1、本科毕业论文（20 届）45 钢锻后余热热处理研究所在学院专业班级 材料成型及控制工程学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 45 钢锻后余热热处理研究 1课题意义及目标（1）意义1)有利于对所学知识的理解巩固2)能很好地利用锻后余热节省工序、降低成本、提高效率3)通过一些实验提高动手能力及学会实验分析方法（2）目标：以所学专业知识为基础，以实用为目的，通过热处理工艺进行分析及相关参数的计算，进一步得出在锻造工艺结束时如何利用 45 钢的
2、终锻温度，在不再进行加热的情况下实施相关热处理的工艺方案。总结出并熟练掌握热处理、特别是锻后余热热处理的规律和方法。2主要任务1)通过对 45 钢锻造加热规范及 45 钢常规热处理加热温度的比较，利用金属学及热处理的相关知识，研究如何利用 45 钢在终锻温度下进行正火及退火等热处理，得出一定的工艺方法。2)设计说明书一本3)电子资料一份3主要参考资料1齐凯，王之新，李廷举，孙梅琴. 低牌号球墨铸铁风冷强化工艺的试验研究J.金属热处理，2008，33(3)：76 -78 .2曹猛，王伯健，刘世锋，葛潇琛，肖强. 刷用扁钢丝的成分、组织与性能研究J. 热加工工艺，2014，43(8)： - .3李
3、春信. 高温形变节能热处理技术J. 大型铸锻件，1992，(4)：7 -17 .4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 查找相关资料了解研究任务 2014.12.01 至 2014.12.202 阅读查找资料制定方案 2014.12.21 至 2015.3.103 做一些实验及观察 2015.3.11 至 2015.4.204 完成力学性能测定实验分析结果 2015.4.21 至 2015.5.155 撰写毕业论文准备答辩 2015.5.15 至 2015.6.15审核人： 年 月 日I45 钢锻后余热热处理研究摘 要：45 钢作为最常用的中碳调质结构钢，其锻件的应用极其广泛，45 钢锻件
4、热处理还可以得到进一步的完善。通过对 45 钢锻造和 45 钢锻件锻后常规热处理的研究，利用所学的金属学与热处理相关知识，通过工艺性分析得出如何在 45 钢锻造结束时利用 45 钢的终锻温度直接进入热处理的工艺方法，最后，总结出 45 钢锻后余热热处理的工艺方案。通过实验验证，分析实验结果，比较得出 45 钢锻后余热热处理的工艺性能。45 钢锻后余热热处理减少了 45 钢锻后进行的热处理工序，降低了45 钢锻件的热处理成本。在一定程度上，提高了 45 钢锻件的机械性能，在实际生产中，具有巨大的经济效益。关键词：45 钢，锻造，热处理，余热热处理Study on heat treatment o
5、f waste heat after 45 steel forgingAbstract：45 steel is the most commonly used medium carbon steel, and the application of its forging is very extensive, and 45 steel forging heat treatment can be further improved. Through the study of 45 steel forging and 45 steel forgings after conventional heat t
6、reatment, the author uses the metal science and heat treatment related, and through the process of analysis of how to draw at the end of the 45 steel forging using 45 steel final forging temperature and then it will directly into the process of heat treatment. Finally, this paper summarizes the 45 s
7、teel after forging heat treatment process. Through the experimental verification, the experimental results are analyzed and the technological properties of the heat treatment after 45 steel forging are obtained. 45 steel after forging heat treatment reduces the 45 steel forging after the heat treatm
8、ent process, which reduces the 45 steel forging heat treatment cost. In a certain extent, it improves the mechanical properties of 45 steel forgings, The important is the huge economic benefits in the actual production.Keywords: 45 steel, Forging, Heat treatment, Waste heat treatmentII目 录1 绪论 .11.1
9、关于 45 钢 .11.2 45 钢的用途 .21.3 Fe-Fe3C 相图 .22 45 钢的锻造 .42.1 关于锻造 .42.2 45 钢的锻造温度 .42.3 45 钢的锻造比 .53 45 钢的热处理 .63.1 关于 45 钢的热处理 .63.2 45 钢的热处理规范 .63.3 45 钢的热处理工艺 .63.3.1 45 钢的退火 .63.3.2 45 钢的正火 .73.3.3 45 钢的调质 .93.4 45 钢的其他热处理 .114 45 钢的锻后余热热处理 .134.1 关于锻后余热热处理 .134.2 45 钢锻后余热正火工艺 .134.3 45 钢锻后余热调质工艺 .1
