40Cr鋼機床齒輪的熱處理工藝設計

1、攀枝花學院學生課程設計（論文）題 目：40Cr鋼機床齒輪的熱處理工藝設計學生姓名： X X X 學 號： XXX 所在院(系)： 材料工程學院 專 業(yè)： 20XX級材料成型及控制工程 班 級： 20XX材料成型及控制工程1班 指 導 教 師： X X X 職稱： 講 師 2012年12月28日攀枝花學院教務處制攀枝花學院本科學生課程設計任務書題目40Cr鋼機床齒輪的熱處理工藝設計1、課程設計的目的使學生了解、設計40Cr鋼機床齒輪的熱處理工藝，融會貫通相關專業(yè)課程理論知識，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識、分析問題和解決問題的能使學生了解、設計40Cr鋼機床齒輪的熱處理工藝，融會貫通相關專業(yè)課程理論知

2、識，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識、分析問題和解決問題的能力。2、課程設計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）內(nèi)容 ：（1）明確設計任務（包括用途、服役條件及性能要求）（2）繪出熱處理件零件圖（3）給出設計方案（4）寫出設計說明（5）設計質(zhì)量檢驗項目（6）設計熱處理工藝卡片（7）40Cr鋼機床齒輪的熱處理缺陷及預防或補救措施要求：（1）通過查找資料充實、完善各項給定的設計內(nèi)容。（2）分析熱處理過程中可能出現(xiàn)的缺陷，針對這些缺陷提出預防措施或補救措施。（3）提交設計說明書（報告），2千字以上。報告格式請參照“畢業(yè)論文（設計）”格式。3、主要參考文獻1 夏立芳主編. 金屬熱處理工藝學. 哈

3、爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學出版社, 20052 中國機械工程學會熱處理分會熱處理工程師手冊機械工業(yè)出版社2003第一版.3 張玉庭主編熱處理技師手冊機械工業(yè)出版社2006第一版4 中國機械工程學會熱處理學會熱處理手冊機械工業(yè)出版社2003第三版.4、課程設計工作進度計劃第16周：對給定題目進行認真分析，查閱相關文獻資料，做好原始記錄。 第17周：撰寫課程設計說明書，并進行修改、完善，提交設計說明書。指導教師（簽字）日期年 月 日教研室意見：年 月 日學生（簽字）： 接受任務時間： 年 月 日注：任務書由指導教師填寫。課程設計（論文）指導教師成績評定表題目名稱評分項目分值得分評價內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%0

4、1學習態(tài)度6遵守各項紀律，工作刻苦努力，具有良好的科學工作態(tài)度。02科學實踐、調(diào)研7通過實驗、試驗、查閱文獻、深入生產(chǎn)實踐等渠道獲取與課程設計有關的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運用知識的能力10能運用所學知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實際問題，能正確處理實驗數(shù)據(jù)，能對課題進行理論分析，得出有價值的結論。05應用文獻的能力5能獨立查閱相關文獻和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設計（實驗）能力，方案的設計能力5能正確設計實驗方案，獨立進行裝置安裝、調(diào)試、操作等實驗工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清

5、晰、完整。07計算及計算機應用能力5具有較強的數(shù)據(jù)運算與處理能力；能運用計算機進行資料搜集、加工、處理和輔助設計等。08對計算或實驗結果的分析能力（綜合分析能力、技術經(jīng)濟分析能力）10具有較強的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設計（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設計說明書（論文）質(zhì)量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學。11創(chuàng)新10對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。成績指導教師評語指導教師簽名： 年月日摘 要 本課設計了40Cr鋼機床齒輪的熱處理工藝

6、設計。主要的工藝過程包括鍛造、預備熱處理（正火 ）、淬火+高溫回火等過程。通過各種不同的工藝過程進行恰當?shù)奶幚砜梢垣@得各種性能良好的材料并且滿足各項性能的要求。40Cr為中碳合金鋼，預備熱處理是正火，正火的加熱溫度通常為Ac3以上3050,而對于中碳合金鋼的正火溫度通常為Ac3以上50100，熱溫度范圍為850900，選870。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(diào)質(zhì)做好組織準備。最終熱處理為淬火+高溫回火，淬火溫度要求T=Ac3+3050（）可得，淬火溫度T=830850（），選850，采用油冷的冷卻方式；回火溫度為520。通過調(diào)質(zhì)處理，得到以均勻回火索氏體為主的顯微組織，使

