40Cr齒輪軸熱處理工藝規(guī)程編制

1、專業(yè)班級：學口 號學生姓名：指導教師：起止時間：院（系）：1017126可立良（老師）南機電職業(yè)技術學院畢業(yè)（論文）題目：40Cr齒輪軸熱處理工藝規(guī)程編制表頭表格所所提供標準附表機械工程系10171朱榮正2013 年 3 月-2013 年 4 月 15日云南機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 課程設計（論文）任務及評語院（系）：機械工程系教研室：材料教研組學號課程設計（論文）題 目1017126學生姓名朱榮正專業(yè)班級1017140Cr齒輪軸熱處理工藝規(guī)程編制一、課設要求熟悉設計題目，查閱相關文獻資料，概述相關零件的熱處理工藝，進行 零件的服役條件與失效形式分析，提出硬度、耐磨性、強度等要求。完成工 藝設

2、計。闡述40Cr中齒輪軸熱處理質量檢驗項目、內容及要求；闡明齒輪軸 熱處理常見缺陷的預防及補救方法；給出所用參考文獻。二、課設任務齒輪軸材料的選擇（要求在滿足工件使用性能的前提下，兼顧經濟性 和工藝性，合理選擇材料）；給出40Cr的C曲線；給出40Cr齒輪軸調質熱處理；制定40Cr熱處理工藝。三、設計說明書要求設計說明書包括三部分：1）概述；2）工藝設計；3）參考文獻。設計說 明書結構見工藝設計模板。集中學習0.5天，資料查閱與學習，討論1.5天，設計7天：1）概述0.5 天，2）服役條件與性能要求0.5天，3）失效形式、材料的選擇0.5天，4） 結構與熱處理工藝性0.5天，5）調質熱處理0.

3、5天，6）工藝流程曲線圖0.5 天，7）熱處理工藝設計2天，8）工藝的性質0.5天，9）可能出現(xiàn)的問題分 析及防止措施0.5天，10）熱處理質量分析0.5天，設計驗收1天。成績:學生簽字:指導教師簽字:一、齒輪軸熱處理概述1、齒輪軸的服役條件、失效形式及性能要求二、40Cr的基本性質40cr的化學成分及力學性能40Cr的特性及用途合金元素的作用1、40cr剛中鉻元素的作用 2、40cr剛中硅元素的作用 .1.2.21、2、3、4.4.3、40cr剛中錳元素的作用 (此處層次重新列一下，4、1, 4、2, 4、3)5、40Cr材料的焊接性三、齒輪生產工藝線路及分析1、齒輪軸材料的選擇.2.5.8

4、.82、40cr熱處理工藝特征介紹3、40cr齒輪軸斷裂原因案例分析4、熱處理工藝.1011165、熱處理工藝的確定.176、40Cr鋼調質熱處理 7、熱處理常見的缺陷及防護措施(1)氧化和脫碳.19.21.21(2)(4)過熱和過燒軟點淬火裂紋.22.22.23回火缺陷 變形和開裂(5)(6)&熱處理工藝及曲線圖.24.24.25退火工藝的制定 正火工藝的制定回火工藝的制定9、40Cr熱處理金相組織分析2825.25.26正火熱處理的金相分析調質熱處理的金相分析四、質量檢驗項目.2829291、檢驗項目工件變形檢查淬硬層深度檢查硬度檢查金相組織檢查.29292929(4)五、結論、致謝303

5、1六、參考文獻32(目錄前少摘要)云南機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 齒輪軸熱處理概述軋機是現(xiàn)代工業(yè)生產的重要機械，而軋機的齒輪軸是軋機中重要的傳動部分，主要承受 交變載荷，沖擊載荷，剪切應力和接觸應力大。軸部易產生裂紋，齒部易磨損。因此對齒 輪軸的心部要求有一定的強度和韌性，有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力。表面還應具有一定的硬度和耐磨性。為了滿足這些性能要求，材料要有很好的力學性能，常采用40Cr鋼經正火，調質，感應加熱淬火加低溫回火已達到所要求的性能。40Cr為中碳合金鋼，預備熱處理是正火，主要目的是為了獲得一定的硬度，便于鋼坯 的切削加工，為調質做好組織準備。調質的目的是為了提高軋機齒輪軸的