10、35 实验 .155.1 实验方案 .155.1.1 实验目的 .155.1.2 实验设备及材料 .155.1.3 实验内容及步骤 .155.1.4 注意事项 .165.2 实验数据 .165.2.1 实验数据 .16III5.2.2 实验数据分析 .175.3 实验结论 .186 实例 .196.1 锻后的停留时间 .196.2 强韧化机理的探讨 .217 总结 .24参考文献 .25致 谢 .2621 绪论1.1 关于 45 钢中国 GB 标准钢号45，也叫“油钢” 。市场现货热轧居多；冷轧规格1.0mm4.0mm 之间。热轧，在再结晶温度以上进行的轧制；冷轧，在再结晶温度以下进行的轧制。
11、45钢的成分：主要成分为 Fe，碳含量为0.42%0.50%，其他元素含量Si： 0.17%0.37%，Mn ：0.50%0.80%，P ： 0.035%，S： 0.035%，Cr ：0.25% ， Ni：0.25%，Cu：0.25%。45钢的密度为7.85g/cm 3。45钢的材料性能：主要由塑性、韧性、弹性、刚性、延展性、强度和硬度指标等来描述。45钢在外力作用下能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性，表现出材料性能中的塑性。45钢的塑性一般，塑性指标主要有冲击值、断面收缩率和相对伸长率等。45钢的冲击值为39J；45的收缩率老标准 JB/T 6396-1992 用 表示，新标准 JB/T
12、6396-2006 用 Z 表示，单位为 %，45钢的收缩率为 40%；45钢材料做抗拉实验，式样断裂后，断面标距部分增长的长度与式样初始长度之比，反应了材料塑性大小，即为伸长率，伸长率越大，塑性越大，伸长率用 表示，45钢伸长率为16 %。45钢在应力的作用下断裂，在断裂前承受一定的塑性变形，吸收塑性变形和断裂过程中的能量，表现出材料性能中的韧性，45钢经过适当的热处理后可以获得一定的韧性，韧性越好，则发生脆性断裂的可能性越小。45钢在到达弹性极限之前是具有弹性的，弹性指标用弹性常数泊松比来反映，45钢的泊松比为0.26945钢可以承受较高的应力而不发生很大的应变，表现出材料性能中的刚性，刚
13、性指标由弹性模量 E 来反映，即应力除以应变，45 钢的弹性模量为210Gpa。45钢在外力作用下可以延伸成细丝或被碾成薄片，表现出材料性能中的延展性，45钢既具有塑性也具有延展性。45钢的机械部件首先应该满足强度的基本要求，对45钢而言，常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度，它们都可以通过拉伸试验进行测出，45钢的屈服强度应大于等于355Mpa ，抗拉强度应大于等于600Mpa 才算合格。345钢在多次交变载荷作用下会产生破坏，在破坏前的最大应力表现出材料性能中的疲劳强度，应尽量不要让45钢处于多次交变载荷中，到达疲劳强度会被破坏，造成损失和危险 1。45钢在不同的状态下具有不同的硬度，硬度是
14、比较各种材料软硬的指标，对于45钢而言，常用的硬度指标有布氏硬度 HB 和洛氏硬度 HR，布氏硬度值（HB）单位为公斤力/mm 2(N/mm2)。45钢交货状态硬度，热轧钢为229HB 退火钢为197HB。45钢淬火后的硬度极高，不能用布氏硬度来表示，这时就需要用到洛氏硬度，用金刚石圆锥体压入45钢表面，由压痕的深度求得45钢的洛氏硬度1.2 45 钢的用途45 钢本身具有一定的硬度，而经过不同的热处理后，还可以拥有不同的硬度和不同的力学性能和机械性能，因此，45 钢的主要用途是用来制造强度要求较高的零件。这些零件所用的 45 钢经过正火或调质处理后基本可以满足要求。有些零件则要求表面具有很高
15、的硬度，这就需要 45 钢在经过一般的正火或调质工序后，还需对 45钢材料进行表面的热处理，比如表面的渗碳、渗氮或表面的碳氮共渗等热处理工序，这样就可以得到很高的表面硬度，以满足零件的需求 2。45 钢最常用来制造轴类零件。轴类零件的要求多种多样，根据轴类零件的结构形状、设计要求、使用条件等，需要对 45 钢进行不同的处理及加工。对于轴类零件的毛坯，一般为棒料，要求也不是很高，只需使用 45 钢锻件即可，即 45 钢材经过模锻或自由锻后就可以用于轴类零件的制造。根据后续的要求，对毛坯进行粗加工后，经过不同的热处理工序，即可用来制造不同的轴。粗加工后的 45 钢毛坯经过正火或调质后，可以获得较好
16、的切削性能，较高的强度和韧性，再加上本身极好的机械性能，基本可以满足不同轴类零件的需求 3。45 钢的另一个用途是用来做模具焊材，45 钢所针对的模具焊材型号为：CMC-E45，45 钢焊条是唯一结合性较好的中硬度刚焊条，可以用于各种模具及各种板金的修补焊接。1.3 FeFe3C 相图碳钢：含碳量为 0.0218%2.11%的铁碳合金。45 钢作为最常用的中碳调质结构钢，也属于铁碳合金中的一种，都以铁和碳为4基本组元。研究 45 钢，则需研究 FeFe3C 相图，FeFe 3C 相图对 45 钢的成分，不同加工条件、不同热处理工序后的 45 钢成分、组织和性能的研究具有重要的意义。FeFe3C 相图分析：45 钢的液相线温度在 1495左右。由 FeFe3C 相图可以确定 45 钢的 Ac1 约为 727，45 钢的 Ac3 约为 770。Ac1 是珠光体向奥氏体转变的临界温度。Ac3 是铁素体完全溶解转变成奥氏体的临界温度。对 45 钢热处理的主要研究是研究不同热处理工序后 45 钢的组织成分，即 45 钢不同热处理后得到的金相组织种类、结构及性能。通过对不同热处理工序后得到的金相组织性能的研究，就基本上可以确定 45 钢在不同热处理工序后得到的材料性能和机械性能。
