热处理工艺对45钢组织和性能的影响

化工设计通讯　化工装备　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　第４２卷第２期　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　２０１６年２月　热处理工艺对４５钢组织和性能的影响　王国欣　（沈阳职业技术学院，辽宁沈阳　１１００４５）　摘要：研究了通过改变加热温度和冷却速度对４５钢显微组织及力学性能的影响。结果表明，不同的热处理加热温度会改　变４５钢的显微组织及其硬度性能，同时４５钢的热处理温度不能很高，也不能太低，比较合适的热处理温度是８４０￣Ｃ。不同的冷　却速度对４５钢的组织性能的影响更为明显，冷却速度的改变直接使４５钢的组织发生变化，所以明显改变了其性能。　关键词：淬火；正火；硬度：显微组织　中图分类号：ＴＧ１５６－３　文献标志码：Ａ　文章编号：１００３—６４９０（２０１６）０２－００９９—０２　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｈｅａｔ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＳｔｅｅＩ　４５　ＷａｎｇＧｕｏ－ｘｉｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｏｎ　４５　ｓｔｅｅｌ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗｉｌｌ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈａｒｄｎｅｓｓ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　４５　ｓｔｅｅｌ，４５　ｓｔｅｅｌ　ｈｅａｔ　ｒｔｅａｔｍｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗｈｉｌｅ　ｎｏｔ　ｈｉｇｈ，ｎｏｒ　ｔｏｏ　ｌｏｗ，ｍｏｒｅ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　８４０℃．Ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　４５　ｓｔｅｅｌ　ｍｏｒｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ，ｃｈａｎｇｅ　ｔｈｅ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｉｓｓｕｅ　４５　ｓｔｅｅｌ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｃｈａｎｇｅｄ　ＳＯ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｃｈａｎｇｅ　ｉｔｓ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ：ｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇ；ｈａｒｄｎｅｓｓ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　４５钢性价比较高，是一种优质碳素结构用钢，故应用范　不同。机油中淬火后的组织主要有贝氏体、珠光体残余铁素　围非常广泛。４５钢的物理和化学性质对现代工业有着重要的　体等，水中淬火冷却处理后的组织主要是马氏体，并且马氏　意义，因此对４５钢的研究是非常重要的。近几年，改变热处　体要比其他组织的硬度高一些。　理工艺来提升４５钢的性能，这方面的研究已经有了很大的进　表１　４５钢热处理后的洛氏硬度值　展，同时也将有更多新的工艺与成果产生。本文主要通过改　变加热温度和冷却速度，来具体研究热处理工艺对４５钢组织　性能的影响。　１试验材料及方法　１．１试验材料　本试验所选用的４５钢原始状态为热轧态，４５钢试样９个、４％　硝酸酒精溶液、无水乙醇，试验所用４５钢的化学成分为Ｃ：０．４３、　Ｓｉ：０．２４、Ｍｎ：０．６６、Ｐ：０．０３、Ｓ：０．０３、Ｎｉ：０．２２、ＣＵ：０．２３。　１．２试验检测设备　加热设备：坩埚电阻炉；硬度性能检测设备：洛氏硬度　计：金相组织观察设备：金相预磨机、抛光机、吹风机、棉球、　ＭＲ．５０００金相显微镜。　１．３试验方法　２．