6、綜合力學性能。中頻感應加熱表面淬火是使零件表面得到高的硬度和耐磨性，而心部仍保持一定的強度及 較高的塑性、韌性。通過對40Cr鋼熱處理工藝的分析，明確在執(zhí)行熱處理工藝過程中所需要注意的問題。能夠正確確定加熱溫度、時間，保溫時間，冷卻方式，其目的就是通過正確的熱處理工藝, 達到所需要的性能，保證質量。根據(jù)齒輪軸的工作條件，失效形式及性能要求，大部分材料選擇為合金中碳鋼，在設 計正火-調質-中頻感應加熱淬火加低溫回火熱處理工藝中，本設計借鑒了 熱處理工程師 手冊熱處理實用數(shù)據(jù)速查手冊，鋼的熱處理，機床零件用鋼，金屬工藝學等。根據(jù)工藝設計的理論基礎設定了完整的熱處理工藝流程，使熱處理的40Cr中碳合

7、金結構鋼表面除具有高硬度，高耐磨性外，高的疲勞強度，在高溫下的強度，還要使心部具有高 的的強度和韌性，從而滿足齒輪軸的質量要求。齒輪用于機械裝置中功率的傳遞與速度的調節(jié)，在汽車、拖拉機、機床、起重機械等 產品中不僅有著重要的作用，而且用量相當大。齒輪工作時，通過齒面的接觸傳遞動力，齒 部承受很大的交變彎曲應力和接觸應力的作用，在相互嚙合的齒面上會有強烈的摩擦。嚙 合不均勻時，還會產生沖擊力。齒輪的損壞形式主要是齒部折斷和齒面的過度磨損。根據(jù) 齒輪的受力情況和失效分析，可知齒輪一般都需經過適當?shù)臒崽幚?，以提高承載能力和延 長使用壽命。1齒輪軸的服役條件、失效形式及性能要求1. 1服役條件、失效形

8、式（注意是“.”，不是“、”）（段落開頭空兩格）齒輪軸在轉動時主要承受剪切應力，交變彎曲應力，傳遞動載荷等工作，受到多次沖擊應力。在工作過程中，由于不同的應力作用，導致不同的失效形式, 主要有疲勞磨損，裂紋，表面點蝕，彎曲疲勞折斷，沖擊折斷等。1、2性能要求（1）.具有高的疲勞極限;具有高的抗彎強度;具有較高的韌性;具有高的耐磨性;具有抗多次沖擊能力;具有高溫下的高強度;具有一定的精度。40Cr的基本性質1、40cr的化學成分及力學性能1、1 40Cr的化學成分及臨界溫度40Cr的化學成分及臨界溫度見表1。表1.40Cr的化學成分及臨界溫度（表的格式）化贊分臨界 （溫度CMnSiCrAciAc

9、 3AllArSa450. 502040. 107438006937301.2力學性能試樣毛坯尺寸（mm ）：熱處理:第一次淬火加熱溫度40Cr圓棒25f850;冷卻劑：油第二次淬火加熱溫度回火加熱溫度（C）：520;冷卻劑：水、油抗拉強度（ob/MPa）:三 980屈服點（o s/MPs）:三785斷后伸長率（S 5/%斷面收縮率（書/%）:三45 沖擊吸收功（Aku2/J ）:三47布氏硬度（HBS100/3000 ）（退火或高溫回火狀態(tài)）：三2071. 3 4OCr的性質從鐵碳合金相圖來看，40Cr鋼屬于亞共析鋼，緩冷到室溫后的組織為鐵素體+珠光體;從鋼的分類來看，40Cr鋼屬于低淬透性

10、調質鋼，具有很高的強度，良好的塑性和韌性，即 具有良好的綜合機械性能；40Cr鋼可用于制造汽車的連桿、螺栓、傳動軸及機床的主軸等 零件。2.40cr特性及用途特性160HBS 毛中碳調制鋼，冷鐓 模具鋼。該鋼價格適中，加工容易，經適當?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性。正火可促進組織球化，改進硬度小于 坯的切削性能。在溫度 550570 C進行回火，該鋼具有最佳的綜合力學性能。該鋼的淬透性高于45鋼，適合于高頻淬火，火焰淬火等表面硬化處理等。用途這種鋼經調質后用于制造承受中等負何及中等速度工作的機械零件,如汽車的轉向節(jié)、后半軸以及機床上的齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等；經淬火及中溫回

