作者：劉麗霞¹李友榮²
                        （1.蘇州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所；2.南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系）

　　摘　要：采用化學(xué)成分分析、硬度測(cè)試和金相檢驗(yàn)等方法對(duì)45鋼調(diào)質(zhì)軸件的性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：由于鍛造溫度偏高，又未進(jìn)行正火處理，造成了顯微組織的異常，使得軸件的性能遠(yuǎn)不及正常的調(diào)質(zhì)件，不能滿(mǎn)足實(shí)際使用要求。
　　關(guān)鍵詞：調(diào)質(zhì)；化學(xué)成分；硬度；顯微組織
　　45鋼是用量Z多的中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，它具有較高強(qiáng)度和良好塑性的配合，可用于制造強(qiáng)度要求較高的機(jī)械零件，如壓縮機(jī)、各種化工用泵的運(yùn)動(dòng)部件（如曲軸、連桿、活塞桿） ，也可制造汽輪機(jī)的葉輪等。通常大尺寸的零件為正火態(tài)使用，小尺寸的零件可調(diào)質(zhì)成回火索氏體使用。某半導(dǎo)體設(shè)備公司采用45鋼（調(diào)質(zhì)態(tài)）作為軸材料，該軸尺寸為<20×600mm，在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)兩件軸（分別編號(hào)為試樣1和試樣2) 的強(qiáng)度、塑性都不高，達(dá)不到使用要求，且試樣2更為嚴(yán)重，為免以后發(fā)生重大質(zhì)量問(wèn)題，筆者通過(guò)理化檢驗(yàn)對(duì)其性能進(jìn)行了分析。
　　1　理化檢驗(yàn)
　　1.1化學(xué)成分分析
　　在試樣1和試樣2上分別鉆屑取樣，按GB/T223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）見(jiàn)表1，結(jié)果表明，兩件樣品的化學(xué)成分都符合GB/ T69921999中對(duì)45鋼的成分要求。

　　1.2硬度測(cè)試
　　在兩件軸的橫截面上分別進(jìn)行硬度測(cè)試，使用儀器為600MRD數(shù)顯洛氏硬度計(jì)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。結(jié)果表明，兩件樣品整個(gè)橫截面上的硬度都比較均勻，但硬度值均低于45鋼調(diào)質(zhì)件的正常硬度范圍（HRC 28 左右），特別是試樣2，硬度只有HRC1511～16.5（注：數(shù)值低于20.0，已超出金屬洛氏硬度試驗(yàn)方法所規(guī)定的范圍，此時(shí)數(shù)值僅供參考）。

　　1.3金相分析
　　在試樣1和試樣2上分別取樣，將樣品進(jìn)行研磨、拋光并用4%硝酸酒精溶液進(jìn)行浸蝕，制成金相試樣，在卡爾•蔡司Axivert 40 MAT光學(xué)顯微鏡上觀察，觀察面為軸的整個(gè)橫截面。結(jié)果表明，兩個(gè)軸橫截面上的組織分布都比較均勻，試樣1顯微組織為回火索氏體及少量呈網(wǎng)狀分布的白色鐵素體，部分鐵素體呈針狀向晶內(nèi)發(fā)展，而呈魏氏組織（圖1）；試樣2的顯微組織為回火索氏+白色鐵素體，鐵素體大部分沿原奧氏體晶界呈塊狀析出，部分呈針狀向晶內(nèi)穿插，而呈現(xiàn)出嚴(yán)重的魏氏組織狀態(tài)（圖2）。兩個(gè)樣品中的鐵素體網(wǎng)孔均較大且不光滑，部分呈鋸齒狀，即為魏氏組織殘余，顯然，出現(xiàn)魏氏組織和較大的鐵素體網(wǎng)孔是組織過(guò)熱的特征，是鑄造成形留下的組織殘余。

　　2　分析和討論
　　45鋼是Z為常見(jiàn)的調(diào)質(zhì)鋼，調(diào)質(zhì)后的組織形態(tài)首先取決于淬火組織（當(dāng)然淬火前原始組織也會(huì)有很大影響）。因淬火加熱不足而殘留在馬氏體組織中的碎塊狀鐵素體，或因冷卻不足而在馬氏體晶界區(qū)形成的網(wǎng)狀鐵素體（網(wǎng)孔小且較光滑），均會(huì)保留到高溫回火后的索氏體組織中。45鋼作為調(diào)質(zhì)件使用時(shí)，在調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）之前必須進(jìn)行正火處理作為中間熱處理工藝，即鍛造成形后進(jìn)行正火處理，以獲得均勻而細(xì)密的組織。實(shí)際生產(chǎn)中，一些單位考慮經(jīng)濟(jì)利益，過(guò)分依賴(lài)鍛后余熱正火，不經(jīng)過(guò)金相分析，由于取消了正火處理，加上調(diào)質(zhì)時(shí)保溫不充分，造成金相組織不合格或不均勻，直接影響到材料的力學(xué)性能。從圖1和圖2觀察到的顯微組織形態(tài)分析看，在該45鋼材料中保留下來(lái)的網(wǎng)狀鐵素體及魏氏組織是由于始鍛及終鍛溫度較高，而且以較大的過(guò)冷度冷卻而產(chǎn)生的，調(diào)質(zhì)前又未進(jìn)行正火處理，鍛造殘余組織保留到調(diào)質(zhì)處理階段。顯微組織的特征與硬度測(cè)試的結(jié)果是相一致的，正是由于組織中存在著鐵素體，工件的硬度才會(huì)低于正常的45鋼調(diào)質(zhì)態(tài)的硬度。特別是試樣2，組織中存在大量的鐵素體，故其硬度更低。此種異常的顯微組織會(huì)使得軸件的強(qiáng)韌性遠(yuǎn)不及正常的調(diào)質(zhì)件，滿(mǎn)足不了實(shí)際使用要求，這樣的工件若投入使用，在使用過(guò)程中更易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，危害極大。
　　3　結(jié)語(yǔ)
　　該45鋼軸件由于鍛造溫度偏高，又未進(jìn)行正火處理，造成了顯微組織的異常，出現(xiàn)了網(wǎng)狀鐵素體及魏氏組織殘余，使得工件的性能大大降低，達(dá)不到使用要求。