连杆是柴油机的五大部件之一。我厂生产的L195柴油机连杆采用45#钢制造。其工艺过程包括锻造、正火、粗加工、调质、喷砂、矫直、精整和装配。

为了保证连杆的使用性能，要求连杆具有高强度、良好的耐磨性、足够的塑性、韧性和相应的抗疲劳性。多年的实践表明，调质处理可以满足上述要求。由于调质处理可以细化晶粒，获得均匀细小的球状珠光体——回火索氏体，具有一定的分散性和综合力学性能。

然而，在淬火和回火过程中，有时会出现裂纹，废品率可达12%。裂纹位于小头部、杆的侧面和凹槽中的圆角处。为了保证连杆的质量，从热处理工艺和钢材原材料的选择方面进行了以下分析。

1技术要求

(1)化学成分

c :0.42 ~ 0.50%;si :0.17 ~ 0.37%;Mn :0.50 ~ 0.80%;p0.04%;s0.04%;Cr0.25%;镍0.25%

(2)力学性能HB 217 ~ 293

(3)金相组织为相对均匀的索氏体，允许少量铁素体，呈断续网状分布。

2热处理工艺参数的影响

2.1加热温度

45#钢是一种低淬透性钢，由于其高MS点，淬火后的显微组织应力很高。而且淬火时片状马氏体也占了相当大的数量，所以容易开裂。热处理不当，容易产生裂纹。但是淬火开裂的原因很多，过热是主要原因之一，所以选择淬火温度很重要。

制定淬火加热规范的主要依据是材料的AC3点温度。我们把《热处理手册》中四区中碳钢的AC3点连成一条曲线，即AC3线。选择35钢、40钢、45钢、50钢和55钢用5 ~ 10%盐水加热淬火，然后用金相法结合硬度值测定相应钢的AC3温度2。碳含量从0.45%急剧下降到0.50%，低点在0.48% C，此时AC3约为750 ~ 760，而0.42%C钢的ac3为780，因此45#钢的碳含量在下限840淬火，而在上限840仍淬火，容易因过热而产生淬火裂纹。{img02}

加热温度过低，奥氏体晶粒均匀性不好，部分铁素体不能溶解在奥氏体中。淬火后获得马氏体和块状铁素体的混合组织，硬度低，力学性能差，达不到淬火的目的。

从以上分析可以看出，同样的45#钢，由于批次不同，含碳量也不同。因此，淬火前应分析45#钢的成分，并根据其变化选择合适的加热温度。我们把这种方法称为连杆淬火过程的后续分析。采用这种方法，连杆裂纹大大减少。

2.2保持时间

淬火是为了获得均匀的显微组织和所需的力学性能。除了严格控制加热温度外，正确确定保温时间也是一个重要的问题，这取决于工件的尺寸和形状、钢的化学成分、原始显微组织和加载条件等。但应选择保温时间以确保完成显微组织转变并使奥氏体成分均匀。所以保温时间要足够长，保温时间过短，奥氏体晶粒均匀化程度不好，影响淬火质量。但保温时间不宜过长，否则零件表面氧化脱碳程度会增加，也会影响淬火质量。实际生产中，连杆的保持时间为60 ~ 90分钟。

2.3冷却速度

热处理过程有两个重要组成部分，即加热和冷却。用于冷却工件的冷却介质和冷却方法对热处理后的工件质量起着重要作用。许多热处理缺陷，如变形、开裂、硬度不足等，往往是由于冷却介质和冷却方法选择不当造成的。Th

只有当冷却速率大于临界淬火速率时，才能获得预期的马氏体组织，即靠近C曲线鼻端的冷却速率越大越好。但在MS点以下，为了减少马氏体形成带来的结构应力，希望冷却会小一些，这是几种淬火介质的淬火冷却曲线，其中A是理想的淬火冷却曲线，既能保持工件淬火，又能造成过大的变形，减少淬火裂纹的发生。

