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大型45钢连杆热处理工艺改进

我厂生产的一种45钢中速船用柴油机连杆，杆身截面Ф90mm，锻件重量145kg，是我厂目前锻造生产的最重的连杆。热处理后经中国船级社(CCS)产品检验时，在Ф90mm杆身截面1/2R处取样进行检测，其性能要求为：σb≥600MPa；σs≥300MPa；δ5≥16％；Ф≥40％；Aku5≥20J；硬度：162～217HBS。

45钢是一种而这些雕塑作品是他用另外一种手段去对我画的那些面孔的1个提炼典型的中碳优质碳素结构钢，通过调质处理可得到强度与韧性配合比较好的综合力学性能，因此广泛应用于中小型机器零部件的制造。而另一方面，45钢用于大中型零件的制造时，由于受到淬透性的影响，通常性能要求不高。

1．批量生产中存在的问题

(1)对于该连杆锻件，我厂最初采用850℃正火喷雾风冷+550～590℃回火工艺进行热处理。装炉设备为9.65m 。天然气加热台车炉，装炉量≤48件。每个熔炼炉号的冷水江连杆锻件，配同一熔炼炉号杆身试棒(Ф90mm×200mm)，同炉进行热处理。台车两侧配8台大功率风机，进行喷雾风冷，时间为1～1.5h。

热处理完成后，再对连杆杆身试棒解剖取样进行性能试验(试验数据见表1)。数据显示，性能试验结果未能达到技术要求。经提高回火温度返工回火后，由于连杆综合性能小高，强度富余量不大，虽然冲击功提高，达到了技术要求，但却降低了连杆强度指标，仍然达不到技术协议要求，从而导致连杆热处理返工率极高。表1 经850℃正火喷雾风冷+550～590℃回火后性能数据

(2)鉴于连杆正火热处理返工率高，我厂将连杆改为85要更换0℃油冷+620～640℃回火工艺进行调质处理。淬火介质为N32全损耗系统用油，淬火冷却时间为15～20min。装炉设备改为5.77m 。天然气加热台车炉，每炉装炉量≤20件，每个熔炼炉号的连杆锻件，配同一熔炼炉号杆身试棒(Ф90mm×200mm)，同炉进行热处理。

热处理完成后，对仟身试棒解剖取样，进行性能试验，性能数据见表2。经性能试验，出现部分炉号连杆锻件，咸宁其强度、硬度偏高，冲击功低于20J，不能达到技术要求的现象。后又对未达到技术要求的连杆锻件，采用提高回火温度至690～700℃，同时延长回火保温时间进行返工回火，但冲击功仍低于20J，达不到技术要求。表2 经850℃淬火油冷+630～690℃回火后性能数据

2．原因分析

针砻谷机对在上述两种热处理方式下，连杆热处理均出现大批量返工的情况，我们从连杆的原材料化学成分、45钢材料特性、热处理装炉方式及冷却方式进行分析，查找原因。

(1)正火热处理后，返工的连杆锻件加热设备，含碳量(质量分数)均在0.42％～O.46％的范围内。由于含碳量低，再加上装炉量大、喷雾风冷效果不好，经正火并高温回火处理后，锻件不能获得较高的强度和韧性。因此出现了在提高冲击功指标后，强度指标达不到技术要求的情况。

(2)调质热处理返工的连杆锻件，含碳量(质量分数)均在0.46％～0.50％的范围内。由于含碳量高，使45钢Ac3点降低。特别是ωc=0.47％～O.49％时，Ac3点存在马鞍形的异常下降现象。此时如果仍采用860℃淬火，由于淬透性的提高，锻件抗回火性较好，即使提高回火温度和延长回火保温时间，也无法降低强度、硬度，提高连杆冲击值。

3．解决方案

(1)根据以上原因分析，我们选取含碳量(质量分数)为0.42％～0.45％和0.47％～0.50％的两组连杆杆身试棒，分别进行调质和正火热处理工艺试验。热处理工艺试验曲线见图1、图2。

图1 正火+高温回火工艺曲线

图2 调质热处理工艺曲线

对热处理工艺试验处理的连杆杆身试棒，取样进行性能试验，各项指标均达到技术要求。数据见表3。表3 连杆杆身试棒热处理工艺试验数据

(2)根据热处理工艺试验数据，我们对该连杆热处理工艺进行改进。参照45钢原材料入厂复验结果，进行定碳分组：①对碳量(质量分数)在0.42％～0.45％范围内的连杆锻件，采用调质热处理工艺；淬火介质仍为N32全损耗系统用油，增强淬火介质的循环搅拌能力，提高连杆锻件的淬透性。②对于碳量(质量分数)在0.46％～O.50％范围内的连杆锻件，采用850℃正火喷雾风冷+590℃回火进行热处理；改进装炉方式，连杆锻件大小头分层摆放，层间用垫铁隔开，最大装炉量由48件减少至36件；同时将两侧风机高低错位摆放，提高喷雾风冷的效果，使锻件冷却更均匀。

经改进后，喷雾风冷效果大大提高，喷雾风冷时间也缩短至40～60min。

4．连杆热处理工艺改进后效果

<以下：p>通过对该连杆热处理工艺的改进，热处理返工率大大降低。改进后，已完成连杆锻件共16炉次，300余件经热处理，热处理质量稳定。其性能数据见表4、表5。表4 经正火喷雾风冷+高温回火后性能数据

表5 经调质处理后性能数据

为了进一步验证热处理工艺，我们抽取正火+高温回火处理(编号、、)和调质处理(编号)冲击试样进行金相分析。分析结果见表由此得到材料或包装件的盈利-应变曲线图6。金相组织分别如图3～6所示。表6 连杆金相组织及晶粒度

5．结语

(1)通过对大型45钢连杆热处理工艺改进，热处理返工率大大降低，提高了连杆锻件船检的一次合格率，同时有效地保证了连杆热处理质量和综合力学性能。

(2)该连杆热处理工艺的改进，对于综合性能要求较高的大型45钢产品的热处理生产，具有较高的推广价值。(end)

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