鋼鐵材料在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位，它們的應(yīng)用非常廣泛。在實(shí)際使用或生產(chǎn)加工過程中，人們對鋼鐵材料提出了各種不同的性能要求，單憑原始材料的性能已經(jīng)滿足不了工程技術(shù)上的要求。例如:為了便于切削加工就要求材料的硬度適當(dāng)降低，以節(jié)約機(jī)械加工時(shí)的刀具消耗和提高勞動生產(chǎn)率;為使零件耐磨損，延長使用壽命，就要求其具有較高的硬度;為使零件能在有腐蝕性氣體的環(huán)境中長期工作，就要求其具有一定的耐腐蝕性等。為滿足這些性能要求，除了合理地選用材料外，還要進(jìn)行熱處理，如此才能充分發(fā)揮鋼鐵材料的性能特點(diǎn)。由此可知，熱處理在機(jī)械制造業(yè)中占有十分重要的地位"。

縱觀鋼鐵的發(fā)展歷史，鋼鐵性能的提升與熱處理工藝息息相關(guān)。45鋼是最為重要的鋼鐵材料之一，通過熱處理工藝提升其性能是現(xiàn)在也是將來的必經(jīng)之路。

45鋼的化學(xué)成分

45鋼的當(dāng)前熱處理現(xiàn)狀

45鋼淬火前的硬度低于28HRC，而淬火后的硬度可以高于55HRC，其變化的程度取決于熱處理的方式。

45鋼機(jī)械性能的不同取決于由于冷卻速度改變而形成的不同的結(jié)構(gòu)組織。意思就是鐵碳系統(tǒng)中*高硬度的獲得取決于一種叫做馬氏體轉(zhuǎn)變的非擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變;低硬度的取得取決于珠光體和鐵素體的擴(kuò)散性共析轉(zhuǎn)變。平衡點(diǎn)附近快速冷卻時(shí)獲得的馬氏體或緩慢冷卻時(shí)獲得的鐵素體都是從奧氏體轉(zhuǎn)化而來的因此無論其組織和力學(xué)性能都與其熱處理工藝有關(guān)。

熱處理工藝的改變對45鋼的性能影響決定了對其熱處理工藝的研究的重要性。目前45鋼主要熱處理工藝有正火、淬火和回火，其推薦熱處理溫度為:正火850℃、淬火840℃、回火600℃。隨著熱處理工藝參數(shù)的改變，熱處理后45鋼的組織和性能相應(yīng)改變。適當(dāng)溫度下正火時(shí)得到珠光體和鐵素體組織，而淬火和回火得到的是馬氏體組織。隨著它們加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度等的改變，熱處理后所得到的組織變化主要集中在組織粗細(xì)和組織類型兩個(gè)方面，二者的改變是其性能改變的根本原因。顯微組織越細(xì)，材料的綜合性能越好。顯微組織類型直接決定其綜合力學(xué)性能，例如馬氏體具有高的強(qiáng)度和硬度、相變塑性和形狀記憶效應(yīng)，而珠光體塑性韌性較好，強(qiáng)度較低等。

45鋼的性能

45鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，硬度不高易切削加工，其在淬火后未回火前，硬度大于HRC55(最高HRC62）為合格。其調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合力學(xué)性能5，即硬度尚可，塑性較高。

45鋼的用途

其廣泛用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下使用的連桿、螺栓、齒輪和軸類零件等3。

45鋼的發(fā)展趨勢

45鋼由于其綜合力學(xué)性能較好，調(diào)質(zhì)處理后硬度的可控制的范圍寬，所以廣泛用于各種領(lǐng)域。

在實(shí)際生產(chǎn)中，依照傳統(tǒng)淬火加熱溫度，即在860℃左右進(jìn)行淬火，工件直徑小于10mm 時(shí),脆裂率較高。由于加熱溫度在830℃時(shí)淬火組織已經(jīng)是均勻的馬氏體組織了。所以為了降低其淬火加熱時(shí)的脆裂率，在工件直徑小于10mm 時(shí)，可以適當(dāng)降低加熱溫度，在840℃進(jìn)行淬火。

45鋼在.840℃時(shí)淬火時(shí)，試樣硬度值一般都在HRC56以上，而840℃以上隨淬火溫度升高，硬度值變化不大，因?yàn)椴牧系慕M織在840℃短時(shí)加熱已經(jīng)可以*奧氏體化了，溫度再升高作用不大，只會引起奧氏體品粒的長大。

所以實(shí)際「只要將45鋼加熱到840℃時(shí)就能保證工件在正常加熱時(shí)間內(nèi)*奧氏體化，并在合適的冷卻速度下*淬成馬氏體。

此看來以往按照一些熱處理標(biāo)準(zhǔn)選取的45鋼860℃的淬火溫度偏高，加熱時(shí)間只要稍長就會造成過熱，從而造成奧氏體化時(shí)奧氏體晶粒粗大。為了避免由此引起的45鋼的綜合力學(xué)性能惡化，適當(dāng)降低溫度來降低脆裂率，細(xì)化晶粒，減少過熱將是未來45鋼熱處理工藝的必然選擇。

為了研究45鋼熱處理后的不同組織的性能區(qū)別,我們完成了相關(guān)的洛氏硬度實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:

不同溫度下45鋼的同一種熱處理比較

通過以上鋼的退火、正火和淬火實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)的洛氏硬度實(shí)驗(yàn)我們知道了隨著熱處理方式的不同，45鋼的組織性能變化很大。前面我們控制冷卻速度這個(gè)量不變，下面我們將重點(diǎn)分析加熱溫度一定的情況下不同冷卻方式對45鋼組織和性能的影響。從圖22-至圖2-10中我們易知隨著熱處理方式(正火、水淬或油淬）不同，相同的加熱溫度下其組織和性能不盡相同。

鋼的熱處理擁有悠久的歷史，從鐵器時(shí)代開始，熱處理工藝在不斷的發(fā)展并完善和改進(jìn)著。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們對其性能的要求將越來越高，因此決定其性能的熱處理工藝的前進(jìn)會變得越來越重要。