11、火后用于制造承受高負荷、沖擊及中等速度工作的零件，如齒輪、主軸、油泵轉子、滑塊、套環(huán)等；經淬火及低溫回火后用于制造承受重負荷、低沖擊及具有耐磨性、截面上實體厚度在 25mm以下的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環(huán)等；經調質并高頻表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而無很大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、連桿、螺釘、螺帽、進氣閥等。此外，這種鋼又適于制7。造進行碳氮共滲處理的各種傳動零件，如直徑較大和低溫韌性好的齒輪和軸【供貨狀態(tài)及硬度】退火態(tài)，硬度 =心回火溫度3DW2時2823亦350*益2430P蚯2500第一支Q2強2沁12衛(wèi)1250心第二支心22923P1羿曲乎均

12、值衛(wèi)2工刃2&刃11.0*12.29214.5P冗270.5*3.2斷口形貌不同回火溫度下沖擊試樣斷口形貌見圖6,r、7:* J蛙丄W3IJir逡黛熏ZL備蓋蘆 -*誦h . “i ”f轡疑瞪尿円 霸麝 噬i3 分析與討論240r以下回火斷口以40Cr作為中碳調質鋼，一般采用淬火+高溫回火，資料記載，Mn、Cr鋼在較低溫度回 火時容易出現(xiàn)回火脆性，由模擬試驗沖擊值與斷口形貌可以看出， 準解理為主，沖擊值較低，隨回火溫度提高沖擊值上升，280r -380之間斷口出現(xiàn)明顯的沿晶斷口，350C時沿晶斷口所占比例最多，沖擊值明顯降低，460C以上斷口以韌窩為主, 沖擊值大幅提高，鋼材化學成分、晶粒度、

13、非金屬夾雜物、金相組織均符合技術標準要求, 模擬試驗結果表明工件采用的熱處理工藝使材料出現(xiàn)回火脆性。5結語工件使用的鋼材符合技術標準要求;裝過程中受力斷裂，建議將回火溫度提高到由于用戶在易出現(xiàn)回火脆性的溫度范圍內回火，導致工件出現(xiàn)回火脆性，在安 500r以上，以獲得良好的綜合機械性能。4、熱處理工藝淬火工藝40Cr淬火 850 r ,油冷；回火520r,水冷、油冷。 40Cr表面淬火硬度為HRC52-60，火焰淬火能達至UHRC48-55。（1）氮化處理40Cr屬于可氮化鋼，其所含元素有利于氮化。40Cr經氮化處理后可獲得較高的表面硬度，40Cr調質后氮化處理硬度最高能達到HRA7278，即H

14、RC4355。氮化工件工藝路線：鍛造-退火-粗加工-調質-精加工-除應力-粗磨-氮化-精磨或研磨。由于氮化層薄，并且較脆，因此要求有較高強度的心部組織，所 以要先進行調質熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機械性能和氮化層質量。軟氮化 是活性氮化，現(xiàn)在比較常用的是氣體氮化焊接40Cr焊接前注意預熱，以防止因基體散熱，造成焊縫內部激冷淬裂。焊接后調質前最好加一遍正火。40Cr的焊接性:結晶時易偏析，對結晶裂紋（一種熱裂紋）比較敏感，焊接時容易在弧坑和焊縫中凹下的部分開裂。含碳量較高，快冷時易得到對冷裂紋很敏感的淬硬組織（馬 氏體組織）。過熱區(qū)在冷速較大時，很容易形成硬脆的高碳馬氏體而使過熱區(qū)脆化。焊

15、接工藝要點:1、一般在退火（正火）狀態(tài)下進行焊接。2焊接方法不受限制 3、用較大線能量，適當提高預熱溫度，一般預熱溫度及層間溫度可控制在250300 C之間。J107 Cr4、焊接材料應保證熔敷金屬的成分與母材基本相同，如5、焊后應及時進行調質熱處理。若及時進行調質處理有困難，可進行中間退火或在高于預熱的溫度下保溫一段時間,以排除擴散氫并軟化組織。對結構復雜、焊縫較多的產品，可在焊完一定數(shù)量的焊縫后，進行一次中間退火。5、熱處理工藝的確定（1）正火加熱溫度通常對于亞共析鋼正火的加熱溫度通常為 Ac3以上3050C ,而對于中碳合金鋼的正火溫度正火溫度通常為Ac3以上50100C，保溫一定時間后