7、齒面有足夠的硬度和耐磨性，芯部有一定的強度和韌性。 關鍵詞：40Cr鋼，正火，高溫回火，機床齒輪目 錄摘 要11、設計任務31.1設計任務31.2設計的技術要求32、設計方案42.1 機床齒輪的分析42.1.1工作條件42.1.2失效形式42.1.3性能要求42.2鋼種材料53、設計說明63.1機床齒輪零件圖63.2加工工藝流程63.3具體熱處理工藝73.3.1預備熱處理工藝73.3.2淬火+高溫回火熱處理工藝8 3.3.3物理性質(zhì)104、質(zhì)量檢驗及標準115、分析與討論126、結束語157、熱處理工藝卡片及參考文獻161 設計任務1.1設計任務 40Cr鋼機床齒輪的熱處理工藝設計1.2設計的

8、技術要求齒輪在嚙合時齒面接觸處有接觸應力，齒根部有最大彎曲應力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強度失效。齒面各點都有相對滑動，會產(chǎn)生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面點蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。因此要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強度和韌性。 材料為40Cr調(diào)質(zhì)鋼的齒輪，當840-860油淬，540-620回火時，調(diào)質(zhì)硬度可達28-32HRC，可改善組織、提高綜合機械性能；當860-880油淬，240280回火時，硬度可達46-51HRC，則鋼的表面耐磨性能好，芯部韌性好，變形??；當500-560氮化處理，氮化層0.15-0.6mm時，硬度

9、可達52-54HRC，則鋼具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲勞強度，較高的抗蝕性和抗膠合性能且變形極小；當通過電鍍或表面合金化處里后，則可改善齒輪工作表面摩擦性能，提高抗腐蝕性能。另外40Cr調(diào)質(zhì)鋼滿足材料的工藝性能。材料的工藝性能是指材料本身能夠適應各種加工工藝要求的能力。齒輪的制造要經(jīng)過鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工,因此選40Cr調(diào)質(zhì)鋼。40Cr調(diào)質(zhì)鋼淬透性好、強度高，但鍛造、切削加工性能較差，可以通過改變工藝規(guī)程、熱處理方法等途經(jīng)來改善材料的工藝性能。2 設計方案2.1機床齒輪的分析齒輪用于機械裝置中功率的傳遞與速度的調(diào)節(jié),在機床中不僅有著重要的作用,而且用量相當大。因此為獲得理想

10、的組織與性能，保證機床齒輪在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量穩(wěn)定性和使用壽命，就必須從工件特點要求和技術條件，認真分析機床齒輪在使用過程中的受力狀況和可能失效形式，正確選擇材料。2.1.1工作條件機床齒輪的工作條件很復雜，具體條件如下：齒輪工作時,從嚙合點到齒根的整個齒面上均受脈動的彎曲應力作用，而在齒根危險斷面上造成最大的彎曲應力。在脈動彎曲應力作用下，可是齒輪產(chǎn)生彎曲疲勞破壞，破壞形式是斷齒。齒輪工作時，通過齒面的接觸傳遞動力,在接觸應力的反復作用下，會使工作齒面產(chǎn)生接觸疲勞破壞。破壞形式主要有麻點剝落與硬化層剝落兩種。齒輪工作時，兩齒面相對運動，會產(chǎn)生摩擦力。齒輪工作時，還會承受強烈的沖擊載荷。2.1.

11、2失效形式機床齒輪的主要失效形式為齒面點蝕和輪齒折斷。齒面點蝕。齒輪傳動過程中，齒輪接觸面上各點的接觸應力呈脈動循環(huán)變化，經(jīng)過一段時間后，會由于接觸面上金屬的疲勞而形成細小的疲勞裂紋，裂紋的擴展造成金屬剝落，形成點蝕。輪齒折斷。最常見的是彎曲疲勞折斷、過載折斷。輪齒受力后,在齒根部產(chǎn)生的彎曲應力最大,且在齒根過渡圓角處有應力集中。如果輪齒的交變應力超過了材料的疲勞極限,在齒根圓角處將產(chǎn)生疲勞裂紋,隨著裂紋不斷擴展。2.1.3性能要求1.齒輪會在齒根危險斷面上造成最大的彎曲應力，在脈動彎曲應力作用下，可是齒輪產(chǎn)生彎曲疲勞破壞，因此機床齒輪應具有高的疲勞極限和高的抗彎強度。2.齒輪通過齒面的接觸傳

