45號鋼是一種含碳量為0.45%的碳鋼，具有價(jià)格低廉、切削性能好、淬火后強(qiáng)度高、調(diào)質(zhì)處理后韌性好、耐磨性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于制造結(jié)構(gòu)零件和中低檔注塑模具。
“45號鋼”是一個(gè)簡單的名字，通常標(biāo)有“45#”。實(shí)際上GB標(biāo)準(zhǔn)鋼號是“45”，它不是順序號，讀作“45號鋼”并不準(zhǔn)確。
>>成份標(biāo)準(zhǔn)
S45C類似于45鋼型號。(JIS)和1045(AISI)。另外，我國冶金標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范包含SM45品牌專業(yè)標(biāo)明注塑模具的用途。與45鋼相比，SM45的磷硫含量較低，鋼純度較強(qiáng)。
>>物理性能（GB/T 699-1999）
注意：對于超過80mm的鋼材，允許其斷后伸長率和斷面收縮率比上述鋼材減少2%和5%。
>>熱處理和強(qiáng)度
淬火工藝標(biāo)準(zhǔn)介紹：淬火溫度為820~860℃，水冷或油冷，強(qiáng)度高，≥50HRC。
回火工藝標(biāo)準(zhǔn)：回火溫度為500~560℃，空冷，強(qiáng)度為25~33HRC。
這種環(huán)境溫度淬火就是調(diào)質(zhì)處理。質(zhì)量調(diào)節(jié)使45鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性更好地平衡，綜合性能優(yōu)異，能夠融入交變負(fù)載環(huán)境。
45鋼調(diào)質(zhì)后表面硬度低，不耐磨。所以調(diào)質(zhì)比較常見 對零件表面硬度進(jìn)行感應(yīng)淬火。
下表顯示了回火溫度與硬度的關(guān)聯(lián)：
注：①淬火為840℃水淬。②在45鋼淬火之前，強(qiáng)度超過HRC55(最高可達(dá)HRC62)才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。HRC55(感應(yīng)淬火HRC58)是實(shí)際應(yīng)用的最高強(qiáng)度。
45鋼(840±10℃)金相圖
45鋼(840±10℃)金相圖
圖1(100×)
圖1(500×)
材料：45#鋼
工藝狀態(tài)：加熱至(840±10℃)，保溫1h，冷至600℃，再保溫1h，空冷
腐蝕方法：4%硝酸酒精溶液腐蝕
結(jié)構(gòu)表明：珠光體和白色網(wǎng)狀鐵素體，晶粒度為8級。
45鋼的淬火是將鋼加熱到Ac3以上30?！?0℃，保溫后在空氣中自然冷卻。它與完全退火的重要區(qū)別在于制冷速度快，旨在使鋼的部門正?；黾雍涂s小珠光體量，減少鐵素體總數(shù)。
45鋼的淬火是將鋼加熱到Ac3以上30?！?0℃，保溫后在空氣中自然冷卻。它與完全退火的重要區(qū)別在于制冷速度快，旨在使鋼的部門正?；黾雍涂s小珠光體量，減少鐵素體總數(shù)。
如果使用45鋼作為一般構(gòu)造部件，淬火可以作為最后的熱處理。通過淬火，鍛造或鍛造后的機(jī)構(gòu)可以得到改善，奧氏體晶粒可以得到優(yōu)化，使機(jī)構(gòu)均勻化，產(chǎn)生細(xì)而均勻的鐵素體和珠光體機(jī)構(gòu)，晶粒度可以達(dá)到8級。從圖1可以看出，珠光體的層距相當(dāng)小，從而提高了鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性。
45鋼是比較常見的調(diào)質(zhì)鋼。在淬火和高溫回火之前，必須進(jìn)行正火處理，以獲得對稱細(xì)致的機(jī)構(gòu)作為預(yù)熱處理的關(guān)鍵過程。
金相圖45鋼(手工電弧焊)
圖1 200X
圖2 500X
圖3 200X 圖4 200X
圖5 200X 圖6 100X
材料：45鋼
工藝狀況：
圖1–2：手工電弧焊
圖3–6：手工電弧焊，焊接前未熱，焊接后未消除應(yīng)力解決方案
腐蝕方法：4%硝酸酒精溶液腐蝕
機(jī)構(gòu)表明：
圖1：上端為焊縫區(qū)，顯微組織為奧氏體、貝氏體、托氏體和少量柱狀鐵素體；下面是熱影響區(qū)的超溫外觀:奧氏體、貝氏體、托氏體和少量鐵素體，沿著晶體遍布黑色托氏體。
圖2：圖1過熱區(qū)的外觀倍率較高。