16、取出噴霧冷卻這種冷卻方式稱為 高溫正火。由鐵碳合金相圖如圖6可知42CrMo的加熱溫度范圍為850900C。加熱溫度過 低先共析鐵素體未能全部溶解而達不到細化晶粒的作用，加熱溫度過高會造成晶粒粗化惡 化鋼的力學性能，所以我們可以選著870C。(2)正火加熱保溫時間工件有效厚度的計算原則是：薄板工件的厚度即為其有效厚度；長的圓棒料直徑為其有 效厚度;正方體工件的邊長為其有效厚度；長方體工件的高和寬小者為其有效厚度；帶錐度的 圓柱形工件的有效厚度是距小端2L/3(L為工件的長度)處的直徑；帶有通孔的工件，其壁厚為 有效厚度.一般情況下，碳鋼可以按工件有效厚度每 25毫米為一小時來計算，合金鋼可以按

17、工件的有效厚度每20毫米一小時來計算保溫時間，加熱時間應為 23小時左右。淬火溫度的選擇40CrMo鋼，含碳量為0.42%，屬于亞共析鋼，含碳量為0.42%鋼的Ac3為800E，由亞共析鋼淬火溫度要求T=Ac3+3050C)可得，淬火溫度T=830850 (E)，我們可以設定在 840C。淬火保溫時間的確定根據(jù)有效長度/2=80/2=40mm，可查知，保溫時間要大于 56min，為保證獲得理想組織可選1h。確定回火溫度。不同含碳量與回火溫度的曲線中(鋼的熱處理胡光立、謝希文 西北工業(yè)大學出版 社。)查出含碳量為0.40.5%的曲線帶，再在縱坐標上查出 HRC=3540,取中值36其曲線帶相交的

18、點即為加熱溫度，大約為 480C。確定回火保溫時間。由于回火保溫時間為480C，根據(jù)經驗公式可知回火保溫時間大約為 11.5ho回火后空冷即可。6 40Cr鋼調質熱處理(1)調質鋼有碳素調質鋼和合金調質鋼二大類，不管是碳鋼還是合金鋼，其含碳量控制比較嚴格。如果含碳量過高，調質后工件的強度雖高，但韌性不夠，如含碳量過低,韌性提高而強度不足。為使調質件得到好的綜合性能，一般含碳量控制在0.300.50%0調質淬火時，要求工件整個截面淬透，使工件得到以細針狀淬火馬氏體為主的顯微組織。通過高溫回火，得到以均勻回火索氏體為主的顯微組織。 小型工廠不可能每爐搞金相分析, 一般只作硬度測試，這就是說，淬火后

19、的硬度必須達到該材料的淬火硬度，回火后硬度按 圖要求來檢查。40Cr鋼的調質處理Cr能增加鋼的淬透性，提高鋼的強度和回火穩(wěn)定性，具有優(yōu)良的機械性能。截面尺寸大或 重要的調質工件，應采用Cr鋼。但Cr鋼有第二類回火脆性。40Cr工件調質的淬回火，各種參數(shù)工藝卡片都有規(guī)定，我們在實際操作中體會是：（一）40Cr工件淬火后應采用油冷，40Cr鋼的淬透性較好，在油中冷卻能淬硬，而且工件的變形、開裂傾向小。但是小型企業(yè)在供油緊張的情況下，對形狀不復雜的工件，可以 在水中淬火，并未發(fā)現(xiàn)開裂，只是操作者要憑經驗嚴格掌握入水、出水的溫度。（二） 40Cr工件調質后硬度仍然偏高，第二次回火溫度就要增加2050C

20、，不然，硬度降低困難。（三）40Cr工件高溫回火后，形狀復雜的在油中冷卻，簡單的在水中冷卻，目的是避免第二類回火脆性的影響。回火快冷后的工件，必要時再施以消除應力處理。影響調質工件的質量，操作工的水平是個重要因素，同時，還有設備、材料和調質前加工 等多方面的原因，我們認為:（一）工件從加熱爐轉移到冷卻槽速度緩慢，工件入水的溫度已降到低于Ar3臨界點，產生部分分解，工件得到不完全淬火組織，達不到硬度要求。所以小零件冷卻液要講究速度， 大工件予冷要掌握時間。（二）工件裝爐量要合理，以12層為宜，工件相互重疊造成加熱不均勻，導致硬度不勻。（三）工件入水排列應保持一定距離，過密使工件近處蒸氣膜破裂受阻

