45钢制零件在生产过程中的开裂与断裂研究

邱徐斌

摘 要：通过分析冶金质量和钢的成分，分析45钢制零件在生产过程中开裂和断裂的原因，并提出相应的解决方案，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：45钢制零件；开裂；断裂；冶金质量

中图分类号：TG156.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.21.097

在各类机械产品中，45钢的性价比最高，在生产活动中被广泛应用，但是，在45钢制品的生产过程中，常常会出现开裂和断裂的问题，尤其是在热处理的过程中，常常会出现零件报废的情况，对操作人员的安全构成了一定的威胁。因此，分析45钢制零件在生产中开裂和断裂的原因是非常重要的。

1 钢中夹杂物

在生产过程中，检查钢材时，通常不会采取全部检查的方式，所以，还是会存在钢材漏检的问题。当钢中有一定的杂物，就影响钢的纯度。如果零件中夹杂这些杂物，在加工的过程中，钢材会因为受到很大的压力而开裂，或者在对零件进行热处理的过程中，受热应力的影响，会在杂物周围形成比较集中的应力。在材料加工的过程中，如果再施加较大的压力，就会导致零部件开裂。钢中的杂物越多，裂的问题就越明显。例如，在加工拖拉机的零部件时，在精磨的过程中会出现大量的断裂问题。为了防止钢材制品在加工的过程中出现开裂和断裂的问题，在制品加工前，应该认真检查原材料，评价钢材中杂物的状态和级别。

2 钢的实际成分和淬火的加热温度

在确定钢制品的淬火温度时，首先要测试钢材，要分析AC3。AC3的温度与材料的化学性质有很大的联系，所以，当钢的化学成分变化后，AC3的性质也会发生变化。在使用碳钢时，如果不分析微量元素对其性质产生的影响，仅仅按照常规元素分析，就会产生一定偏差，因为AC3会随着碳元素含量的上升而下降。碳钢中AC3与碳含量的关系如图1所示。

3 零件截面尺寸

45钢零件在淬火过程中开裂与材料的构成有很大的关系，而且淬火工艺也会影响钢制品的质量，导致其开裂。另外，零件的截面尺寸也与钢制品的开裂程度有很大的关系。但是，在生产钢制品的过程中，这一因素并没有引起相关人员的高度重视。采用常规工艺加工45钢时，当零部件的直径小于8 mm时，零部件开裂的可能性比较大；当零部件的直径小于7 mm时，产生裂纹的可能性最大。

在淬火工艺中，首先加工零部件的表面，如果零部件的冷却速度达到了临界值，表面会产生热胀冷缩，导致零部件的表面积增加，零部件的表面承受很大的应力。但是，随着淬火工艺的进展，零部件表面的温度会降低，会收缩。这时，零部件的内部受到的应力会比较大。当零部件表面和内部受到的应力在短时间内发生很大的变化后，就会产生拉应力，导致零部件开裂。如果零部件的截面尺寸小于8 mm，产生开裂的可能性最大。这是因为，如果零部件的直径小于4 mm，那么，由于截面的面积比较小，在零部件的内部和外部不会产生较大的温度差，在淬火工艺后不会产生较大的拉应力，所以，开裂情况不会特别严重。如果零部件的直径大于8 mm，那么，起拉力峰值已经离开表面，也不会导致材料内部和表面的拉应力发生太大的变化。

4 机械加工损伤与设计缺陷

在加工零部件的过程中，如果加工工艺存在缺陷，就会导致45钢制品受到较高的温度而开裂。零件在进行热处理前，首先要完成粗加工，在零件的表面形成一个很大的刀痕，这就导致零件的表面产生塑性变形。如果存在较大的残余应力，在刀痕中就会形成集中的应力。尤其是在热处理的过程中，大量的机械残留应力会停留在刀痕处，在生产45钢制轴类零件时，开裂问题出现在应力比较集中的部位。因此，在粗加工时，要尽量减小刀痕，防止大型的刀具损伤工件的表面。

在设计零件的过程中，如果不能合理处理截面的过渡部分，就会导致各类尺寸的差异，使这些部分在热处理的过程中应力过于集中。因此，在设计45钢零件时，其结构和形状不能过于复杂，而且要确保截面的均匀，防止截面出现大量的凹凸性框。在加工螺纹等零件时，要尽量防止各类尖锐棱角的出现。

5 综合因素作用

在生产45钢制零件时，如果仅仅是单一因素导致零件开裂，开裂情况不会特别严重；如果各类因素集中，就会导致45钢制零件断裂。但是，这些情况不能全部被考虑，甚至零件断裂后也不能采取相关的措施。例如，在生产拖拉机零件时，零件在磨削中发生了断裂。这类断裂造成了生产损失，而且在磨削的过程中产生了安全隐患。通过观察切口可以发现，断裂部分一般都在中心孔底处，具体的断裂面如图2所示。

6 结束语

由于45钢价格低廉，所以，它在各类零部件的加工中都有使用。但是，在其生产和加工过程中产生的各类开裂和断裂问题，不仅会导致零部件不能正常使用，还会在加工过程中给操作人员带来安全隐患。造成45钢制零件加工中出现开裂和断裂的主要原因是，钢材的质量比较差，而且钢材的纯度低，在钢材中混合着大量的杂质。针对这些问题，相关人员要采取相应的措施，以保证产品质量。

参考文献

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[2]谢飞，胡静，刘青林，等.45钢制零件在生产过程中的开裂与断裂分析[J].机械制造与自动化，2012（03）：12-14，16.

[3]陈顺利.45钢亚温淬火工艺对淬火变形开裂倾向的影响探究[J].技术与市场，2014（09）：31-32，34.

〔编辑：白洁〕