作者：劉麗霞¹李友榮²
                        （1.蘇州市產品質量監督檢驗所；2.南京理工大學材料科學與工程系）

　　摘　要：采用化學成分分析、硬度測試和金相檢驗等方法對45鋼調質軸件的性能進行了分析。結果表明：由于鍛造溫度偏高，又未進行正火處理，造成了顯微組織的異常，使得軸件的性能遠不及正常的調質件，不能滿足實際使用要求。
　　關鍵詞：調質；化學成分；硬度；顯微組織
　　45鋼是用量Z多的中碳調質結構鋼，它具有較高強度和良好塑性的配合，可用于制造強度要求較高的機械零件，如壓縮機、各種化工用泵的運動部件（如曲軸、連桿、活塞桿） ，也可制造汽輪機的葉輪等。通常大尺寸的零件為正火態使用，小尺寸的零件可調質成回火索氏體使用。某半導體設備公司采用45鋼（調質態）作為軸材料，該軸尺寸為<20×600mm，在使用過程中發現兩件軸（分別編號為試樣1和試樣2) 的強度、塑性都不高，達不到使用要求，且試樣2更為嚴重，為免以后發生重大質量問題，筆者通過理化檢驗對其性能進行了分析。
　　1　理化檢驗
　　1.1化學成分分析
　　在試樣1和試樣2上分別鉆屑取樣，按GB/T223《鋼鐵及合金化學分析方法》進行化學成分分析，結果（質量分數，%）見表1，結果表明，兩件樣品的化學成分都符合GB/ T69921999中對45鋼的成分要求。

　　1.2硬度測試
　　在兩件軸的橫截面上分別進行硬度測試，使用儀器為600MRD數顯洛氏硬度計，測試結果見表2。結果表明，兩件樣品整個橫截面上的硬度都比較均勻，但硬度值均低于45鋼調質件的正常硬度范圍（HRC 28 左右），特別是試樣2，硬度只有HRC1511～16.5（注：數值低于20.0，已超出金屬洛氏硬度試驗方法所規定的范圍，此時數值僅供參考）。

　　1.3金相分析
　　在試樣1和試樣2上分別取樣，將樣品進行研磨、拋光并用4%硝酸酒精溶液進行浸蝕，制成金相試樣，在卡爾•蔡司Axivert 40 MAT光學顯微鏡上觀察，觀察面為軸的整個橫截面。結果表明，兩個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狀分布的白色鐵素體，部分鐵素體呈針狀向晶內發展，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，部分呈針狀向晶內穿插，而呈現出嚴重的魏氏組織狀態（圖2）。兩個樣品中的鐵素體網孔均較大且不光滑，部分呈鋸齒狀，即為魏氏組織殘余，顯然，出現魏氏組織和較大的鐵素體網孔是組織過熱的特征，是鑄造成形留下的組織殘余。

　　2　分析和討論
　　45鋼是Z為常見的調質鋼，調質后的組織形態首先取決于淬火組織（當然淬火前原始組織也會有很大影響）。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形成的網狀鐵素體（網孔小且較光滑），均會保留到高溫回火后的索氏體組織中。45鋼作為調質件使用時，在調質處理（淬火+高溫回火）之前必須進行正火處理作為中間熱處理工藝，即鍛造成形后進行正火處理，以獲得均勻而細密的組織。實際生產中，一些單位考慮經濟利益，過分依賴鍛后余熱正火，不經過金相分析，由于取消了正火處理，加上調質時保溫不充分，造成金相組織不合格或不均勻，直接影響到材料的力學性能。從圖1和圖2觀察到的顯微組織形態分析看，在該45鋼材料中保留下來的網狀鐵素體及魏氏組織是由于始鍛及終鍛溫度較高，而且以較大的過冷度冷卻而產生的，調質前又未進行正火處理，鍛造殘余組織保留到調質處理階段。顯微組織的特征與硬度測試的結果是相一致的，正是由于組織中存在著鐵素體，工件的硬度才會低于正常的45鋼調質態的硬度。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使得軸件的強韌性遠不及正常的調質件，滿足不了實際使用要求，這樣的工件若投入使用，在使用過程中更易出現斷裂現象，危害極大。
　　3　結語
　　該45鋼軸件由于鍛造溫度偏高，又未進行正火處理，造成了顯微組織的異常，出現了網狀鐵素體及魏氏組織殘余，使得工件的性能大大降低，達不到使用要求。