21、，造成工件接近面 硬度偏低。（四）開爐淬火，不能一口氣淬完，應視爐溫下降程度，中途閉爐重新升溫，以便前后工 件淬后硬度一致。（五）要注意冷卻液的溫度，10%鹽水的溫度如高于60C,不能使用。冷卻液不能有油污、 泥漿等雜質，不然，會出現(xiàn)硬度不足或不均勻現(xiàn)象。（六）未經加工毛坯調質，硬度不會均勻，如要得到好的調質質量，毛坯應粗車，棒料要鍛打。（七）嚴把質量關，淬火后硬度偏低 13個單位，可以調整回火溫度來達到硬度要求。但淬火后工件硬度過低，有的甚至只有 HRC2535，必須重新淬火，絕不能只施以中溫或低溫回火以達到圖紙要求完事，不然，失去了調質的意義，并有可能產生嚴重的后果。JIO曲E j1|P-

22、145d.03SpZj心ms卜卜0皿 *C240CR是調制鋼，用于制造在重載作用下同時又受沖擊載荷作用的一些重要零件沒要求零件具有高強度、高韌性相結合的良好綜合力學性能，抗拉強度和屈服強度比的碳鋼約 20%，并有良好的淬透性，切削性好，冷變形時的塑性中等，斷面小于50MM時，油淬后有較高的疲勞強度。具有較高的強度和硬度，調制后可獲得回火索氏體具有較高的強度、塑性、 韌性、疲勞極限、斷裂韌度和較低的韌脆性轉折溫度，可以滿足工件使用的性能要求，少 量合金元素的加入顯著增加了鋼的淬透性，一般采用油淬，油淬的臨界直徑是30MM40MM，適用于制造較重的調制件，如機床主軸、汽車、拖拉機上的連桿、螺栓等。

23、調制鋼在加熱后，必須經過預備熱處理降低硬度，以利于切削加工，預備熱處理還 可以消除加工缺陷，改善組織委淬火做好準備。對合金含量較低的鋼，可采用正火或者完 全退火，對合金含量較高的鋼采用正火加高溫回火做預備熱處理，高溫回火可使正火處理 得到馬氏體轉變?yōu)榱钪楣怏w。最終熱處理為調質，碳鋼淬火溫度為 AC3+（3050）攝氏度，合金鋼可適當提高淬火溫度，回火溫度為500650攝氏度，具體回火溫度按硬度取，要求強度好的選下限。合金調質鋼有較大高溫的回脆傾向，為防止高溫脆性發(fā)生，高溫回火后要采用水冷或 油冷，對于大鍛件體要采用合金化方法防止回脆，調質鋼不一定都進行調質處理，因為回 火索氏體組織不能充分發(fā)

24、揮碳提高鋼的強度方面的潛力，所以可采用淬火加低溫回火代替 調質。低合金超高強度結構和合金鋼調質鋼經淬火加低溫回火后，其韌性與碳的質量分數(shù)有 關。例如低合金高強度鋼當碳的質量分數(shù)超過 0.3%,雖然隨著談的質量分數(shù)的增高強度持 續(xù)增高，但鋼的韌性特別是斷裂韌度顯著下降。所以應合理控制碳質量分數(shù)，以得到最佳 強度與塑性的配合。7、熱處理的常見缺陷及補救措施（1）氧化和脫碳：工件在加熱過程中，由于周圍的加熱介質與鋼表面所起的化學作用，會使鋼發(fā)生氧化 與脫碳，嚴重影響淬火工件的質量。氧化：是指鋼的表面與加熱介質中的氧、氧化性氣體、氧化性雜質相互作用形成氧化鐵的過程。由于氧化鐵皮的形成，使工件的尺寸減小

25、，表面光潔 度降低，還會嚴重地影響到淬火時的冷卻速度，致使工件表面產生軟點和硬度不足。鋼的 氧化雖然是化學反應，但是一旦在鋼的表面出現(xiàn)一層氧化膜之后，氧化的速度主要取決于氧和鐵原子通過氧化膜的擴散速度，如圖2-53所示。由圖可見，隨著加熱溫度的升高，原子擴散速度增大，鋼的氧化速度便急劇地增大，特別是在570度以上，所形成的氧化膜是以是FeO為主，它是不致密的，結構疏松的。因此，氧原子很容易透過已形成的表面氧化 膜，繼續(xù)與鐵發(fā)生氧化反應，所以，當氧化膜中出現(xiàn)FeO時，鋼的氧化速度大大增加，氧化層逐漸增厚。在570度以下氧化膜則由比較致密的 Fe3O4所構成，由于處于工件表面的這種氧化膜結構致密，