２金相显微组织分析　首先把４５钢加工成９个金相试样，将以上试样分为３组，　４５钢经７６０￣Ｃ正火处理后，组织中的晶粒是很大的，４５钢　每组三个试样，分别放于７６０℃、８４０℃、９４０℃的温度下保温　加热温度８４０￣Ｃ后，组织中晶粒非常细小。由于７６０￣Ｃ的热处　３０分钟，对各个组的试样进行油中冷却处理，水中冷却处理　理加热温度低一些，奥氏体分布不够均匀，而９４０℃温度比较　和空气中冷却处理；然后把试样腐蚀，对４５钢的组织进行观　高，组织中晶粒变得非常粗大。　察分析，然后再测得各个试样的硬度值。　将４５钢进行水淬处理，不同的加热温度会得到不同的组　２试验结果及分析　织，因而硬度也会不同。加热温度为７６０℃，所得的组织有较　２．１力学性能分析　多的铁素体。而加热温度为８４０℃和９４０℃时，所得到的组织　由表１可以看出，热处理工艺不同，同一热处理加热温度　都是马氏体。并且加热温度是８４０℃时，得到的马氏体更细小，　下，所得的硬度也不相同。取三个４５钢的试样进行正火，分　主要原因是得到的奥氏体晶粒比较细小。而加入温度９４０￣Ｃ时，　别在７６０￣Ｃ、８４０￣Ｃ、９４０￣Ｃ中进行加热，测得所得试样的硬度　奥氏体晶粒变得粗大了，因此便会得到粗大马氏体组织。　值分别为８．９９、１６．１、１６．３ＨＲＣ。４５钢油淬的试样也有三个，　将４５钢进行油淬处理，不会全部是马氏体组织。加热温　分别在７６０℃、８４０＂Ｃ、９４０￣Ｃ中进行加热，测得所得试样的硬　度为７６０℃时，在机油中淬火后的组织主要由贝氏体、珠光体　度值分别为２４．１、２４、３２．５ＨＲＣ。剩下的三个试样进行水淬，　残余铁素体等组成。而加热温度是８４０℃和９４０℃时，机油中　分别在７６０℃、８４０℃、９４０℃中进行加热，测得所得试样的硬　淬火后的组织主要由贝氏体和珠光体组成，但是９４０℃油淬后　度值分别为３４．１、５８．１、５６．３ＨＲＣ。由以上数据可以看出，淬　珠光体组织含量更多。　火后的试样比正火后的硬度大，同时水淬后试样的硬度比油　３结论　淬后的也大很多。这是因为冷却速度的不同而引起的组织的　１）不同的热处理加热温度会改变４５钢的显微组织及其硬　度性能，同时４５钢的热处理温度不能很高，也不能太低，比　收稿日期：２Ｏ１６＿０２＿Ｊｏ５　较合适的热处理温度是８４０℃。　作者简介：王国欣（１９８４一），男，辽宁沈阳人，助教，主要从事金　２）不同的冷却速度对４５钢的组织性能的影响更为明显，　属材料热处理的教学与研究工作。　冷却速度的改变直接使４５钢的组织发生变化，所以明显改变　·９９·　第４２卷第２期　２０１６：１￣２月　化工装备　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｔ）ｍｅｒｉｔ　化工设计通讯　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　其性能。　大学出版社，２０１０．　参考文献　［１】樊晓燕　浅谈钢的热处理［Ｊ］．机械管理开发，２００７，（２）：７２．　　［２］樊东黎　热处理工程师手册［Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９９６．Ｍ】．西安：西北工业　【３］胡光立　谢希文．钢的热处理（原理和工艺）【．．－＋－◆－◆－Ｉｐ－－◆－．－◆。◆－－－●　－◆－◆一◆－◆－◆＊◆一◆一◆·◆－◆－◆一◆－·－●－。◆－＋［４】王永康．４５钢热处理工艺节能途径分析［Ｊ］ｌ能源研宄与信息，　２０００，４（１）：３２—３３．　［５１王忠诚，齐宝森，李扬．典型零件热处理技术［Ｍ］．北京：化学工　业出版社，２０１０．　－◆－◆一·－卜一■　－。－‘．．。◆－。－●卜一◆－··●·一◆。◆－◆一◆‘◆－◆－◆－．－◆·　（上接第９０页）　本系统电缆在室外沿仪表桥架敷设，无桥架处沿装置建　筑物或构筑物穿镀锌钢管明配。电视监视系统由现场机柜间　ＵＰＳ统一提供电源。电视监视系统和火灾报警系统联动，火　灾时可以自动显示到相关区域的画面。由于现场实际情况多　样且复杂，摄像机的位置可根据现场实际情况进行调整，以　便准确监视生产工艺所要求监视的设备。但应考虑到安装、　调试及维护的方便性。　３扩音对讲系统　由于聚丙烯装置中设备多具有大功率，高噪声，强电磁　干扰，根据《石油化工装置电信设计规范》中要求，当生产　装置的噪声大于７０ｄＢ（Ａ）时，应设计扩音对讲系统。本系　统可满足聚丙烯装置中安全生产管理，并在恶劣噪声环境下　进行通讯联系。同时，扩音对讲系统还可以通过接口设备与　火灾自动报警系统，电话系统，广播系统进行联动，在发生　火灾或紧急事故情况下起到应急广播的作用，有效进行人员　疏散。　