12、遞動力,在接觸應力的反復作用下，會使工作齒面產(chǎn)生接觸疲勞破壞，因此齒輪應具有高強度和較高的韌性。3.齒輪工作時，兩齒面相對運動，會產(chǎn)生摩擦力，因此齒輪應具有高的耐磨性。4.齒輪工作時，還會承受強烈的沖擊載荷，因此齒輪應具有抗多次沖擊的能力。5.齒輪工作過程中會有摩擦，會摩擦生熱，使齒輪在較高的溫度環(huán)境下工作，因此齒輪應具有一定的高溫下的高強度和精度。2.2鋼種材料40Cr鋼為中碳合金鋼，有較高的力學性能和工藝性能，應用十分廣泛。經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的40Cr具有良好的綜合力學性能，具有如下3個特點：在鐵素體機體上均勻分布的粒狀碳化物起彌散強化作用，溶于鐵素體中的合金元素起固溶強化作用，從而保證剛有較高

13、的屈服強度和疲勞強度。組織均勻性好，減少了裂紋在局部薄弱地區(qū)形成的可能性，可以保證有良好的塑性和韌性。作為基體組織的鐵素體是從淬火馬氏體轉變而成的，晶粒細小，使剛的冷脆傾向大大減小。根據(jù)以上特點可知：經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理的40Cr中碳合金結構鋼表面除具有高硬度，高耐磨性外，還具有高的疲勞強度，高溫下的強度，還能使心部具有高的強度和韌性，從而滿足機床齒輪的質(zhì)量要求。3 設計說明3.1機床齒輪零件圖機床齒輪零件圖如圖1所示：處理(完全退火)機械加工滲碳淬火+低溫回火平磨組裝。A鋼屬于低碳鋼，其成分1如下表3.1.表3.1 A鋼的化學成分（質(zhì)量分數(shù)，%）CMnPSCrNiCuSi0.120.190.350.

14、650.0350.0350.250.250.250.170.37成分分析：Mn是良好的脫氧劑和脫硫劑。它能消除或減弱由于硫所引起的鋼的熱脆性，從而改善鋼的熱加工性能。Mn和Fe形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強度，經(jīng)固溶處理后有良好的韌性，當受到?jīng)_擊而變形時，表面層將因變形而強化，具有高的耐磨性；同時又是碳化物形成元素，進入滲碳體中取代一部分鐵原子。Si能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強度。硅能提高鋼的彈性極限、屈服強度和屈服比(s/b),以及疲勞強度和疲勞比(-1/b)等。 圖1 機床齒輪零件圖3.2加工工藝流程40Cr鋼制造機床齒輪熱處理工藝設計的熱加工工藝流程經(jīng)過許多次改進

15、形成如下的工藝流程: 下料鍛造預備熱處理(正火)粗加工精加工粗銑齒最終熱處理（淬火+高溫回火）精銑齒成品。40Cr鋼屬于中碳鋼，其成分如下表1表1 40Cr鋼的化學成分（質(zhì)量分數(shù)，%）CMnCrSiPSNiCu0.370.440.500.800.80 1.100.170.370.0300.0300.250.20成分分析：Cr與鐵形成連續(xù)固溶體，縮小奧氏體相區(qū)城。鉻與碳形成多種碳化物，與碳的親和力大于鐵和錳而低于鎢、鉬等鉻與鐵可形成金屬間化合物相；Cr使珠光體中碳的濃度及奧氏體中碳的極限溶解度減少，減緩奧氏體的分解速度，顯著提高鋼的淬透性但亦增加鋼的回火脆性傾向。提高鋼的強度和硬度時加入其他合金

16、元素時，效果較顯著。Mn是良好的脫氧劑和脫硫劑。它能消除或減弱由于硫所引起的鋼的熱脆性，從而改善鋼的熱加工性能。Mn和Fe形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強度不及碳，磷、硅，在增加強度的同時對延展性無影響；在嚴格控制熱處理工藝、避免過熱時的晶粒長大以及回火脆性的前提下，錳不會降低鋼的韌性，因此經(jīng)固溶處理后有良好的韌性；當受到?jīng)_擊而變形時，表面層將因變形而強化，具有高的耐磨性；同時又是碳化物形成元素，進入滲碳體中取代一部分鐵原子。Si能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強度。硅能提高鋼的彈性極限、屈服強度和屈服比(s/b),以及疲勞強度和疲勞比(-1/b)；硅含量超過3時顯著降低鋼的塑

