淺談_大型45鋼連桿_熱處理_工藝改進

              淺談_大型45鋼連桿_熱處理_工藝改進

   45鋼是一種典型的中碳優(yōu)質碳素結構鋼，通過調質處理可得到強度與韌性配合比較好的綜合力學性能，因此廣泛應用于中小型機器零部件的制造。

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

1．批量生產中存在的問題 

   (1)對于該連桿鍛件，我廠初采用850℃正火噴霧風冷+550～590℃回火工藝進行熱處理。裝爐設備為9.65m3。天然氣加熱臺車爐，裝爐量≤48件。每個熔煉爐號的連桿鍛件，配同一熔煉爐號桿身試棒(Ф90mm×200mm)，同爐進行熱處理。臺車兩側配8臺大功率風機，進行噴霧風冷，時間為1～1.5h。 熱處理完成后，再對連桿桿身試棒解剖取樣進行性能試驗。數(shù)據(jù)顯示，性能試驗結果未能達到技術要求。經提高回火溫度返工回火后，由于連桿綜合性能小高，強度富余量不大，雖然沖擊功提高，達到了技術要求，但卻降低了連桿強度指標，仍然達不到技術協(xié)議要求，從而導致連桿熱處理返工率極高。經850℃正火噴霧風冷+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℃回火工藝進行調質處理。淬火介質為N32全損耗系統(tǒng)用油，淬火冷卻時間為15～20min。裝爐設備改為5.77m3。天然氣加熱臺車爐，每爐裝爐量≤20件，每個熔煉爐號的連桿鍛件，配同一熔煉爐號桿身試(Ф90mm×200mm)，同爐進行熱處理。 熱處理完成后，對仟身試棒解剖取樣，進行性能試驗，性能數(shù)據(jù)見表2。經性能試驗，出現(xiàn)部分爐號連桿鍛件，其強度、硬度偏高，沖擊功低于20J，不能達到技術要求的現(xiàn)象。后又對未達到技術要求的連桿鍛件，采用提高回火溫度至690～700℃，同時延長回火保溫時間進行返工回火，但沖擊功仍低于20J，達不到技術要求。 表2 經850℃淬火油冷+630～690℃回火后性能數(shù)據(jù) 2．原因分析 針對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成分、45鋼材料特性、熱處理裝爐方式及冷卻方式進行分析，查找原因:

   (1)正火熱處理后，返工的連桿鍛件，含碳量(質量分數(shù))均在0.42％～O.46％的范圍內。由于含碳量低，再加上裝爐量大、噴霧風冷效果不好，經正火并高溫回火處理后，鍛件不能獲得較高的強度和韌性。因此出現(xiàn)了在提高沖擊功指標后，強度指標達不到技術要求的情況。 

   (2)調質熱處理返工的連桿鍛件，含碳量(質量分數(shù))均在0.46％～0.50％的范圍內。由于含碳量高，使45鋼Ac3點降低。特別是ωc=0.47％～O.49％時，Ac3點存在馬鞍形的異常下降現(xiàn)象。此時如果仍采用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間，也無法降低強度、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(質量分數(shù))為0.42％～0.45％和0.47％～0.50％的兩組連桿桿身試棒，分別進行調質和正火熱處理工藝試驗。

   (2)根據(jù)熱處理工藝試驗數(shù)據(jù)，我們對該連桿熱處理工藝進行改進。參照45鋼原材料入廠復驗結果，進行定碳分組：

   ①對碳量(質量分數(shù))在0.42％～0.45％范圍內的連桿鍛件，采用調質熱處理工藝；淬火介質仍為N32全損耗系統(tǒng)用油，增強淬火介質的循環(huán)攪拌能力，提高連桿鍛件的淬透性。

   ②對于碳量(質量分數(shù))在0.46％～O.50％范圍內的連桿鍛件，采用850℃正火噴霧風冷+590℃回火進行熱處理；改進裝爐方式，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；同時將兩側風機高低錯位擺放，提高噴霧風冷的效果，使鍛件冷卻更均勻。 經改進后，噴霧風冷效果大大提高，噴霧風冷時間也縮短至40～60min。

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

 5．結語 

   (1)通過對大型45鋼連桿熱處理工藝改進，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，同時有效地保證了連桿熱處理質量和綜合力學性能。 

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

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