40Cr钢管退火、正火、淬火、回火、调质热处理工艺

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制定40Cr钢管退火、正火、淬火、回火、调质热处理工艺，测定在各种热处理情况下试样的硬度和冲击韧性，并进行材料的金相组织分析，得出了40Cr钢调质处理具有良好综合性能的结论。

1 40Cr材料简介

1．1 40Cr的化学成分及临界温度

40Cr的化学成分及临界温度见表1。

表1 40Cr的化学成分及临界温度

化学成分 临界温度C Mn Si l C Ac Ac0 A A 0

0．37～0．45 O．5～O．8 。．2～。．4I。．8。～1．1。 743 800 693 73O

1．2 4OCr的性质

从铁碳合金相图来看，40Cr钢属于亚共析钢，缓冷到室温后的组织为铁素体+珠光体；从钢的分类来看，40Cr钢属于低淬透性调质钢，具有很高的强度，良好的塑性和韧性，即具有良好的综合机械性能；40Cr钢可用于制造汽车的连杆、螺栓、传动轴及机床的主轴等零件。

2 40Cr热处理工艺特性介绍

2．1 预备热处理

调质钢经热加工后，必须经过预备热处理来降低硬度，便于切削加工，消除热加工时造成的组织缺陷，细化晶粒，改善组织，为最终热处理做好准备。对于

40Cr钢而言，可进行正火或退火处理。

2．2 最终热处理

调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。一般可以采用较慢的冷却速度淬火，可以用油淬以避免热处理缺陷。当强度较高时，采用较低的回火温度，反之

选用较高的回火温度。

3 40Cr热处理工艺的制定

按上述知识，对40Cr钢分别采用退火、正火、淬火、不同的回火温度情况下的热处理，测定不同情况下试样的硬度与冲击韧性值。

3．1 退火工艺的制定

图1为退火及正火工艺曲线图。加热温度：A 。+

(3O～50) C，由此确定加热温度为850 C；保温时间：

120min； 冷却方式：随炉冷却。

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图1 退火及正火工艺曲线图

3．2 正火工艺的制定

加热温度：Ac。+ (30~50)C，由此确定加热温度为850 C；保温时间：120min；冷却方式：空冷。

3．3 淬火工艺的制定

图2为淬火工艺曲线图。加热温度：A 。+ (3O～50)C，由此确定加热温度为850 C；保温时间：80min；冷却方式：油冷。

3．4 回火工艺的制定

3．4．1 低温回火

图3为淬火加低温回火工艺曲线图。亚共析钢的低温回火温度为150 C～3O0 C，但钢材的第一类回火脆性温度在250 C～400 C，由于40Cr中含有硅、锰、铬等合金元素，第一类回火脆性温度将有所增高，所以选用低温回火温度为240 C；保温时间为60min；采用空冷。

3．4．2 中温回火

中温回火温度为350 C～500 C，选用温度为460 C；保温时间为50min； 空冷。

3．4．3 高温回火(调质处理)

高温回火温度为500C～650 C，可选用加热温度为620 C； 保温时间为60min；空冷。空冷t／Ⅲlii

4 40Cr热处理冲击韧性与硬度为检测试样在热处理后的硬度与韧性，对退火和正

火的试样进行布氏硬度的测定；对淬火后低温回火、中温回火、高温回火(调质)的试样进行洛氏硬度的测定；同时对调质处理与油淬后的试样进行冲击韧性测定。结论见表2冲击韧性值，表3退火、正火的布氏硬度值，表4淬火后回火热处理的洛氏硬度值。表2 40Cr的冲击韧性值(多试样平均at值)试样编号试样 热处理工艺 Ⅱ 值J／mm

1 4OCr 850 C油淬+620 C回火 148

2 4OCr 850℃ 空冷 56

5 40Cr热处理金相组织分析

面积小，同时铬能阻碍碳的扩散，而铬本身扩散速

度较慢，因此加热温度应选择上限，且保温时间加长，否则球状渗碳体很难完全溶解而被保留下来，造成淬火后硬度及强度下降。

6 结论 处理后的钢可以用来制作曲轴、连杆、机床主轴、齿轮

通过对不同热处理试样的硬度值、冲击值的测定，等既要求强度又能承受冲击和交变负载作用的零件。可知正火后40Cr试样的硬度值比退火后试样的硬度

值略高，比油淬试样的硬度低，同时硬度值也低。45号钢管、40Cr钢管的调质热处理

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