0 前言

某车间经常会有一些小尺寸的轴类或是轮类零件需要进行调质处理，而该车间只有2座大型加热炉，多用于加热轧辊类工件。加热炉的功率为135kW，工作室尺寸为2100mm×1050mm×750mm，由于加热炉内部空间大，升温较慢，因此不太合适加热小尺寸零件。另外，还有一个重要原因是采用该加热炉加热小尺寸零件时，难以把握加热温度及控制保温时间。由于加热温度及保温时间的差异，调质硬度可能相差20~30HB，有时甚至更多。经过大量试验，我们找到了采用该加热炉加热小尺寸零件的加热温度、保温时间以及回火温度的最佳值，使工件的调质硬度得到稳定，满足了图纸的工艺要求。

1 不同加热温度对45钢性能及硬度的影响 1-1 试验材料及方法

本试验材料为常见的45钢加工材料，选择直径为60mm的圆钢，通过锯床分割成长120mm的试样若干件。选取其中8件分成4组，每组2个试样。试样实物图见图 1。

加热炉实物图见图 2。将试样放在加热炉中分别升温至780℃，830℃，880℃，930℃，并保温30min，然后在水中冷却至室温，最后腐蚀试样，再观察分析45钢组织，测出各个试样多处硬度值，取其平均值。

1.2 试验结果 1.2.1 硬度

不同的加热温度下，用手持式硬度测量仪测量试样的硬度，具体结果见表 1。

由表 1可知，试样在780 ℃加热淬火时，硬度为320HB左右，若进行高温回火，硬度降低，难以满足图纸要求(硬度为260~280HB)。在830℃和880℃淬火时，硬度为490HB和515HB左右，高温回火后可以满足要求。而温度继续升高至930℃后，淬火硬度反而降低，不能满足要求。因此选择加热温度为830~880℃均可满足要求。

1.2.2 抗拉强度

淬火温度存在差异，在进行热处理时，也会导致45钢材料的拉伸性能发生变化。将经过不同温度加热并淬火后的试样加工成拉伸试样，每组两个试样，编号后进行拉伸试验，试验数据见表 2。

由表 2可知，在回火温度相同时，若淬火温度升高，45钢的抗拉强度会呈现出上升趋势。当淬火温度达到830℃和880℃时，拉抗强度较高，而淬火温度达到930℃后，抗拉强度反而下降。同时，在温度为830℃和880℃时，其断面收缩率和延伸率也处于较高值，而随着温度的继续升高，则会呈下降趋势。经过试验得出，在45钢的热处理中，采取830~880℃的淬火温度进行处理时，与常规处理方式相比，其抗拉强度以及断面的收缩率和延伸率都有大幅度提高。

而实际生产时，考虑到生产效率的问题，加热温度越高，需要的时间越长，因此加热温度选为830 ℃较为合适。

2 保温时间对调质硬度的影响

选取8个试样分成4组，每组2个试样。先将试样放在加热炉中加热到830 ℃，分别保温15 min，30 min，45 min，60 min，然后在水中冷却至室温，再进行500 ℃高温回火，测出每个试样的硬度见表 3和图 3。

从表 3和图 3中可以看出，保温时间为15min时，即使回火温度较低，得到的试样硬度值也低于图纸要求的硬度值，不满足技术要求。当保温时间为30min时，调质硬度得到了明显提高，由于回火温度较低，硬度值大于图纸要求。保温时间为45min时，调质硬度继续提高; 而保温时间得到60min后，调质硬度反而降低了。根据上述结果可以得出，当保温时间达到30~45min时，硬度值均可达到图纸要求。

4 回火温度对调质硬度的影响

选取8个试样分成4组，每组2个试样。先将试样放在加热炉中加热至830℃，保温30min，然后在水中冷却至室温，然后分别选择500℃，520℃，540℃，560℃高温回火，测出每个试样的硬度见表 4和图 4。

从表 4可以看出，当回火温度升高时，得到的试样硬度值逐渐降低。回火温度设置为540 ℃时，得到的试样硬度值正好满足图纸要求。

5 结论

45钢调质过程中，加热温度、保温时间以及回火温度对调质硬度都有较大的影响。通过试验可以得到如下结论:加热温度在830~880℃时，45钢的性能达到最佳; 保温时间为30~45min时，得到的调质硬度可以满足图纸要求; 为了提高生产效率，可以选择加热温度为830℃、保温时间为30min，此时回火温度设置为540℃，则可以获得较为稳定的调质硬度，可以满足图纸要求