26、與基體結合牢固，氧原子難以繼續(xù)滲入，故氧化的速度比較緩慢。脫碳：是指鋼表層中的碳被氧化，使鋼的表層含碳量降低，鋼的加熱溫度越高，且鋼的含碳量越多（特別具有高含量的硅、鉬、鋁等元素時），鋼越容易脫碳。由于碳的擴散速度較快，所以鋼的脫碳速度總是大于其氧化速度。在鋼的氧化層下面，通?？偸谴嬖谥欢ê穸鹊拿撎紝?，由于脫碳使鋼的表層碳含量下降，從而導致鋼件淬火后表層硬度不足, 疲勞強度下降，而且使鋼在淬火時，容易形成表面裂紋。為了防止氧化、脫碳，根據(jù)工件 的技術要求和實際情況，可以采用保護氣氛加熱、真空加熱，以及用工件表面涂料包裝加 熱等方法。在鹽浴中加熱時，可以采用經常加入脫氧劑的方法，并要求建立嚴格

27、的脫氧制度。此外，對普通箱式爐稍加改造后，采用滴入煤油的辦法進行保護，可大大改善加熱工 件的表面質量。圖2 53 鋼的氧化速度和加熱溫度的關系(2)過熱和過燒鋼件進行奧氏體化加熱時，如加熱溫度過高或加熱時間過長，會引起奧氏體晶粒長大變粗，形成的馬氏體也粗化，這種現(xiàn)象叫過熱。過熱的工件幾乎 不能防止淬火裂紋產生。因為在生成的馬氏體中存在大量微裂紋，這種馬氏體裂紋會發(fā)展 為淬火裂紋。在加熱溫度更高的情況下，鋼的奧氏體晶粒進一步粗化，并產生晶界氧化, 嚴重時還會引起晶界熔化，這種現(xiàn)象叫過燒。產生過燒的工件，其性能急劇降低。然后再按正常規(guī)范重新淬火。有過熱缺陷的工件，可先進行一次細化組織的正火或退火,

28、 有過燒缺陷的工件因無法挽救而只能報廢。(3)軟點：工件或鋼材淬火硬化后,表面硬度偏低的小區(qū)域被稱之為軟點。當用水作冷卻介質時，工件表面因被傳熱很差的蒸氣膜包住而造成冷卻緩慢，所以淬火后工件的軟點比較嚴重，在存在氧化皮和脫碳的部位也會出現(xiàn)軟點。 軟點可用銼刀檢查,容易銼動的地方即是軟點所在部位。為了防止軟點，應該使工件在無氧化、無脫碳條件下加熱；其次是加強淬火介質在淬火過程中的機械攪拌；也可采用清水中加入鹽、堿，或采用聚乙 烯醇等水溶性有機溶液做淬火介質，使鋼件在淬火時形成蒸氣膜迅速破壞，不至于出現(xiàn)淬 火軟點。(4)淬火裂紋Ms點淬火裂紋是由于淬火內應力在工件表層的拉應力超過冷卻時鋼的斷裂強度

29、而引起的，這種裂紋是工件在進入冷卻介質中不久之后，溫度降至(大約為250度)以下時產生的。這是因為工件從奧氏體化溫度急冷至Ms點以下的過程中，因馬氏體轉變使塑性急劇降低，而組織應力急劇增大，所以容易形成裂紋。最常見的淬火裂紋如圖2-54所示，有縱向裂紋、橫向裂紋、網(wǎng)狀裂紋和應力集中裂紋幾種。對于淬火后未出現(xiàn)而在磨削后才出現(xiàn)的裂紋，要區(qū)別它 究竟是淬火裂紋還是磨削裂紋。磨削裂紋的方向總是垂直于磨削方向并呈平行線形樣式,淬火裂紋則與磨削方向無關并呈刀割狀開裂?？v向魏紋麻力細中霰紋網(wǎng)狀裂紋圈254 常乩淬火裂皺示倉11形成淬火裂紋的原因:導致淬火裂紋的原因很多，大體可歸納為三個方面。熱處理工藝：如過

