冷拔45钢前酸洗工艺参数的正交试验分析

　　45钢具有较高的强度和良好的韧性等综合力学性能，常用作冷拔传动轴类零件。酸洗是冷拔前一道重要的预处理工艺，酸洗效果的好坏直接影响以后的加工工序。一方面，未完全去除氧化铁皮，在磷化—皂化时，使得润滑涂层不能牢固地和45钢基体接合，从而影响润滑效果;另一方面，在酸洗过程中，酸与金属铁之间发生化学反应生成的氢气会渗入钢中，并积存起来造成氢脆，从而影响45钢的力学性能或以后的加工处理。

　　影响酸洗效果的因素主要有酸液浓度、酸洗温度和酸洗时间等，合理地控制好酸洗条件是保证酸洗效果的关键。鉴于此，本文利用正交试验法对45钢的酸洗工艺参数进行优化，并对酸洗后表面质量、伸长率和断面收缩率等塑性指标进行评价分析，以获得较佳的匹配方案。

　　1　试验方法

　　1.1　试验条件

　　试样：45钢拉伸试样(见图1)10根，分别编号0～9。试剂：分析浓硫酸(98%)配制成12%、17%和22%的酸液，5%NaOH溶液和清水。

　　试验仪器：烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、温度计、秒表、电子天平(精确度为0.01g)、恒温水浴锅(温控范围为5～200℃)和拉伸试验机等。

　　1.2　酸洗各工艺参数范围的确定

　　1.2.1　硫酸浓度

　　硫酸溶液的浓度对45钢酸洗效果有直接影响。增加硫酸浓度可以缩短45钢的酸洗时间，但硫酸浓度只有在某一范围内(10%～25%)，酸洗反应时间才能达到最短，低于或高于这一浓度范围，酸洗时间就会变长，如图2所示。这是因为较浓的硫酸有很强的氧化性，对氧化皮和铁锈的溶解能力极弱，甚至不溶，极浓的硫酸可使45钢表面形成不溶性氧化层而钝化。基于以上分析，本次试验选取的硫酸浓度范围为10%～25%。

　　1.2.2　酸洗温度

　　在实际生产中，酸洗温度要控制在适宜的范围之内。提高硫酸的酸洗温度可以显著加快酸洗速度，如图3所示。但当温度过高时，硫酸与钢中的铁反应剧烈，使得氢在铁基体内的扩散也加速，导致内应力增加，钢的塑性降低，钢的脆性增加，容易造成严重的酸洗氢脆缺陷，并且酸液蒸发量过大会恶化工作环境。基于以上分析，本次对45钢的酸洗试验采用的酸洗温度范围为40～60℃。

　　1.2.3　酸洗时间

　　酸洗时间对45钢氢脆有很大影响。氢在铁基体中的扩散随时间的增长而增加，酸洗时间愈长，氢脆的现象愈严重，因此，在酸洗时，在保证酸洗质量的前提下要尽可能地缩短酸洗时间。在本次试验中，酸洗时间所选取的范围为5～15min。

　　1.3　酸洗工艺参数的正交试验方案