材料名稱：45鋼

處理狀態(tài)：原材料（供應(yīng)狀態(tài)，熱軋）

侵蝕劑：4%硝酸酒精溶液

組織說明：φ13.2mm棒材橫截面顯微組織如圖1所示。圖中的白色鐵素體呈塊狀、網(wǎng)狀和針狀，珠光體呈細(xì)片層狀，硬度在18HRC左右，和正火后的硬度值相當(dāng)。

圖1 45鋼棒材橫截面組織 400X

供應(yīng)狀態(tài)的原材料是熱軋成形后在空氣中冷卻的，相當(dāng)于正火，所以比退火的硬度高。但由于溫度較高，個別鐵素體呈針狀沿晶界析出并向晶內(nèi)延伸，形成魏氏組織。

魏氏組織的出現(xiàn)使鋼的沖擊韌性顯著降低并變脆，粗晶粒的鋼特別容易形成魏氏組織。要消除魏氏組織和粗大晶粒，必須在淬火前進(jìn)行正火處理，以細(xì)化晶粒、改善組織。

02案例2

材料名稱：45鋼

處理狀態(tài)：原材料（供應(yīng)狀態(tài)，切割）

侵蝕劑：4%硝酸酒精溶液

圖2 45鋼原材料切割熱影響區(qū)組織全貌 100X

組織說明：φ13.2的圓棒料在一般切割機(jī)上切割試樣后，由于未及時通水冷卻，形成的熱影響區(qū)橫截面的顯微組織如圖2所示。圖中左半部分為原始組織，右半部分為熱影響區(qū)組織。熱影響區(qū)的硬度變化范圍比較大，在25-40HRC之間。

圖3 45鋼原材料切割熱影響區(qū)組織 400X

圖3所示為各區(qū)域的放大組織。

其中圖3a為圖2（1）區(qū)的組織，圖中左半部分是原材料組織，為白色網(wǎng)狀鐵素體和細(xì)片狀珠光體，右半部分是切割熱影響區(qū)組織，為白色多角狀鐵素體、片狀珠光體和灰白色馬氏體及殘留奧氏體。

圖3b所示為圖2（2）區(qū)的組織，為晶界處白色未溶鐵素體、灰白色馬氏體和殘留奧氏體，以及細(xì)片狀珠光體。晶粒內(nèi)深色細(xì)片狀珠光體是在切割冷卻過程中新形成的過渡區(qū)顯微組織。

圖3c所示為圖2（3）區(qū)的組織，和欠熱淬火組織相似，晶界處為白色多角狀未溶鐵素體，還有灰白色馬氏體及殘留奧氏體，鐵素體邊界比較清晰。

圖4 切割后試樣表面的顏色

切割試樣時，由于切割速度不同，進(jìn)給量不同，加上未及時冷卻，在試樣表面留下了不同大小區(qū)域的寶石藍(lán)色氧化層，如圖4所示。

從圖中可以看出，熱影響區(qū)都存在于切割后期，材料越硬，切割越困難，熱影響區(qū)也越大。圖4中上面三個試樣是高碳高合金鋼，下面五個是45鋼。在熱處理前，試樣表面打磨得不夠徹底，在觀察原材料顯微組織時，發(fā)現(xiàn)了不同的顯微組織。

切割試樣時，如果不及時冷卻，當(dāng)切割速度由慢逐漸加快時，試樣和砂輪間的摩擦使試樣溫度很快升到Ac1-Ac3之間，再通水冷卻，就形成了類似欠熱淬火的組織。由于試樣表面不同區(qū)域的溫度高低不同，所以不同區(qū)域的顯微組織也有所不同。

材料名稱：45鋼

處理狀態(tài)：830℃保溫15min后隨爐冷卻（退火）

侵蝕劑：4%硝酸酒精溶液

組織說明：如圖5所示，45鋼退火的正常組織；由白色不規(guī)則多邊形鐵素體和深色片層狀珠光體組成。珠光體片層清晰可見，硬度在8-11HRC之間。

圖5 45鋼退火組織 400X

45鋼退火是將鋼加熱到Ac3以上30-50℃，保溫后隨爐冷卻。由于冷卻速度相對較慢，得到接近于平衡狀態(tài)的顯微組織，珠光體約占整個視場面積的55%。

04案例4

材料名稱：45鋼

處理狀態(tài)：830℃保溫15min后空冷（正火）

侵蝕劑：4%硝酸酒精溶液

組織說明：如圖6所示，45鋼正火的正常組織；由白色塊狀和網(wǎng)狀鐵素體及深色細(xì)片狀珠光體組成。珠光體約占視場面積的70%，硬度在15-20HRC之間。

圖6 45鋼正火組織 400X

45鋼正火是將鋼加熱到Ac3以上30-50℃，保溫后在空氣中自然冷卻，它與完全退火的主要區(qū)別在于冷卻速度較快，過冷度大，所以珠光體片層明顯比退火的細(xì)，珠光體量明顯增多，晶粒相對較細(xì)小，因此正火的硬度比退火的高。

45鋼經(jīng)過正火可以改善鑄造或鍛造后的組織，細(xì)化奧氏體晶粒，形成細(xì)而均勻的鐵素體和珠光體，從而提高鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性。

45鋼具有較高強(qiáng)度和良好塑性的配合，可用于制造各種重要零件，如壓縮機(jī)、各種化工用泵和運動部件（曲軸、連桿、活塞桿），也可制造汽輪機(jī)的葉輪等。通常大尺寸的零件在正火狀態(tài)使用，小尺寸的零件可調(diào)質(zhì)成回火索氏體使用。

45鋼也是最常用的調(diào)質(zhì)鋼，在淬火和高溫回火之前必須進(jìn)行正火處理，以獲得均勻而細(xì)密的組織，為淬火做好組織準(zhǔn)備。

03結(jié)束語