在连杆的调质处理中，选择40的5 ~ 10%盐水溶液。这种淬火介质在机头附近有较高的冷却速度，完全符合理想要求。但200-300之间的冷却速率较高(大于理想要求)，由于一些实际生产原因并未改变。这里建议用114淬火剂。

3原材料的影响

为了分析原材料的影响，我们首先回顾了淬透性的内容。所谓钢的淬透性是指钢在加热和奥氏体化后进行淬火的能力。它表示淬火后从钢的表面到中心的硬度分布。钢的淬透性是钢本身固有的性质，它与钢的化学成分、原始结构、晶粒度和零件尺寸有关，但主要与钢的化学成分有关。

钢的淬透性已成为生产中选择钢材和制定工艺流程的主要依据之一。这是因为当钢完全硬化时，它沿横截面的性质将是一致的。如果淬火时没有完全硬化，从表面到中心，其性能会有所不同。但钢的淬透性越大，转变为马氏体的体积变化越大，即淬火时工件的变形和应力越大。当淬火应力超过其断裂极限时，就会产生裂纹。

3.1化学成分的影响

我们生产的L195柴油机连杆是45#钢，属于碳素结构钢。实际生产中，化学成分偶尔超标，主要元素是Si。Mn。合金元素对马氏体的硬度和强度影响不大，合金元素对马氏体的主要作用是明显提高马氏体的塑性。实践表明，碳钢马氏体中碳的分布不均匀，会造成应力分布不均匀，从而降低塑性。加入合金元素后，碳在马氏体中的分布可以均匀化，从而提高塑性。然而，大多数合金元素(铬。锰硅)只有在含量不超过一定限度时才增加马氏体的塑性。超过极限后，马氏体的均匀性降低，塑性和断裂强度降低[1]。所以我们希望钢中有合金元素，但不要太多。

是的。锰铬镍能提高钢的淬透性，对淬透性的影响是锰。依次是铬、硅、镍。但钢的淬透性越高，淬火开裂的危险越大，当合金元素含量超过一定量时，钢的淬透性就会降低。S.P是钢中的有害杂质，钢中这两种元素的含量应尽可能降低。

3.2微观结构的影响

本文主要讨论了晶粒度， 魏氏和带状组织对钢的影响。

根据马氏体的形成原理，微裂纹主要形成在粗大的马氏体中，但当马氏体很细小时，微裂纹很少出现，细小的奥氏晶粒可以减少钢的微裂纹。当奥氏体相对均匀时，初始阶段形成的马氏体片长度与奥氏体的晶粒尺寸有关，粗大的奥氏体晶粒形成粗大的马氏体，容易促进微裂纹的形成。

在生产中，我们要求连杆在淬火和回火前的预处理是正火，以便在淬火和回火前获得相对均匀和细小的原始组织，减少甚至避免微裂纹的产生。

亚共析钢中特殊分布的片状铁素体称为魏氏组织。魏氏组织及其伴生的粗晶组织会显著降低钢材的力学性能，特别是塑性和冲击韧性，因此我们要求魏氏组织不应大于2级。

另外，钢中的带状组织、非金属夹杂物等微观缺陷是淬火裂纹的根源，在生产中连杆淬火回火前不宜有这些缺陷。

3.3宏观缺陷的影响

该工艺要求纤维方向应沿连杆中心线，并符合连杆纵截面宏观结构中的形状，不应有无序或间断。但在实际生产中，很多连杆从杆的侧面形成横向裂纹，有这种裂纹的连杆有大量的刺。正常正火淬火后，落刺处纤维流向的紊乱和不连续无法消除。由此可见，淬火过程中应力很大，出现裂纹。

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连杆槽圆角要求为R5。但我们实际测试开裂的连杆时，槽内有裂纹的连杆圆角基本不符合要求，也就是说型材槽内没有平滑过渡的圆角，产生很大的淬火应力，淬火时容易产生淬火裂纹。这是因为外部尺寸影响钢的淬透性。有棱角、无平滑过渡圆角的零件，淬火后淬火应力增大，容易在槽内圆角处开裂。