30、熱、脫碳、冷速過快、冷卻操作不當、淬火后未及時回火等。原材料原因：如有大塊或連續(xù)分布的非金屬夾雜物、碳化物偏析、白點、氣孔、鍛造折疊等。工件結構設計或選材不當：如工件壁厚相差懸殊，具有形成應力集中的尖角、凹角等。在選材方面對形狀復雜的零件選用淬透性較低的鋼種，從而造成在激烈的冷卻過程中開裂。淬火裂紋的防止:淬火裂紋一旦產生便無法挽救，因此必須設法防止。為了防止淬火裂紋，首先應改善零件結構設計的工藝性，并正確選用鋼材。在淬火技術方面，應特別注意在點以下 Ms點以上快冷、在Ms慢冷，即遵守“先快后慢”的原則，如雙介質淬火和分級淬火能有效防止淬火裂紋。工件淬火后要注意立即回火，因為淬火工件中或多或少

31、地存在一定量的殘余奧氏體，這些奧氏體在室溫下的放置過程中會轉變成馬氏體，從而因發(fā) 生體積膨脹而導致開裂。同時，淬火殘余應力的存在會助長裂紋產生。這種裂紋是延遲發(fā) 生的淬火裂紋，其形狀與淬火裂紋相同。(5 )回火缺陷回火缺陷主要指回火裂紋和回火硬度不合格。所謂回火裂紋，是指淬火狀態(tài)鋼進行回火時，因急熱、急冷或組織變化而形成的裂紋。有回火硬化(二 次硬化)現(xiàn)象的高合金鋼，比較容易產生回火裂紋。防止方法是在回火時緩慢加熱，并使 回火溫度緩慢冷卻。硬度過高一般是因回火溫度不夠造成的，補救方法是按正?；鼗鹨?guī)范重新回火?；鼗鸷笥捕炔蛔阒饕腔鼗饻囟冗^高，補救辦法是退火后重新淬火 回火。出現(xiàn)硬度不合格時，首

32、先要查找原因，檢查是否發(fā)生混料，因為這也是引起淬火后 硬度不合格的主要原因?；鼗鸫嘈裕卿摰囊环N熱處理特性，而不是熱處理缺陷。但如果不注意這種特性，有時就會成為回火缺陷的根源?；鼗鸫嘈砸话阌袃深?，第一類是低 溫回火脆性，鋼在250-400度范圍內產生，生產過程中無法通過改變工藝操作來消除，只 能盡量避免在此溫度范圍內回火，或改用等溫淬火工藝來代替淬火加回火；第二類是高溫 回火脆性，某些合金鋼在450-575度回火，或在稍高溫度下回火后緩慢冷卻，出現(xiàn)了沖擊 韌度下降的現(xiàn)象，這類已脆化的鋼再次重新加熱至預定的回火溫度，然后快冷至室溫，脆 性消失，所以也叫可逆回火脆性。(6)變形和開裂減少變形及防止

33、裂紋的措施淬火的目的是為了獲得馬氏體，就要快速冷卻，但這又會引起淬火內應力，淬火工件發(fā)生變形和開裂的根本原因是由于淬火內應力造成的。因此，除 制定合理的淬火工藝外，同時還必須設法減小淬火內應力，防止變形和開裂。所以有必要 對淬火過程中產生的內應力有所了解。內應力有熱應力和組織應力兩種，它們的成因和作 用是不同的。1.熱應力與組織應力的分布規(guī)律:熱應力：工件加熱或冷卻時，由于工件表層和心部溫度變化不同時，造成熱脹冷縮不均，這種由熱脹冷縮不均而產生的應力叫熱應力。工件加熱時，表面溫度比心部高,表面受熱膨脹，心部溫度低未膨脹，這時表層受壓應力，心部則受拉應力。透熱后，心部 溫度升高而膨脹，使表層產生

34、塑性變形，此時，工件表現(xiàn)為體積膨脹。工件冷卻時，表面 冷速比心部快得多，表層要收縮，中心溫度尚高不讓收縮，對表層產生拉應力，心部則產 生壓應力。繼續(xù)冷卻時，心部要發(fā)生收縮，這時表層已冷硬不讓收縮，于是對心部產生拉 應力，表層則受壓應力，這種應力在冷卻結束后仍存在于工件內部，叫殘余應力。&熱處理工藝及曲線圖40Cr熱處理工藝的制定按上述知識，對40Cr鋼分別采用退火、正火、淬火、不同的回火溫度情況下的熱處理，測定不同情況 下試樣的硬度與沖擊韌性值。(1)退火工藝的制定圖1為退火及正火工藝曲線圖。加熱溫度:(3050) C,由此確定加熱溫度為850 C;保溫時間:圖1 退火及正火工藝曲線圖正火工藝

