of 45 steel is analyzed and the quenching reason is the risk scope of quenching
crack of 45 steel. Through the process test, it is found that heat treatment process scheme of water(2-4s)o11
quenching and subcritical quenching at 770-775C can effectively avoid quenching crack of 45 steel
Key words: 45 steel; quenching crack; water-oil quenching; subcritical quenching
引言
(表1)、显微组织、工件形状、淬透性、加热设备、
冷却介质、操作过程等因素的影响,主要从45钢淬火
某发动机用沉头螺钉材料为直径师10mm的45钢,开裂的危险尺寸问题"?加以改进,提出解决淬火开
其生产工艺过程为:下料→热处理→数控车。热处理裂的有效方法。
工艺流程为:淬火:840℃×30min,20℃水中冷却;
回火:(430H10)℃出炉空冷。技术要求:HRC35~38。
淬火后发现工件开裂,报废率达到60%。裂纹如图1
所示,呈纵向分布,有2~4条裂纹,由工件表面裂至
淬火裂纹
心部,深度不等,裂纹长度10~50mm,不能满足生
图145钢常规淬火后的宏观裂纹
产要求。通过现场观察和认真分析,排除了化学成分
表145钢的化学成分(质量分数,
化学元素
C
M
C
P
测值
0.44
0.24
0.25
0.17
0.02
GnBT699-1999
0.42~0.50
0.17~0.37
0.50~0.80
0.035
2热处理工艺探索
火工艺方案见表2。低温回火参数为200℃x120min室
冷。水淬油冷的淬火工艺通过调整淬火时热应力和相
试验采用水淬油冷及亚温淬火炳种淬火工艺,每变应力的比例,使热应力大于相变应力,也就是利用
组选用6根长度100mm直径のl0mm的45钢凤棒,其淬在马氏体转变点先快冷后慢冷的工艺方法防止45钢
作者简介:李亚红(1982),硕士,材料学专业:研究方向:金属材料的热处理
收稿凵期:2015082
制造术研究
天制造杖术
淬火开裂。亚温淬火采用两相区淬火,通过调整两相会发生开裂。如果截面尺寸大于12m,所形成的拉
区铁素体的含量控制淬火开裂。
应力远离工件表面,不会造成工件的开裂。而45钢的
表2淬火工艺及淬火开裂情况统计表
Ms点为330℃,也就是在此温度下马氏体转变的速度
试验方案
工艺参数
缓慢,而采用水淬油冷的淬火工艺,就是利用水的冷
验件数开裂比例
840Cx30min油冷
却能力强于油的冷却能力,使工件在330C以上时的
840℃x3omin水淬2s/油冷
水中快速冷却,330℃以下时在油中缓慢冷却,但是
840℃x30min水淬3s/油冷
0。コ随着在水中冷却时间的延长,淬火开裂的倾向越来越
水淬油冷
6666
840℃x30min水淬4s/油冷
大。从试验可知,水冷4s是45钢淬火开裂的临界点
840℃×30min水淬5g/油冷
6
同时,由表2可知,采用亚温淬火后,在780℃开
840℃x30min水溶
裂率为339%0,而在770C、760℃和750℃淬火时,没有
780℃x3omin水淬
开裂。这是因为45钢的Ac1为725℃,Ac3为780℃?
770℃x30min水淬
6
0
亚温淬火
在780℃保温时,两相区(奥氏体+铁素体)中的铁素
760℃x30min水淬
0
750℃x30min水淬
6
体含量很少或已全部奥氏体化,水淬时过冷奥氏体快
速的转变为马氏体,导致开裂。而在770℃、760℃和
试验结果及分析
750℃的两相区淬火时,随着淬火温度的降低,两相
区中铁素体的含量増多,而铁素体具有较好的韧性和
3.1两种淬火方案对45钢淬火裂纹的影响
塑性,可大大减小45钢淬火开裂的倾向。
水溶油泠的六组试验结果如表2所示。从表2可3.2两种淬火方案对45钢淬火硬度的影响
知,随着在水中冷却时间的延长,工件出现裂纹的趋
工件低温回火后,在每一组试验中抽取3件工件
势増大,因此,控制淬火时工件在水中的冷却时间可从每件工件中部切取长度10mm的试样1件,在试样端
以有效地降低工件淬火开裂的机率。这是因为在淬火面打硬度,其硬度值如表3所示。
冷却时有两个温度范围:一个是淬火快冷的珠光体临
表3不同的热处理方案淬火硬度统计表
界区域和贝氏体临界区域,另ー个是产生淬火裂纹的
心部硬度(IRC)
危险区,即Ms点以下的区域。在临界区急冷,在危险
试验方案
工艺参数
使度范围
平均值
区慢冷,即采用先快后慢的冷却方式。相关文献研究
油冷
表明,45钢淬火危险尺寸为5~7mmリ,也有资料认为
840℃水淬2s/油冷
52.3~54.1
52.9
是8~12mm2,而本单位淬裂尺寸多发生在6~10mm
840℃水淬3s/油冷
57.1--57.7
574
水溶油冷
之问。因为淬火时,工件从高温急冷产生较大的热应
7.7
840℃水淬5s油冷
57.7--59.0
58.2
力,在工件表层形成残余压应力,有利于防止开裂
840℃水淬
57.7~58.9
58.6
而在危险区产生相变应力,在工件表面形成残余拉应
780℃水淬
57.1~-59.1
58.5
力,助长淬火裂纹的发生。因此,调节淬火时热应力
770℃水
50.5~51.7
和相变应力的比例,工件就不会产生淬火裂纹。当工
亚温淬火
760℃水