淺談_大型45鋼連桿_熱處理_工藝改進(jìn)

   45鋼是一種典型的中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，通過調(diào)質(zhì)處理可得到強(qiáng)度與韌性配合比較好的綜合力學(xué)性能，因此廣泛應(yīng)用于中小型機(jī)器零部件的制造。

   45鋼用于大中型零件的制造時(shí)，由于受到淬透性的影響，通常性能要求不高。 

1．批量生產(chǎn)中存在的問題 

   (1)對(duì)于該連桿鍛件，我廠初采用850℃正火噴霧風(fēng)冷+550～590℃回火工藝進(jìn)行熱處理。裝爐設(shè)備為9.65m3。天然氣加熱臺(tái)車爐，裝爐量≤48件。每個(gè)熔煉爐號(hào)的連桿鍛件，配同一熔煉爐號(hào)桿身試棒(Ф90mm×200mm)，同爐進(jìn)行熱處理。臺(tái)車兩側(cè)配8臺(tái)大功率風(fēng)機(jī)，進(jìn)行噴霧風(fēng)冷，時(shí)間為1～1.5h。 熱處理完成后，再對(duì)連桿桿身試棒解剖取樣進(jìn)行性能試驗(yàn)。數(shù)據(jù)顯示，性能試驗(yàn)結(jié)果未能達(dá)到技術(shù)要求。經(jīng)提高回火溫度返工回火后，由于連桿綜合性能小高，強(qiáng)度富余量不大，雖然沖擊功提高，達(dá)到了技術(shù)要求，但卻降低了連桿強(qiáng)度指標(biāo)，仍然達(dá)不到技術(shù)協(xié)議要求，從而導(dǎo)致連桿熱處理返工率極高。經(jīng)850℃正火噴霧風(fēng)冷+550～590℃回火后性能數(shù)據(jù) 

   (2)鑒于連桿正火熱處理返工率高，我廠將連桿改為850℃油冷+620～640℃回火工藝進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。淬火介質(zhì)為N32全損耗系統(tǒng)用油，淬火冷卻時(shí)間為15～20min。裝爐設(shè)備改為5.77m3。天然氣加熱臺(tái)車爐，每爐裝爐量≤20件，每個(gè)熔煉爐號(hào)的連桿鍛件，配同一熔煉爐號(hào)桿身試(Ф90mm×200mm)，同爐進(jìn)行熱處理。 熱處理完成后，對(duì)仟身試棒解剖取樣，進(jìn)行性能試驗(yàn)，性能數(shù)據(jù)見表2。經(jīng)性能試驗(yàn)，出現(xiàn)部分爐號(hào)連桿鍛件，其強(qiáng)度、硬度偏高，沖擊功低于20J，不能達(dá)到技術(shù)要求的現(xiàn)象。后又對(duì)未達(dá)到技術(shù)要求的連桿鍛件，采用提高回火溫度至690～700℃，同時(shí)延長回火保溫時(shí)間進(jìn)行返工回火，但沖擊功仍低于20J，達(dá)不到技術(shù)要求。 表2 經(jīng)850℃淬火油冷+630～690℃回火后性能數(shù)據(jù) 2．原因分析 針對(duì)在上述兩種熱處理方式下，連桿熱處理均出現(xiàn)大批量返工的情況，我們從連桿的原材料化學(xué)成分、45鋼材料特性、熱處理裝爐方式及冷卻方式進(jìn)行分析，查找原因:

   (1)正火熱處理后，返工的連桿鍛件，含碳量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))均在0.42％～O.46％的范圍內(nèi)。由于含碳量低，再加上裝爐量大、噴霧風(fēng)冷效果不好，經(jīng)正火并高溫回火處理后，鍛件不能獲得較高的強(qiáng)度和韌性。因此出現(xiàn)了在提高沖擊功指標(biāo)后，強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)不到技術(shù)要求的情況。 

   (2)調(diào)質(zhì)熱處理返工的連桿鍛件，含碳量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))均在0.46％～0.50％的范圍內(nèi)。由于含碳量高，使45鋼Ac3點(diǎn)降低。特別是ωc=0.47％～O.49％時(shí)，Ac3點(diǎn)存在馬鞍形的異常下降現(xiàn)象。此時(shí)如果仍采用860℃淬火，由于淬透性的提高，鍛件抗回火性較好，即使提高回火溫度和延長回火保溫時(shí)間，也無法降低強(qiáng)度、硬度，提高連桿沖擊值。 

3．解決方案 

   (1)根據(jù)以上原因分析，我們選取含碳量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0.42％～0.45％和0.47％～0.50％的兩組連桿桿身試棒，分別進(jìn)行調(diào)質(zhì)和正火熱處理工藝試驗(yàn)。

   (2)根據(jù)熱處理工藝試驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們對(duì)該連桿熱處理工藝進(jìn)行改進(jìn)。參照45鋼原材料入廠復(fù)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行定碳分組：

   ①對(duì)碳量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))在0.42％～0.45％范圍內(nèi)的連桿鍛件，采用調(diào)質(zhì)熱處理工藝；淬火介質(zhì)仍為N32全損耗系統(tǒng)用油，增強(qiáng)淬火介質(zhì)的循環(huán)攪拌能力，提高連桿鍛件的淬透性。

   ②對(duì)于碳量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))在0.46％～O.50％范圍內(nèi)的連桿鍛件，采用850℃正火噴霧風(fēng)冷+590℃回火進(jìn)行熱處理；改進(jìn)裝爐方式，連桿鍛件大小頭分層擺放，層間用墊鐵隔開，大裝爐量由48件減少至36件；同時(shí)將兩側(cè)風(fēng)機(jī)高低錯(cuò)位擺放，提高噴霧風(fēng)冷的效果，使鍛件冷卻更均勻。 經(jīng)改進(jìn)后，噴霧風(fēng)冷效果大大提高，噴霧風(fēng)冷時(shí)間也縮短至40～60min。

 4．連桿熱處理工藝改進(jìn)后效果 通過對(duì)該連桿熱處理工藝的改進(jìn)，熱處理返工率大大降低。改進(jìn)后，已完成連桿鍛件共16爐次，300余件經(jīng)熱處理，熱處理質(zhì)量穩(wěn)定。

 5．結(jié)語 

   (1)通過對(duì)大型45鋼連桿熱處理工藝改進(jìn)，熱處理返工率大大降低，提高了連桿鍛件船檢的一次合格率，同時(shí)有效地保證了連桿熱處理質(zhì)量和綜合力學(xué)性能。 

   (2)該連桿熱處理工藝的改進(jìn)，對(duì)于綜合性能要求較高的大型45鋼產(chǎn)品的熱處理生產(chǎn)，具有較高的推廣價(jià)值。

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