圖2：圖1過熱區(qū)外觀更高倍率。焊縫區(qū)域由液相向馬氏體(快速冷卻和成柱形)變化，然后在冷卻過程中，鐵素體從柱形馬氏體的晶界上沉淀出來，勾勒出柱形結(jié)晶的輪廓，然后與鐵素體相鄰，引起非自發(fā)成核的貝氏體變化和非自發(fā)成核及其自發(fā)成核的托氏體變化。
由于冷卻速度快，殘留部分的碳含量比先變區(qū)域的可淬性提高，導(dǎo)致馬氏體發(fā)生變化。
由于母材為45鋼，與高碳鋼相比具有良好的淬火性能，在焊后制冷過程中，母材熱影響區(qū)過熱區(qū)出現(xiàn)大量奧氏體。由于馬氏體相變的形成，焊接和熱影響區(qū)域都有一定的組織應(yīng)力，容易引起干裂。特別是在過熱區(qū)域，晶粒較粗，奧氏體針較長，且無淬火，應(yīng)力較高，這里是焊接最薄弱的區(qū)域，產(chǎn)生縫隙的敏感性也較大。
圖3上部為焊接機(jī)構(gòu)：珠光體和鐵素體，首先分析鐵素體沿柱狀晶界析出。圖片下半部分為半熔化區(qū)和過熱區(qū)的母材熱影響區(qū)；白色淬火馬氏體，黑色針狀下貝氏體和托氏體。焊接和母材的融合狀況良好。
焊接金屬凝結(jié)時(shí)，首先在與母材相連的溶池邊緣逐漸結(jié)晶，因?yàn)槟覆臏囟鹊?，傳熱性好，溫度場大，結(jié)晶速度小，所以母材溶池附近的結(jié)晶要直接結(jié)晶在母材晶體上生長。但此時(shí)受焊接熱循環(huán)的影響，母材邊緣迅速被加熱到高溫，導(dǎo)致晶體過熱，使得晶體非常粗壯。焊接從這些粗晶體中不斷生長的新型焊接晶體也非常粗壯。另外，焊接時(shí)焊接溫度很高，都是因?yàn)橹鶢罹w容易粗大。母材半熔化區(qū)一般較小，金相法難以清晰區(qū)分，而過熱區(qū)較寬，晶體非常粗壯，制冷變化后奧氏體針葉也非常粗壯。
一般來說，焊絲含碳量低于母材，鐵素體比例高，鐵素體膨脹系數(shù)小，晶體折疊應(yīng)力小。同時(shí)，鐵素體具有良好的塑性，容易變形，可以降低應(yīng)力，從而防止焊縫的形成。高碳鋼馬氏體冷卻后，易轉(zhuǎn)化為珠光體和鐵素體，而母材45鋼屬于中碳鋼，具有一定的淬透性，焊接后冷卻，重結(jié)晶區(qū)馬氏體易轉(zhuǎn)化為奧氏體。
圖4是熱影響區(qū)穩(wěn)定重結(jié)晶區(qū)的組織，是白色淬火馬氏體、黑色針下貝氏體、黑色托氏體、黑色小塊細(xì)珠光體和沿晶體覆蓋白色鐵素體的少許混合組織。正常重結(jié)晶區(qū)(或正常淬火區(qū))的加熱溫度是從AC3到晶體的顯著生長溫度區(qū)。在這個(gè)溫度區(qū)，奧氏體晶粒比較微妙。變化后，奧氏體針葉長度較短，離過熱區(qū)越近，奧氏體化溫度越高，成分越對稱，馬氏體越穩(wěn)定，空冷后獲得馬氏體組織的可能性越大。相反，離不完全淬火區(qū)越近，溫度越小，成分越不均勻，馬氏體越不穩(wěn)定，非馬氏體組織越容易溶解，產(chǎn)生上述混合組織。
圖5：母材重結(jié)晶區(qū)不完整，其組織為黑色細(xì)塊珠光體和白色鐵素體，部分鐵素體呈微小針狀沉淀，產(chǎn)生魏氏機(jī)構(gòu)。
在這個(gè)地區(qū)焊接時(shí)，母材的加熱溫度在AC1~AC3之間。由于加熱溫度很低，沒有完全奧氏體化，一些鐵素體保存了原材料的帶狀組織，沒有改變。奧氏體化部分，由于溫度低，奧氏體晶粒非常細(xì)小，不穩(wěn)定，容易轉(zhuǎn)化為更小的珠光體和鐵素體。由于冷卻速度快，部分鐵素體呈細(xì)針狀析出，導(dǎo)致魏氏體。
圖6：初始母材機(jī)構(gòu)，珠光體和鐵素體，呈冷軋帶狀分布。圖中鐵素體中間的灰色長條形夾雜物為硫酸鹽，冷軋時(shí)塑性夾雜物沿軋制方向變成長條形，夾雜物可以成為鐵素體沉淀和成長的外部非自發(fā)核的關(guān)鍵。因此，鐵素體核心分布長條形的硫酸鹽經(jīng)常可以在冷軋材料中看到。
45鋼屬于中碳鋼，其鍛性比高碳鋼差很多。因此，焊接時(shí)通常需要在焊接前預(yù)熱和焊接后除應(yīng)力。在這種情況下，由于焊接前的預(yù)熱和焊接后的除應(yīng)力解決方案，馬氏體組織容易出現(xiàn)在熱影響區(qū)。奧氏體硬度高，延展性大，容易引起應(yīng)變產(chǎn)生的應(yīng)力，但不能引起變形以吸收應(yīng)變能量，從而導(dǎo)致冷間隙的形成。與此同時(shí)，也是使用時(shí)容易產(chǎn)生疲勞縫隙的地方。特別是過熱地區(qū)的粗奧氏體也是焊接的薄弱地區(qū)。特別是過熱地區(qū)的粗奧氏體也是焊接的薄弱地區(qū)。
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