45钢、40Cr钢调质热处理新工艺研究

林琳+李兰国

摘 要：文章首先针对45钢、40Cr钢调质热处理的环境条件进行简要介绍，以及应用新工艺开展热处理的过程。在此基础上重点论述45钢、40Cr钢调质热处理环节中应用新工艺的效果，以及处理过程中需要注意的技术要点，帮助提升处理效果，为钢材热处理创造适合的工艺环境。

关键词：热处理；处理工艺；45钢

一、45钢、40Cr钢调质热处理环境

热处理任务进行，首先要确保温度，保持温度达到一定标准后处于恒定状态，热处理所应用设备状态在材料耐高温程度上也要达到预期标准，从而全面提升最终的处理效果。为研究热处理新工艺，本研究进行了专业实验，通过实验进行选择20-80mm的45钢与40Cr钢材，原材料组织选择热轧处理工艺来进行，原料钢材所经受的热加工工艺是一致的，避免由于材料自身原因导致最终的热处理效果不理想。钢调质热处理选择设备为新型的高温箱式电子炉，并在设备上装备了自动平衡记录装置，对钢材在热处理环境下发生的变化进行全面记录。实验过程中需要将钢材固定在设备装置上，并通过拉伸的形式在热环境中来回的淬火加热，达到热处理需要的标准，需要保持一段时间以便达到最佳热处理效果。

二、45钢、40Cr钢调质新工艺热处理过程

将带加热处理的钢材放置在实验机械设备中，观察机械设备的连接以及各项材料固定位置是否达到规定标准，在此基础上进行有关于圆棒形状钢材的拉伸活动，使热处理实现部分能够到达最佳的受热效果。在加热过程中，将温度测量装置接入到圆形材料的一端，随着钢材在热处理环境中温度不断升高，自动测量仪器能够显示出动态测量效果，将所显示得到的数据结果记录在报表中，方便最终的数据审核研究。除需要导电的位置之外，其他部分需要使用防火材料来密封，避免出现热量散失的情况。

电阻达到一定阻值后，温度升高也十分明显，并且能够到达预期的设计分析效果。有关于当前比较常见的热处理问题，设计中更应该考虑综合因素，观察是否在设计方案中出现不合理内容。电阻升高中观察阻值变化，要在电阻丝承受范围内进行，以免超出安全范围内造成最终的元器件损坏。在热处理环境下钢材会发生性质变化，经过淬火处理变得更加坚韧，记录温度达到800℃以上需要保持停留20—30min。并逐渐升高温度，观察温度变化与实际情况是否能够保持一致，并通过温度的逐渐升高来确定出最适合钢材料热处理的温度标准。

在确定了45钢、40Cr钢中心与表面淬火温度加热时间差后，确定了90mln45钢、40Cr钢调质热处理新工艺，前者当表面到820℃后再加热约20rain（待中心部位到温）就淬火，可缩短120min的保温时间，其后回火保温时间从90min缩短到60rnin。

三、测量过程应用的方法

热处理过程中钢材的温度是不断变化的，测量过程中需要体现出这一变化，测量不仅仅是针对温度升高情况来进行，更需要对钢材的软硬度变化进一步了解。将钢材温度变化与硬度变化结合分析，通过这种测量方法来帮助确定最合理的热处理温度与温度保持时间。当45钢、40Cr钢调质热处理过程中达到软硬度标准，则可以进行塑形处理，这一过程中测量是十分重要的，通过测量可以确定出适合的现场环境，接下来所开展的热处理加工中也可以直接升高到这一温度标准。测量控制的时间如果不精准，会造成钢材表面材料出现损坏，接下来的质量安全控制也不能得到最佳效果。设计控制过程中需要重点观察钢材的变形情况，记录不同热处理时间状态下的钢材软硬度变化情况，配合适合的技术方法来深入解决，从而达到约束控制效果。测量期间所应用的钢材材料变化，可以根据现场实际情况来加以调整，确保关于钢材的热处理在使用效果上能够与预期的目标方案保持一致。

