浅谈40Cr钢调质热处理工艺及组织性能

林宗德，陈 文

（闽南理工学院，福建 石狮 362700）

浅谈40Cr钢调质热处理工艺及组织性能

林宗德，陈 文

（闽南理工学院，福建 石狮 362700）

制定40Cr钢退火、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，并浅析了工艺对组织、性能的影响机理。关键词：性能；显微组织；调质热处理

40Cr钢是一种调质钢，也是我国目前应用最广泛，使用最多的合金调质钢。它广泛应用于制造连杆、螺栓、轴类等零件。在金属及合金的制造中，用40Cr钢制造某些零件，其要求要提高性能及使用寿命，这就要涉及到热处理工艺的选择和硬度的检测。正确和先进的热处理技术，可以充分发挥材料的潜力和延长材料的使用寿命，保证机械设备的高精度。随着科学技术的飞速发展，热处理技术也有了飞速的发展。

1 40Cr材料简介

从铁碳合金相图（图1）可以看出：40Cr钢属于亚共析钢,在缓慢冷却到室温后的组织为铁素体和珠光体。从钢的分类来看,40Cr钢属于调质钢,具有很高的强度及良好的塑性和韧性,也就是有良好的机械性能。40Cr钢主要应用于制造业，特别是机械类制造的材料。表1所示的是40Cr的化学成分及临界温度。40Cr钢的热处理，各种参数都有规定，我们在实际操作中应注意：

（1）40Cr工件淬火后应采用油冷，40Cr钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小，操作者要凭经验严格掌握入水、出水的温度。

（2）40Cr工件调质后硬度仍然偏高，第二次回火温度就要增加，不然，硬度降低困难。

（3）40Cr工件高温回火后，形状复杂的在油中冷却，简单的在水中冷却，目的是避免第二类回火脆性的影响。回火快冷后的工件，必要时再施以消除应力处理。

图1 铁碳合金相图

表1 40Cr的化学成分及临界温度

2 40Cr热处理工艺特性介绍

2.1 热处理工艺

热处理工艺一般包括加热、保温和冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。根据GB/T3077-1999《合金结构钢》标准要求规定了热轧和锻制的合金结构钢尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书等。本标准适用于直径或厚度不大于250mm的合金结构钢棒材。所以40Cr钢在调质处理后，需要检验标准试样的力学性能。

2.2 40Cr热处理工艺的制定

下面对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硬度值。制定了调质热处理工艺参数，如表2所示。

表2 40Cr调质热处理工艺参数

3 40Cr热处理的冲击韧性及硬度检测

为了检测各组试样在热处理后的硬度,对退火和正火的试样进行布氏硬度的检测，对淬火后低温回火、中温回火和高温回火的试样进行洛氏硬度的检测，对调质处理与油淬后的试样进行冲击韧性检测。其结论如表3～表5所示。

表3 40Cr冲击韧性值

表4 40Cr退火、正火的布氏硬度值

表5 40Cr淬火后回火热处理的洛氏硬度值

4 40Cr热处理后的金相组织分析

4.1 正火热处理

正火是加热、保温后在空气中冷却,其冷却速度比炉冷快,珠光体转变温度低,因此正火后获得的珠光体比退火后的珠光体更细一些,并用3%～4%硝酸酒精进行腐蚀，得到正火的金相组织应为铁素体和珠光体组织。40Cr正火后的金相组织示意图如图2所示。

图2 40Cr钢正火后的组织(4%硝酸酒精)

4.2 调质处理

调质热处理是淬火加高温回火,其室温组织为回火索氏体。40Cr钢没有经过热处理的组织为珠光体,并用4%硝酸酒精进行腐蚀，得到的金相组织为回火索氏体，40Cr调质热处理后的组织示意图如图3所示。

图3 40Cr钢调质热处理后的组织

5 结束语

通过对不同热处理试样的冲击值、硬度值的检测,得到正火后40Cr试样的硬度值比退火后试样的硬度值稍微偏高,油淬试样的硬度低,同时硬度值低于40Cr调质钢;从金相显微组织来看,正火40Cr钢的组织为铁素体和珠光体,调质热处理40Cr钢的组织为回火索氏体,因此得出40Cr钢经调质处理后有较高的硬度、强度和比较好的韧性,就是具有良好的综合机械性能。经调质处理后的钢可以用来制作连杆、主轴、齿轮等作用的零件。

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[5]朱张校.工程材料[M].第四版.北京：清华大学出版社，2009.

Introduction to 40Cr SteelTempering Heat Treatment Process and OrganizationalPerformance

LIN Zong-de，CHENWen

（Minnan University ofScienceand Technology，ShishiFujian 362700，China）

Develop 40 cr steel annealing,normalizing,quenching and tempering,the tempering heat treatment process,measured in various cases sample hardness and impact toughness,heat treatmentandmaterialmicrostructure analysis,obtained the cr steel 40 with good comprehensive performance,and analyzed the process of organization,the influence mechanism ofperformance.

performance；themicrostructure；tempering heat treatment

TG161

B

1672-545X（2014）04-0249-02

2014-01-03

公共基础课实验教学平台项目：福建省一般本科院校办学水平提升计划（公共基础课实验教学平台）《机械工程基础课实验教学平台》（批准文号：闽教高[2012]160号，编号SJG005）

林宗德（1986—），男，福建莆田人，助理实验师，研究方向：机械工程。