45钢退火、正火与组织、性能之间的关系Ⅰ

Part.1

前言

同种材料可以具有不同的力学性能（强度、硬度、塑性及韧性），不同材料也可以具有相近的力学性能，这些都和钢的热处理有着密切关系。

钢件通过热处理获得的组织，以达到要求的使用性能。热处理是手段，获得使用性能是目的，而组织是性能的基础和保证。

现以45钢为例，本期和大家分享45钢退火、正火与组织、性能之间的关系。

Part.2

案例分析

案例1

材料名称：45钢

处理状态：原材料（供应状态，热轧）

侵蚀剂：4%硝酸酒精溶液

组织说明：φ13.2mm棒材横截面显微组织如图1所示。图中的白色铁素体呈块状、网状和针状，珠光体呈细片层状，硬度在18HRC左右，和正火后的硬度值相当。

图145钢棒材横截面组织400X

供应状态的原材料是热轧成形后在空气中冷却的，相当于正火，所以比退火的硬度高。但由于温度较高，个别铁素体呈针状沿晶界析出并向晶内延伸，形成魏氏组织。

魏氏组织的出现使钢的冲击韧性显著降低并变脆，粗晶粒的钢特别容易形成魏氏组织。要消除魏氏组织和粗大晶粒，须在淬火前进行正火处理，以细化晶粒、改善组织。

案例2

材料名称：45钢

处理状态：原材料（供应状态，切割）

侵蚀剂：4%硝酸酒精溶液

图245钢原材料切割热影响区组织全貌100X

组织说明：φ13.2mm的圆棒料在一般切割机上切割试样后，由于未及时通水冷却，形成的热影响区横截面的显微组织如图2所示。图中左半部分为原始组织，右半部分为热影响区组织。热影响区的硬度变化范围比较大，在25-40HRC之间。

图345钢原材料切割热影响区组织400X

图3所示为各区域的放大组织。其中图3a为图2（1）区的组织，图中左半部分是原材料组织，为白状铁素体和细片状珠光体，右半部分是切割热影响区组织，为白色多角状铁素体、片状珠光体和灰白色马氏体及残留奥氏体。

图3b所示为图2（2）区的组织，为晶界处白色未溶铁素体、灰白色马氏体和残留奥氏体，以及细片状珠光体。晶粒内深色细片状珠光体是在切割冷却过程中新形成的过渡区显微组织。

图3c所示为图2（3）区的组织，和欠热淬火组织相似，晶界处为白色多角状未溶铁素体，还有灰白色马氏体及残留奥氏体，铁素体边界比较清晰。

图4切割后试样表面的颜色

切割试样时，由于切割速度不同，进给量不同，加上未及时冷却，在试样表面留下了不同大小区域的宝石蓝色氧化层，如图4所示。

从图中可以看出，热影响区都存在于切割后期，材料越硬，切割越困难，热影响区也越大。图4中上面三个试样是高碳高合金钢，下面五个是45钢。在热处理前，试样表面打磨得不够che底，在观察原材料显微组织时，发现了不同的显微组织。

切割试样时，如果不及时冷却，当切割速度由慢逐渐加快时，试样和砂轮间的摩擦使试样温度很快升到Ac1-Ac3之间，再通水冷却，就形成了类似欠热淬火的组织。由于试样表面不同区域的温度高低不同，所以不同区域的显微组织也有所不同。