四、45钢、40Cr钢调质热处理新工艺效果分析

1、钢材的组织变化

其传统的燃烧加热形式相比较，应用电阻加热的方法可以使钢材处于受热温度环境下完成加工处理。采用45钢、40Cr两种钢材，能够更直观的观察到高温环境下钢钢材的表面变化情况，以及内部结构组织所产生的变化，电阻加热仅升高钢材所处环境下的温度，并不会产生其他物质，可以避免钢材在高温环境下产生结构组织变化。当温度升高至860℃时，材料在塑形硬度上已经能够达到预期效果，组织在热环境下出现膨胀，但仍然排列有序，并没有产生明显的断裂破损，刚材料塑形达到一定程度会出现结构组织改变，在电阻式加热新工艺处理环境下，以及能够达到预期使用效果，并且工程控制中也不容易产生质量安全问题，从而达到最佳約束效果。由此可见结构组织变化虽然与热处理工艺选择之间存在关联，但应用新型热处理加工技术后，所开展的各项热处理施工任务也能够达到最佳效果，不会产生影响最终质量安全的问题。

2、硬度变化

温度上升至800℃前虽然也存在温度变化，但并没有达到预期效果，钢材的硬度在逐渐降低。当温度升高并保持在800℃以上区域后，钢材的硬度逐渐被消耗，在柔软程度上已经能够达到预期效果，温度保持恒定的25min时间内，钢材料硬度也发生了明显改变，最终进入到适合的范围内。硬度变化与时间以及温度值均存在联系，应用新型技术方法后材料的硬度变化也逐渐进入到适合的范围内，能够达到处理需要的标准，对于硬度变化控制还需要考虑综合因素，通过硬度控制来提升最终的设计效果。钢材塑形阶段硬度要有明显降低，传统热处理工艺中很难在短时间内升高至这一温度，温度保持过程中很容易出现损耗，并不能达到预期的温度标准，自然在软硬度调解中也难以控制。应用电阻式热处理方法解决了这一矛盾问题，使得钢材热塑性处理效果更理想。

3、摩擦磨损性能

摩擦模型性能是钢材热处理中需要重点考虑的因素，包括处理过程中可能会出现的表面损坏。经过电子式加热钢材热处理，由于钢材料表面受热更加均匀，受到均匀的摩擦力也不容易产生摩擦损害。经过新型加工工艺热处理得到的钢材质零部件，表面更加光滑平整，因摩擦等因素导致的损坏问题出现更少，有利于最终的控制效果提升。加工处理过程中也可以根据不同使用需求来对温度以及加热时间进行调整，电子模块通电后进入到钢材料热处理状态下，并且在智能控制系统的监测下当温度达到预期标注，也能够自动保持，避免由于温度变化造成不合理的影响。摩擦磨损等问题在此环境中均达到最佳防控效果，为最终的材料使用提供安全保障。

结语：45钢、40Cr钢在达到淬火温度后，不需保温立即淬火，并经回火处理的调质热处理新工艺，与传统调质热处理工艺相比，工件的综合性能大体相当，但大大缩短保温时间，节约能源，降低成本，并且既保证了工件中心部位的韧性，又改善表面耐磨性，对广大中小型有色金属加工企业来说，是一种值得参考的调质热处理新工艺。

参考文献：

[1]伍倪燕. 热处理对机床主轴用40Cr、65Mn钢力学性能的影响[J]. 制造技术与机床， 2016（2）：75-78.

[2]陆金花， 冯爱新， 陈风国. 激光冲击对45钢-40Cr钢焊接接头组织与性能的影响[J]. 金属热处理， 2017， 42（6）：101-104.

[3]范忠明， 钱沛云. 新型CrNiMo系调质钢大功率电牵引采煤机摇臂壳体的制造工艺研究[J]. 热加工工艺， 2017（13）：134-137.