17、性和韌性；改善鋼的耐磨性能等。硅能促使鐵素體晶粒粗化，降低矯頑力。但硅易使鋼中形成帶狀組織，使橫向性能低于縱向性能，也會降低鋼的可焊性。3.3具體熱處理40Cr鋼的熱處理包括初期的鍛造和預備熱處理，以減少坯料的硬度為方便后面的機加工，也為后續(xù)淬火、回火提供優(yōu)良的原始組織。40Cr鋼的熱處理工藝分析：由于40Cr鋼的含碳量為0.37%0.44%，對于齒輪這種要求剛強度和高耐磨的特性，那么40Cr鋼最重要的就是提高其硬度和耐磨性。通過鍛造和隨后的正火，形成硬度較低的原始坯料，為后續(xù)的切削加工提供有利的方便和減少對于車床的磨損。為了碎化、細化共晶碳化物，把粗大的枝晶狀共晶碳化物打碎、提高碳化物分布的

18、均勻性，細化碳化物的粒度，一般40Cr鋼使用時都需要進行鍛造和預備熱處理, 以減少碳化物的不均勻分布, 為后續(xù)淬火、回火提供優(yōu)良的原始組織。3.3.1預備熱處理工藝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3050,而對于中碳合金鋼的正火溫度正火溫度通常為Ac3以上50100，保溫一定時間后在在空氣中冷卻得到珠光體類組織。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，因此選870。 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;

19、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,選2小時。3 40Cr鋼正火工藝曲線如圖2所示：T/T=870t=120minAc3空冷Ac1t/min圖2 40Cr鋼正火工藝曲線加熱溫度：Ac3+3050；加熱速度：小于200/h；保溫時間：23h。3.3.2淬火+高溫回火熱處理工藝淬火淬火是將鋼加熱至臨界溫度點Ac3或Ac1以上一定的度，保溫后以大于臨界冷

20、卻速度的速度冷卻得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝叫做淬火。其目的是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體，然后配以不同溫度回火獲得各種需要的性能。淬火溫度要求T=Ac3+3050（）可得，淬火溫度T=830850（），選850，采用油冷的冷卻方式。40Cr鋼的淬火冷卻曲線如圖3所示 T/T=850 Ac3 t=80minAc1 油冷 Mst/min圖3 40Cr鋼的淬火冷卻曲線高溫回火回火是將淬火鋼加熱到A1以下某一溫度，經(jīng)過保溫，然后以一定的冷卻方法冷至室溫的熱處理操作。40Cr鋼的回火溫度為520。其目的在于：a.降低脆性，消除內(nèi)應力。工件淬火后存在著很大的內(nèi)應力和脆性，若不及時回火，零

21、件會產(chǎn)生變形或開裂。b.得到對工件所要求的力學性能。工件淬火后，硬度高，脆性大，為了獲得對工件要求的性能，可以用回火溫度調(diào)整硬度，減小脆性，得到所需要的塑性、強度和硬度。c.穩(wěn)定工件尺寸。淬火后的組織是馬氏體和殘余奧氏體，這兩種組織都是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地逐漸地發(fā)生組織轉變，因而引起工件尺寸和形狀的改變。通過回火，可以促使這些組織轉變。達到較穩(wěn)定狀態(tài)，以便在以后的使用過程中不發(fā)生變形。通過調(diào)質(zhì)處理，得到以均勻回火索氏體為主的顯微組織，使齒面有足夠的硬度和耐磨性，芯部有一定的強度和韌性。 淬火+高溫回火熱處理工藝曲線圖如圖4所示：T/t=80minT=850Ac3Ac1T=520Mst=60min