35、的制定加熱溫度：Ac。+ (3050)C，由此確定加熱溫度為850 C;保溫時間：120min；冷卻方式：空冷。3. 3淬火工藝的制定圖2為淬火工藝曲線圖。加熱溫度：A。+ (3050)C,由此確定加熱溫度為850 C;保溫時間：80min；冷卻方式：油冷。(3)回火工藝的制定3. 4. 1低溫回火圖3為淬火加低溫回火工藝曲線圖。 亞共析鋼的低溫回火溫度為150 C3O0 C,但鋼材的第一類回火脆性溫度在250 C400 C,由于40Cr中含有硅、錳、鉻等合金元素，第一類回火脆性溫度將有所增高，所以選用低溫回火溫度為240 C;保溫時間為60min；采禺2 淬火工W曲線00禺：i淬火力口彳氐s

36、a回火工W曲舉闔3.4. 2中溫回火中溫回火溫度為350 C500 C,選用溫度為460 C;保溫時間為50min; 空冷。3.4.2高溫回火(調質處理)圖4為淬火加高溫回火工藝曲線圖。高溫回火溫度為500C650 C,可選用加熱溫度為620 C;保溫時間為60min；空冷。 圖4淬火加高溫回火工藝曲線圖4 40Cr熱處理沖擊韌性與硬度為檢測試樣在熱處理后的硬度與韌性，對退火和正火的試樣進行布氏硬度的測定；對淬火后低溫回火、中溫回火、高溫回火（調質）的試樣進行洛氏硬度的測定;同時對調質處理與油淬后的試樣進行沖擊韌性測定。結論見表2沖擊韌性值，表3退火、正火的布氏硬度值，表4淬火后回火熱處理的洛

37、氏硬度值。表2 40Cr的沖擊韌性值（多試樣平均at值）試樣編號試樣熱處理工藝值140Cr850 C油淬+ 620C回火148240Ct1&5（rc空冷56云南機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 4 JV G叮峠、 .、*:九*rJ E- =, F I25OX（4%硝酸酒精）表3 4C）Cr退火，正火的布氏硬度（平均值）試捽編號試樣熱處理工藝礎度值 HB1lOCr850 C隨爐冷卻17624OCr850 C空冷198表4 40Cr淬火后回火熱處理的洛氏硬度（平均值）試樣 編號1材料1熱處理工藝硬度值 HRC回火溫度C硬度值 HRC140Cr850 C油淬50. 262024* 4240Cr850 C油淬

38、51. 846041. 3340Cr850 C油淬49*324050. 39 40Cr熱處理金相組織分析（1）正火熱處理的金相分析正火是加熱、保溫后在空氣中冷卻，其冷卻速度 比爐冷快，珠光體轉變溫度低，因此正火后獲得的珠 光體比退火后的珠光體細，正火后組織應為鐵素體加 珠光體以及可能出現(xiàn)的魏氏組織。40Cr正火后的組織 見圖5。(2)調質熱處理的金相分析調質熱處理是淬火加高溫回火，其室溫組織為回火索氏體。40Cr鋼的原始組織為球狀珠光體，由于球狀的接觸面積小，同時鉻能阻礙碳的擴散，而鉻本身擴散速度較慢，因此加熱溫度應選擇上限，且保溫時間加長，否則球狀滲碳體很難完全溶解而被保留下來，造成淬火后*

39、GOCjX四、質量檢驗項目及標準1、檢驗項目檢驗項目及標準檢查工件表面有無腐蝕或氧化皮。不得有裂紋及碰傷，表面不得有銹蝕。(1)工件變形檢查根據(jù)圖樣技術要求檢查工件的撓曲變形、尺寸及幾何形狀的變化。淬硬層深度檢查感應加熱淬火后應檢查淬硬層深度，42CrMo淬硬層深度應在8mm左右?？刹捎糜捕确y量。硬度壓痕應當打在垂直于表面的一條或多條平行線上，而且寬度為1.5mm區(qū)域內,最靠近表面的壓痕中心與表面的距離為0.15m m,從表面到各逐次壓痕中心的距離應每次增加0.1mm。當表面硬化層深度大時，各壓痕中心的距離可以大一些，但在接近極限硬度區(qū)域附近，仍應保持壓痕中心之間的距離為0.1m m。用垂直