40Cr是一个比较成熟的钢种，但由于各个钢厂生产的40Cr，虽然化学成分都在合格范围之内，可仍有上下限的差别和冶炼方法的区别，因此在热处理时也应有所不同。我们购买的40Cr来自首钢、杭钢和承钢三个钢厂，它们的化学成分均不尽相同，为此必须先进行试验，以确定合理的热处理工艺。本文仅对杭钢产40Cr的热处理试验与生产作总结说明，供参考。
Cr钢的基本情况 1.Cr的化学成分（%）
1.Cr的部分物理性能
密度：7.87克/cm3；熔点：0℃，临界点：AC1：℃、AC3：℃、Ar3：℃、Ar1：℃
1.Cr的力学性能
当℃油淬，℃回火，油冷时力学性能为：
2材料来源与化学成分
材料是杭钢生产的规格为φ75×mm的棒料，其化学成分如下（表1）：
3热处理设备情况
淬火炉两台：KM/13内膛尺寸××mm；KM/13内膛尺寸××mm，两台淬火炉均为年制造，德国生产。 回火炉两台：型号分别为：RQ4--9D滴控井式回火炉，RJJ-36-6井式回火炉。 洛氏硬度计：HR-A型洛氏硬度计，山东莱州华银制造，年出厂。 Cr材料尺寸及热处理后硬度要求 零件尺寸：φ73（外圆）/φ22（内孔）×mm（长度） 热处理后的硬度要求： 在直径为58.5mm处的硬度为HRC36～42，每隔°打一点，共三点。
5对杭钢40Cr零件的热处理试验 5.1热处理试验 淬火和回火的装炉量均为36根，淬火介质和回火介质均为自来水，水温15℃～30℃，淬火和回火的装炉温度均为℃左右，淬火从送电到到温时间为分钟，从到温到出炉为3小时，回火从送电到到温90分钟，从到温到出炉为3小时，下表是不同淬火温度及不同回火温度处理后材料硬度。
5.2数据分析 不同淬火温度在同一回火温度下硬度不同，同一淬火温度下，不同的回火温度硬度也不同，相同的淬火温度和相同的回火温度硬度相差很小，经过多炉试验，测得在规定处的硬度HRC38～43，符合要求，而且硬度较稳定。 同时在零件横截面沿半径方向做了硬度分析，发现横截面的淬火硬度（沿半径方向）由外向内的规律是高-低-较高，说明外侧比内孔处的冷却效果好些，内孔处比半径的中心处冷却强度大。
6金相检验 6.1金相检验内容 观察不同淬火温度和调质状态下不同位置的组织； 1#样℃淬火马氏体及其他组织、晶粒度； 2#样℃淬火马氏体及其他组织、晶粒度； 3#样℃淬火+℃回火，回火索氏体及其他 组织。 6.2试验结果 1#样℃淬火边缘处：细针马氏体+少量板条马氏体+少量残余奥氏体，边部有脱碳层；中心处：细针马氏体+少量板条马氏体+少量上贝氏体+少量残余奥氏体；内部处：板条马氏体+上贝氏体+少量细针马氏体+少量残余奥氏体。 2#样℃淬火边缘处：细针马氏体+少量板条马氏体+少量残余奥氏体；中心处：细针马氏体+板条马氏体+少量上贝氏体+少量残余奥氏体；内部处：上贝氏体+板条马氏体+细针马氏体+少量残余奥氏体。 3#样℃淬火+℃回火边缘处：回火索氏体；中心处：回火索氏体+少量上贝氏体；内部处：回火索氏体+上贝氏体+少量铁素体。 此结果表明： （1）℃淬火的组织是以细针马氏体和板条马氏体为主，所以从边缘到中心部位表现出高硬度，说明已经淬透。 （2）℃淬火组织，边缘处和中心处以细针马氏体和板条马氏体为主，内部处则以上贝氏体和板条马氏体为主，说明边缘处和中心处已经淬透，而内部处尚未完成淬透，或者说基本淬透。 （3）℃淬火+℃回火时，边缘处、中心处、和内部处都是以回火索氏体为主，由于内部处有铁素体的存在，致使该处的硬度有所降低，但基本符合要求。 部分金相照片如下（见图1） 图1℃淬火、℃淬火时中心处和内部处及℃淬火+℃回火中部区域的金相组织
7出现的问题 在前期的一些试验中，发现本批杭钢生产的40Cr热处理后有时硬度不符合要求，并且在试验中发现℃水淬有大小不等的裂纹，且数量较多，℃水淬有时也有少量小裂纹，这些裂纹主要分布在内孔处，裂纹多为纵向。 7.1硬度达不到要求的原因 化学成分处于中下限水平，使钢的淬透性有所降低，因为Cr和C都是提高淬透性的合金元素；加热温度低时（如℃），不能充分奥氏体化，使淬火马氏体量减少，硬度降低；加热温度过高时（℃），虽然能充分形成马氏体，可使硬度提高，但易淬裂；同一位置硬度不均，除测量误差外，可能与钢的成分偏析有关，应从冶炼工艺上考虑。 7.2出现裂纹的原因 裂纹的产生严重地影响成品的合格率，使成本大大增加。裂纹的产生是由于淬火温度高，并用水作淬火剂及水的强烈搅动（淬火烈度高）所造成的。当符合上述条件时，钢件便会产生内应力（热应力和组织应力），使得零件受力出现裂纹。 8结论与建议 为使杭钢产40Cr达到规定的硬度要求，经多次试验，确定其热处理工艺为： 淬火℃→保温2H→水冷→回火℃→℃保温3H→水冷
金相检验表明，当金相组织以针状马氏体和板条状马氏体为主时，说明钢件已经淬透，若有较多的上贝氏体和残余奥氏体时，则钢件没有淬透。当回火后有较多的铁素体存在时，则回火后的硬度就会降低。因此当淬火温度确定之后，可以调整回火温度，以达到所期待的硬度。 裂纹的产生是淬火温度高，淬火剂水的强烈搅动所造成的，此时组织应力远大于热应力，而内表面收到的拉应力比外表面大，致使内表面易形成纵向裂纹。因此，为避免裂纹的产生，必须选择合适的淬火温度和淬火剂。 应经常检查炉温和热电偶情况，特别是当硬度出现波动时更要注意，当条件允许时，可进行深入地应力分析和金相定量分析。
转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjszlfa/7156.html
