在小型机械工厂的热处理过程中，调质处理占据了相当重要的位置。虽然调质作为一种常见的热处理方法，但要稳定其质量依然面临一定的挑战。为了确保调质件的品质，除了需要准确的工艺文件外，工艺的实际执行也至关重要。基于多年的实际操作经验，本文将讨论45钢和40Cr钢调质过程中的一些常见问题和建议。
调质处理是一种结合了淬火和高温回火的热处理工艺，旨在赋予工件优良的综合机械性能。调质钢分为碳素调质钢和合金调质钢两大类，无论是哪一种，其碳含量的控制都非常严格。过高的碳含量会导致工件强度提升但韧性不足，而碳含量过低则会提升韧性但强度不足。为了实现调质件的最佳综合性能，通常建议将含碳量控制在0.30%到0.50%之间。
在调质过程中，工件的整个截面需要完全淬透，以获得以细针状淬火马氏体为主的显微组织。高温回火则会形成均匀回火索氏体。由于小型工厂无法对每炉进行金相分析，通常只能依靠硬度测试来判断。淬火后的硬度需达到材料的淬火标准，回火后的硬度也要符合图纸要求。
对于45钢的调质处理来说，45钢作为一种中碳结构钢，具有良好的冷热加工性能和较高的机械性能，且价格低廉，来源广泛，因此应用十分广泛。它的一个主要缺点是淬透性较低，因此不适合用于尺寸较大或对质量要求较高的工件。
在实际操作中，45钢的淬火温度通常取A3+(30~50)℃的上限。较高的淬火温度可以加快加热速度，减少表面氧化，提高生产效率。为了确保奥氏体的均匀化，需要足够的保温时间。装炉量较大时，建议适当延长保温时间，以防因加热不均造成硬度不足。保温时间过长则可能导致晶粒粗大和氧化脱碳，影响淬火质量。若装炉量超出工艺文件的规定，加热保温时间建议延长1/5。
45钢淬火时，应使用冷却速度较大的10%盐水溶液。工件在盐水中需快速冷却，但避免冷透。工件在盐水中冷却时，如若冷透，可能导致工件开裂，因为在180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体会产生过大的组织应力。当工件快速冷却至此温度区域时，应采取缓冷方法。通常情况下，当工件在水中抖动停止后即可出水，进行空冷或油冷处理。工件入水时应保持一定的运动，以避免静止状态下的硬度不均和变形。
对于45钢调质件，淬火后的硬度应达到HRC56~59，尽管大截面工件可能会略低，但不得低于HRC48。如果硬度低于此标准，说明工件可能未完全淬火，组织中可能含有索氏体或铁素体，影响调质效果。
45钢的高温回火通常在560~600℃范围内进行，硬度要求为HRC22~34。调质的目的是提升综合机械性能，因此硬度范围较宽。对于有硬度要求的零件，如轴类或齿轮，需根据图纸要求调整回火温度以确保硬度。回火的保温时间视工件大小和硬度要求而定，一般保温时间需在一小时以上。
关于40Cr钢的调质处理，40Cr钢含有铬，能提高淬透性、强度和回火稳定性，适合用于截面大或重要的工件，但需注意第二类回火脆性。
在实际操作中，对于40Cr钢的调质处理，建议：
（一）40Cr钢的淬火应使用油冷，尽管在供油紧张的情况下可以使用水冷，但需严格控制入水和出水温度，以防开裂。
（二）如果40Cr钢的调质后硬度偏高，第二次回火时应提高温度20~50℃。
（三）高温回火后，复杂形状的工件应油冷，简单形状的工件可以水冷，必要时进行消除应力处理。
为了确保调质工件的质量，操作工的技能水平非常关键，同时还需注意设备、材料和调质前加工等因素。以下是一些建议：
（一）工件从加热炉到冷却槽的转移速度应适当，以防工件温度降至Ar3临界点以下，导致不完全淬火。小零件的冷却液速度应控制好，大工件则需要掌握冷却时间。
（二）工件装炉量应合理，建议1~2层，避免因工件重叠而造成加热不均。
（三）工件入水时应保持一定的距离，避免过密导致蒸气膜破裂，造成表面硬度降低。
（四）淬火过程中应避免一次性淬完，根据炉温下降程度调整操作，以确保前后工件硬度一致。
（五）冷却液的温度必须控制在60℃以下，并确保无油污、泥浆等杂质，以防硬度不均匀。
（六）未经加工的毛坯调质硬度可能不均匀，应对毛坯进行粗车加工，棒料则需锻打。
（七）调质过程中严控质量，若淬火后硬度低于要求，应重新淬火，而非仅通过回火调整硬度，以避免调质失效。
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