众所周知，金属材料的力学性能主要是由其组织机结构决定的，淬火后能否淬透，能否获得马氏体组织，是材料能否通过热处理改变其力学性能的先决条件。钢的淬透性是具体衡量获得马氏体组织能力的一个重要指标，淬火后获得淬硬层深度主要取决于钢的淬透性，但也受其他因素影响，其中尺寸是重要因素之一。45 钢在水中的临界淬透直径为15~23 mm。大截面的45 钢的淬硬层深度问题是热处理技术人员最为关心的，因为它关系到热处理后的工件能否达到设计要求。所以，对大截面45 钢进行与生产实践相一致的工况下淬硬层深度沿截面分布问题进行探索及工艺路线设计很有必要。

      1 实验方法

      实验时采用生产现场进行热处理调质处理的45 钢， 其化学成分为：C 0.42%~0.50%、Si 0.17%~0.37%、Mn 0.50%~0.80%，S 0.040%，P 0.040%。试样选用直径分别为40 mm、60 mm 、80 mm、100 mm、120 mm、155 mm 的销轴类棒料，长度均大于直径的2.5倍，剥去1 mm 厚的表皮后备用。试样的淬火温度为840 ℃，淬火介质采用10﹪的盐水，回火温度选用200~600 ℃。热处理后磨去表面氧化皮，以保证硬度测试的平衡性并消除表面脱碳对工件硬度的影响，每个试样处理后，在其长度二分之一处用砂轮机在水冷下剖开，硬度沿同心圆测定，每个硬度值测定5~10 个点以提高数据的准确性。

      2 实验结论及分析

      2.1 实验结论及分析

      通过实验可以看出大截面45 钢的淬硬层深度仅为1~5 mm， 除表层外， 大部分得不到马氏体组织。因此，在高温回火后仅仅是表层获得具有良好的综合力学性能的回火索氏体，而传统的销轴类零件加工路线调质处理安排在粗加工之前，按照工厂通常的调质处理件的加工余量2.5 mm， 对于大截面45 钢来说， 经粗加工后调质处理的效果基本被消除。因此，对大截面销轴类零件，调质处理工序应安排在粗加工之后，否则达不到要求。

      2.2 用淬火加低温回火替代调质处理

      在工程机械中大量采用的大截面45 钢销轴类零件，有的是将调质处理作为最终热处理，有的是把调质处理作为预备热处理，然后再进行表面高频淬火、中频淬火。通过以上试验可知，在一定条件下可以用淬火加低温回火代替上述热处理工序，因为淬硬层200 ℃回火得到的是回火马氏体组织，其硬度、强度、耐磨性均要比回火索氏体高许多，且表面还产生残余应力，提高了钢的疲劳强度，这就相当于表面淬火所得到的1~4 mm 的硬化层深度。此外，对于大截面工件来说因淬透性的因素低温回火的芯部性能与高温回火相差不大，芯部性能在500℃以下没什么变化，即低温回火与高温回火后的性能基本相同，还不至于增加回火脆性，影响其承受冲击载荷的能力。应该指出用淬火加低温回火替代调质处理仅适用加工余量不大的工件。

      2.3 用正火取代调质处理作为预先热处理

      直径大于100 mm 大截面45 钢轴类零件的淬硬层深度仅为1~2 mm，除表层外，大部分得不到马氏体组织。因此，在高温回火后仅仅是表层获得具有良好的综合力学性能的回火索氏体，调质处理的效果十分有限。对于直径大于100 mm 的大截面轴。类零件可以用正火取代调质而作为高频淬火、中频淬火的前处理工序，这样既可达到零件的使用要求，又可以降低生产成本，节约能源，提高生产效率。

      3 结论

      综上所述， 调质处理后直接使用的大截面45钢工件，若用淬火加低温回火替代调质处理，不但可提高钢的硬度、强度、耐磨性，而且芯部具有一定的抵抗冲击的能力，因而可提高零件质量，使零件寿命延长。对于直径大于100mm的大截面轴类零件可以用正火取代调质而作为高频淬火、中频淬火的前处理工序。目前已经对水泥机械、重型机械的销轴类零件用淬火加低温回火替代调质处理，经过3年多的使用，完全能够满足使用要求，且大大降低了生产成本。