45#钢拖轮轴调质工艺的优化

张 明 邓 军 常 红 史翔炜

(南京博大重型锻造有限公司，江苏210048)

我公司生产的45#钢拖轮轴锻件，按常规的调质处理虽能满足强度及硬度的设计要求，但对较高的冲击韧性要求则力不从心。尤其是很难满足客户提出的AkV冲击值要求。为此，我们对几种调质工艺进行了对比研究，找到了一个较为优化的调质工艺。

1 拖轮轴锻件技术要求

拖轮轴尺寸为∅750 mm×3 180 mm和∅680 mm×2 850 mm等共30件，毛坯重量11 880 kg和8 710 kg。性能指标为：Re≥345 MPa，Rm≥(590～740 )MPa，A5≥17%，Z≥35%，AkV≥31 J (常温)；其化学成分符合GB/T699—1999规定，见表1。

2 拖轮轴热处理工艺参数

2.1 45#钢材料的常规热处理工艺及检测结果

45#钢材料的常规热处理工艺见图1。我们取多组试样中的一组(炉号为09-1-0533)进行分析，其化学成分见表2。性能结果见表3。高倍检验晶粒度为4.5级。金相组织为F+P，以P为主，组织不均匀。

表1 拖轮轴化学成分Table 1 The chemical composition of tug shafts (mass fraction,%)

表2 炉号09-1-0533的化学成分Table 2 The chemical composition of the heat 09-1-0533 (mass fraction,%)

图1 常规热处理工艺Figure 1 The common heat treatment process

图2 常规调质加亚温调质工艺Figure 2 The common adding sub-critical temperature tempering and quenching heat treatment process

2.2 调整后的调质工艺及检测结果

45#钢拖轮轴常规调质处理后，晶粒度级别和金相组织均匀程度都达不到规定的要求。为此，我们进行了多次试验研究，最终确定在常规调质处理后增加亚温调质工艺，见图2。性能结果见表4。高倍检验晶粒度为9级，金相组织F+P，组织均匀，铁素体比较尖。

表3 常规热处理后的性能Table 3 The mechanical properties after common heat treatment

表4 增加亚温调质后的性能Table 4 The mechanical properties after adding sub-critical temperature tempering and quenching process

3 分析及讨论

我们增加亚温调质后取得了较好效果的主要原因是：

(1)亚温淬火采用了不完全奥氏体化，目的是减少晶间析出物和细化晶粒，从实际效果来讲，晶粒细化的目的达到了。其中的一个细节必须要注意，亚温的上限温度一定不能超过Ac3，实际执行的过程中也要注意，否则无法达到预期的效果。

(2)细化晶粒可以提高材料的冲击韧性。

(3)淬火工艺只能采用水淬油冷工艺或水淬、水空工艺。如果单纯的采用油冷工艺，很难达到客户的要求。

4 结论

45#钢的水淬油冷加亚温调质工艺可以细化晶粒，提高锻件的冲击韧性，并且可以减少锻件的淬火开裂。