22、空冷油冷t/min圖4 淬火+高溫回火熱處理工藝曲線圖回火規(guī)范如表2 表2 40Cr鋼回火規(guī)范表 方案 淬火溫度 / 回 火用 途 加熱溫度/ 介質(zhì)硬度HRC 850 消除應力 去除應力，降低硬度去除應力，降低硬度150170 200275 400425 油或硝鹽 6163 5759 5557 880 去除應力及形成二次硬化 去除應力及形成二次硬化 去除應力及形成二次硬化 510520多次回火 -78冷處理加510520一次回火 -78冷處理加一次510520回火，再-78冷處理 6061 6061 61623.2.5物理性能經(jīng)過上述各種熱處理后40Cr鋼的韌性、硬度、耐磨性都有所甚至很大的提

23、升。4 質(zhì)量檢驗及標準檢驗項目及標準：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，具體如下：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。2、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。可采用硬度法測量。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(nèi)，最靠近表面的壓痕中心與表面的距離為0.15mm，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0.1mm。用垂直表面橫截面上

24、的硬度變化曲線來確定有效硬化層深度。由繪制的硬度變化曲線，確定從零件表面到硬度值等于極限硬度的距離，這個距離就是感應淬火后的有效硬化層深度（有效硬化層深度(DS)：是指從零件表面到維氏硬度等于極限硬度那一層之間的距離。極限硬度(HVHL)：是指零件表面所要求的最低硬度(HVMS)乘以系數(shù)通常HV1試驗力系數(shù)可以選用0.8，也可以選用0.9或者更高。）3、硬度檢查在淬火后檢查包括淬硬層表面及心部硬度，一般用洛氏硬度HRC標尺測量。42CrMo鋼在調(diào)質(zhì),感應淬火，低溫回火后，表面硬度可達HRC50以上，心部硬度可達35454、金相組織檢查按技術要求及標準行檢查淬硬層的顯微組織：殘留奧氏體數(shù)量，有無

25、反常組織，心部組織是否粗大及鐵素體是否超出技術要求等，一般在顯微鏡下放大400倍觀察。5 分析與討論 40Cr作為中碳調(diào)質(zhì)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知，240以下回火斷口以準解理為主，沖擊值較低，隨回火溫度提高沖擊值上升，280-380之間斷口出現(xiàn)明顯的沿晶斷口，350時沿晶斷口所占比例最多，沖擊值明顯降低，460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、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。熱處理的常見缺陷及補救措施1 氧化和脫碳氧

26、化和脫碳：工件在加熱過程中，由于周圍的加熱介質(zhì)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(zhì)量。氧化：是指鋼的表面與加熱介質(zhì)中的氧、氧化性氣體、氧化性雜質(zhì)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，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(chǎn)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，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

27、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，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穸鹊拿撎紝樱捎诿撎际逛摰谋韺犹己肯陆?，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

28、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(jīng)常加入脫氧劑的方法，并要求建立嚴格的脫氧制度。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(zhì)量。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(chǎn)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(chǎn)生晶界氧化，嚴重時還

29、會引起晶界熔化，這種現(xiàn)象叫過燒。產(chǎn)生過燒的工件，其性能急劇降低。有過熱缺陷的工件，可先進行一次細化組織的正火或退火，然后再按正常規(guī)范重新淬火。有過燒缺陷的工件因無法挽救而只能報廢。3 淬火裂紋淬火裂紋是由于淬火內(nèi)應力在工件表層的拉應力超過冷卻時鋼的斷裂強度而引起的這種裂紋是工件在進入冷卻介質(zhì)中不久之后，溫度降至Ms點（大約為250度）以下時產(chǎn)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

30、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，淬火裂則與磨削方向無關并呈刀割狀開裂。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(chǎn)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

31、注意在點以下Ms點以上快冷、在Ms慢冷，即遵守“先快后慢”原則，如雙介質(zhì)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(chǎn)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。4 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(chǎn)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

32、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?；鼗鸫嘈砸话阌袃深悾谝活愂堑蜏鼗鼗鸫嘈?，鋼在250-400度范圍內(nèi)產(chǎn)生，生產(chǎn)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(nèi)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

33、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。5 變形和開裂減少變形及防止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(nèi)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(nèi)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(nèi)應力，防止變形和開裂。所以有必要對淬火過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力有所了解。內(nèi)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。6 結束語 40Cr鋼是調(diào)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，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，調(diào)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(diào)制件，如機床齒輪。調(diào)制鋼在加熱后，必須經(jīng)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40Cr鋼，采用正火，正火溫度通常為Ac3以上50100，熱溫度范圍為850900，選870。