

咱们先来说一说45钢到底是个什么东西,以及为什么它在机械制造里面这么常见好。
的这个45钢其实它的全称是叫做45号碳素结构钢,然后它的含碳量大概是在0.45%左右,所以它是属于一种中碳钢。,那它的这个性能呢就是比低碳钢要硬一些,然后又比高碳钢要韧,最重要的是它又便宜,然后又能满足很多的使用场景,所以像我们常见的一些轴啊,连杆,齿轮螺栓很多都是用它做的。
既然这么常用,那在使用45钢的时候都容易踩哪些坑?最常见的一个误区就是把它当成一种万能钢,就是不管什么场合都用它对,然后另外一个呢就是在热处理上面下错了功夫,就明明正火就可以了他非要调制,结果导致成本上去了,但是性能提升非常有限。
那下面我们要讨论的就是这个45钢它常见的三种状态,对热轧态,正火态和调制态这三种状态在组织性能上到底有什么差别?热轧状态就是说这个钢材他在钢厂出来的时候就是没有经过任何的热处理,但它的内部组织就是会比较不均匀,然后残留应力也比较大,硬度大概在布是200左右,那正火呢就是把它加热到800多度,然后空冷,嗯,这样的话它的组织会变得比较均匀,内应力也会消除,虽然印度跟热打的差不多,但是它的综合力学性能会比热轧的要好很多。
明白了,那调制又是怎么改善45钢的性能的呢?调制其实就是淬火加高温回火,那它是既能提高强度。又能有很好的韧性配合,嗯,一般调制后的硬度大概在布是220~250之间,这也是45钢最常用的一种热处理状态,了解了,那咱们接下来就讲讲什么时候必须要调制,就是说在设计一个零件的时候,怎么去判断它是不是非得调制不可,一般来说如果这个零件在工作的时候,它要承受交变载荷或者是冲击载荷的,那我们就必须要对他进行调制处理,比如说发动机的曲轴,变速箱的传动轴,机床的主轴,还有起重机的吊钩,这些都是在工作的时候反复的受力方向和大小都在不断的变化的。
这么说是不是调制就可以大幅的提高这些关键零件的使用寿命?没错,没错,因为它可以显著的提高材料的疲劳强度,就是同样的一个力反复的作用,调制后的零件可以承受更多次的循环才会断裂。那如果只是正火的话,它的寿命可能只有乔治的几分之一。所以如果这个零件一旦失效会带来安全隐患或者是造成停产的,那我们一般都是建议调制,这么说我就懂了。
那什么时候中火就够了,就什么情况下我们选择正火而不是调制会更合适,对于那些只承受静载荷或者是载荷变化非常小的零件,其实正火就可以满足要求了,嗯,比如说普通的支架底座,一些不重要的连接件,还有低速运转的轴,这些用正火处理就可以了,在性能和成本上的差别大吗?正火和调制在性能上的差别其实不是很大,但是正火的成本要低很多,然后生产周期也短,而且零件的变形也小,那如果这个零件坏了,只是需要更换而不会带来安全问题的话,那用正火就可以了,你如果用调制就是浪费钱。
那有的时候我们看到一些零件,它就是直接用热轧状态的45钢做的对吧?那这种选择一般是基于什么样的考虑?
如果这个零件在设备里面不受力,只是用来做定位或者是连接的。那其实热轧状态的45钢就完全可以胜任,比如说一些垫块儿挡板,还有一些不重要的箱子,包括一些焊接件,那热轧状态的材料会不会因为内应力而影响后续的加工精度?热轧状态的45钢它是有内应力的,所以如果你的零件后续的加工精度要求很高的话,即使它不受力,我们也建议你在粗加工之后进行一次正火把应力消除一下,不然的话在加工的过程当中,它内应力释放出来会让你的零件变形影响精度。
ok,然后我们要聊到下一个话题就是调制硬度到底该怎么定,就是说我们在设计一个零件的时候,要怎么根据它的实际受力情况和加工要求来选择一个合适的调制硬度范围?在确定45钢调制硬度的时候,我们首先要考虑这个零件主要承受什么样的载荷,那如果说它是主要承受拉压应力的,那我们就可以把硬度定的高一些取布什250左右,那如果他是经常会受到冲击的,那我们就要把硬度定的低一些,选布是220左右,对,这样可以保证它有足够的韧性,不容易断。
那如果这个零件后续还要进行大量的切削加工呢,硬度范围该怎么选?如果就是这种情况的话,我建议把印度定在布市220~230之间,因为如果太硬的话,会让刀具的磨损非常快,然后加工难度也会加大,还有一个很常见的错误就是在图纸上标rc20~25,其实调制一般都是用hb来表示的,而且在这个印度区间hrc是没有hb精确的,如果说你把45钢调制硬度超过了hrc30,那它的韧性就会明显的下降,就失去了调制的意义。
那我们再来看一个实际的案例,就是有一根45钢的传动轴,它在使用的过程当中发生了早期断裂,那这个断裂的原因到底是什么?有一次我们碰到一根传动轴,它是用45钢做的,图纸上写的是调制处理,然后他用了两个月就断了,我们检查之后发现热处理厂其实做的是淬火加低温回火哦,结果硬度达到了hrc45,虽然强度很高,但是韧性很差,所以在交变载荷下就很容易发生疲劳断裂,看来就是工艺单上的要求不明确,真的会导致严重的后果,这个就是典型的把调制做成了淬火,其实调制的关键是高温回火,而不只是淬火,那如果你的工艺文件上面只写了调质两个字,没有写硬度范围的话,热处理厂可能就会因为理解偏差或者图省事儿,导致最终的性能和你设计的要求是完全不一样的,所以图纸上一定要写清楚,比如说调制硬度hb220~250好。
就是在选择45钢的热处理工艺的时候,怎么才能做到既保证性能又能控制成本?其实我们做一个简单的表格就可以很清楚的看到在不同的使用要求下45钢到底要不要热处理,以及要选择什么样的热处理,那你只要按照这个零件的受力情况和工作条件来就可以做到既省钱又耐用,如果你选错了的话,要么就是浪费钱,要么就是有安全隐患。
今天咱们把这个45缸常见的一些热处理的误区以及怎么合理的去选择它的状态和硬度,给大家聊的明明白白,希望大家以后再遇到这种材料的时候能够用的更得心应手。