本装置扩音对讲系统采用无主机形式，在控制室设有扩音　对讲系统机柜，机柜中包含合并分离器，电话系统接口，火　灾报警系统发生器接口，ＡＣ２２０Ｖ电源引自ＵＰＳ，扩音对讲线　路通过系统接线箱从控制室通过扩音对讲专用电缆（ＨＡＶＰ１３ｘ　３２ｘ０．１５＋４ｘ４８ｘ０．２）引至丙烯精制、聚合框架、压缩机厂房、　Ｂ催化剂间、包装厂房及成品仓库等扩音对讲系统设备，同时　在控制室中设有桌式话站和吸项式扬声器。桌式话站放置于　操作室的仪表操作台上。　聚丙烯装置中成品仓库为安全区，因此其中的扩音对讲系　统采用室内壁挂话站和室内号角式扬声器。考虑到仓库中噪声　较小，并且操作人员较少，因此在两个防火分区内靠近大门的　方便人员操作的位置各设置两套话站及扬声器。包装厂房为粉　Ｊ］．中外建筑，２００３，（６）：２８．２９．　尘防爆区，需选用防爆壁挂式话站及防爆式扬声器，设备规　［１］洪飞．火灾自动报警系统设计［。◆　◆。◆－。－。　。◆。◆。◆。◆。◆。◆。◆。◆。◆。◆－◆·◆－◆－＋－◆－◆·◆－－－●　－◆－＋－◆－◆－◆·◆－◆＿◆。◆。◆。＋＿．＿●－◆－＋·◆·◆－◆－◆·◆·◆－◆＿◆－◆－◆。◆格型号满足ＩＩＩ　ＢＴ１２０℃，ＩＰ６５。丙烯精制、聚合框架、压缩机　厂房、Ｂ催化剂间为气体防爆区，需选用防爆壁挂式话站及防　爆式扬声器，设备规格型号满足ｄ　ＩＩ　ＣＴ４，ＩＰ６５。话站的设置　点根据工艺要求，邻近操作岗位，方便使用和维护，设置在人　员出入口，框架楼梯口，操作平台等处。两个话站的距离不　宜超过５０ｍ，话站安装的位置应背向噪声源。扩音对讲话站安　装高度底边距地面１．３ｍ；系统电缆接线盒底边距地面高２．５米；　扬声器距地面高２．８ｍ。扬声器电缆采用专用电缆ＨＡＶＰ２×　３２×０．１５＋２×４８×０．２。扩音对讲系统设备的接地，应与装置接　地系统连接。　４电话及综合布线系统　本装置中的现场机柜间中设置综合布线系统，将综合布　线机柜放置于电信机柜间，由于距离上级控制室较远，通过　８芯光纤从上级装置控制室引来，通过光纤配线架分别接至机　柜中的语音光端机和交换机，用于传输语音和数据，在现场　机柜间中的工程师室，操作室，机柜间，值班室等房间设置　电话网络插座（ＲＪ４５＆ＲＪ１１）并配有行政电话机，且操作室需　配直通外线电话。在包装厂房中设置电话系统，需在办公室　中设置壁挂式电话分线箱，由现场机柜间引来电话电缆（ＨＹＡ一　１０×２×０．５）至分线箱处，再由分线箱通过电话线（ＨＢＶ－２Ｘ０．５）　接至办公室和休息室中电话插座，从而满足包装厂房中的工　作人员的通信需要。　５结束语　聚丙烯装置的电信设计工作需要整合各方面的不同需求　来确定设计方案以达到最终要求，同时需要和业主不断地沟　通，专业之前条件变化也需要及时沟通，这样才能确保设计　的准确性，此外还要在设计工作之前就做好充足的准备工作，　整体思路确定之后，再进行详细设计。　参考文献　·　（上接第９４页）　机ＰＬＣ完成通信连接，从而对ＰＬＣ内部进行程序驱动。其中，　计算机与西门子ＰＬＣ必须遵循西门子的ＰＰＩ协议，使用主从式　的通讯方式，步骤大致如下：　（１）ＰＬＣ设备要求发送数据时，计算机会发送有前导码　的字符串。前导码后就是站号，站号之后的数据和指令则是　需要设备进行解读；　（２）ＰＬＣ设备成功接收到要求字符串后需要判读确定，　随即会送出计算机所需数据。同时，数据在被送出时会被加　上前导码与站号，计算机会通过前号码与站号来分辨数据的　来源；　（３）若计算机端成功接收到发送来的字符串，会执行解　１］赵忠波，巢丽萍，宋勇江．基于ＶＢ的分布式监控系统ＭＯＤＢＵＳ　读检查。之后会给相关设备发送确定信号；若发送失败，计　［通信设计［Ｊ］．自动化技术与应用，２００６（１２）９１—９３．　算机会在所发送的字符串中要求设备重新发送。　促进市场开拓、推动企业创新并带动经济迅速发展的有效途　径。自动化技术方兴未艾，还有许多新的技术有待我们去开发，　而本文所谈及的利用ＶＢ软件构建工厂工业控制管理系统也只　是其中的一个具体体现，我们唯有将传统工业生产技术与现　代互联网高科技技术加以结合，才能适应现代工业企业大型　化、快速化的节奏。　综上所述，利用ＶＢ所构建成的工厂工业控制管理系统在　现代工业中具有举足轻重的作用，大大地提高了工艺流程的　稳定性并减少了企业的开支。同时，此技术适应于多种生产　环境，极大地满足了我国工业生产的需求，为我国的经济的　发展揭开新的篇章。　参考文献　［２］吴宝江，耿恒山，李志红，等．基于ＰＣ的工业控制系统［Ｊ］；工业　３总结　控制计算机，２００５，（０８）．　现代工业自动化控制技术的应用为我们创建了新型现代　化产业并生产优质的产品提供了极为有力的保证，也是我们　·１００·