【正文】 　　4．氧化、脫碳敏感性 ：高溫加熱時抗氧化懷能好，脫碳速度慢，對加熱介質(zhì)不敏感，產(chǎn)生麻點傾向小。常規(guī)淬火開裂敏感性低，對淬火溫度及工件形狀不敏感。 另外，在選材時還應考慮市場的生產(chǎn)和供應情況，所選鋼種應盡量少而集中，易購買?，F(xiàn)將本實驗試樣40Cr（化學成分見下表11）各個元素對鋼在熱處理時的影響分述如下：40Cr鋼的化學成分（GB/T30771999）ω/%C Si Mn Cr S P Ni Cu ～ ～ ～ ～ ≤ ≤ ≤ ≤ 表11 40Cr鋼的化學成分（一） 碳（C）的影響從鐵碳平衡圖中，我們能清楚的看到，鋼隨著含碳量的增加，鋼的基本組織不同，而且在加熱與冷卻時，組織轉(zhuǎn)變的溫度也不相同。如亞共析鋼隨著含金量的增高，淬火后強度、硬度都有顯著提高；同時含碳量的多少也確定了鋼的熱處理工藝。如低碳鋼淬火后幾乎不含殘余奧氏體，而高碳鋼則含大量殘余奧氏體。并使它在油中便能淬硬。（三）鎳（Ni）的影響 Ni能強化鐵素體，降低鋼的Ac1和Ac3點，從而使熱處理時的退火、正火、淬火的加熱溫度有所降低。能增加奧氏體的穩(wěn)定性，降低臨界冷卻速度，增加鋼的淬透性很多，故能使Si合金鋼在油中淬硬。他降低鋼的Ac1和Ac3而使鋼在熱處理時的溫度有所降低。（六）硫（S）的影響硫在通常情況下也是有害元素。%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。、實驗意義、熱處理實驗的意義熱處理是將材料在固態(tài)下采用適當?shù)姆绞竭M行加熱,保溫和冷卻以獲得所需組織結構與性能的工藝方法。因此，了解金屬材料的組織結構及其變化規(guī)律對于掌握金屬材料及其性能有著必要的意義。除曲軸的材質(zhì)、加工因素外，如果由于工作條件( 溫度、環(huán)境介質(zhì)、負荷特性) 的變化，特別是曲軸在工作運轉(zhuǎn)中所受的彎曲應力或扭轉(zhuǎn)應力超出了損壞界（真實應力 σ 1, τ 1），在圓角過渡處的薄弱部位就會出現(xiàn)裂紋而發(fā)展為彎曲疲勞斷裂或扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂。40Cr鋼的熱導率 溫度/℃ 100 200 300 400 500 600 熱導率λ/W 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。（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。根據(jù)加熱對象的不同，可以把線圈制作成不同的形狀?！　∧壳俺Ｓ玫淖钣行У臒崽幚砉に?，具有下列多種應用：表面淬火、透熱淬火、回火和消除應力（低溫）、退火和正火（高溫）、焊縫退火、粉末金屬燒結等。較好的鑄造業(yè)廢品率也在6%～15%間，而一般鑄造廠的廢品率則高達30%。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，我國采用感應淬火的零件的種類和品種不斷增加。 淬火加熱溫度 亞共析鋼淬火加熱溫度若選用低于AC3的溫度，則此時鋼尚未完全奧氏體化，存在有部分未轉(zhuǎn)變的鐵素體，淬火后鐵素體仍保留在淬火組織中。 在此溫度范圍內(nèi)加熱，其組織為細小晶粒的奧氏體和部分細小均勻分布的未溶碳化物。如果繼續(xù)升高溫度，則二次滲碳體不斷溶入奧氏體，致使奧氏體晶粒不斷長大，其碳濃度不斷升高，會導致淬火變形傾向增大、淬火組織顯微裂紋增多及脆性增大。如亞溫淬火是亞共析鋼在略低于AC3的溫度奧氏體化后淬火，這樣可提高韌性，降低脆性轉(zhuǎn)折溫度，并可消除回火脆性。 淬火介質(zhì) 這就要求在C曲線的“鼻子”以上溫度緩冷，以減小急冷所產(chǎn)生的熱應力；在“鼻子”處冷卻速度要大于臨界冷卻速度，以保證過冷奧氏體不發(fā)生非馬氏體轉(zhuǎn)變；在“鼻子”下方，特別是Ms點以下溫度時，冷卻速度應盡量小，以減小組織轉(zhuǎn)變的應力。水是冷卻能力較強的淬火介質(zhì)。因此水適用于截面尺寸不大、形狀簡單的碳素鋼工件的淬火冷卻。 電源是感應加熱的關鍵設備之一，隨著感應加熱技術的發(fā)展，經(jīng)歷了機械式中頻發(fā)電機組和真空管式高頻電源、晶閘管中頻電源及全晶體管電源三個發(fā)展階段。 第三章 40Cr感應淬火工藝 感應加熱淬火工藝概述感應加熱具有加熱效率高、速度快、可控性好及易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，廣泛應用于金屬熔煉、透熱、熱處理和焊接等工業(yè)生產(chǎn)過程中，成為冶金、國防、機械加工等部門及鑄、鍛和船舶、飛機、汽車制造業(yè)等不可缺少的技術手段。則感應電勢：　　　　　　　　　　 （11）如果磁通是交變得，設，則　　　　　　 有效值為：　　　　　 （13）感應電勢E在工件中產(chǎn)生感應電流使工件內(nèi)部開始加熱，其焦耳熱為：　　　　　 （14）式中： ——感應電流有效值（安），R——工件電阻（歐），t——時間（秒）。金屬中產(chǎn)生的功率為：　 （15）感應電勢和發(fā)熱功率不僅與頻率和磁場強弱有關，而且與工件的截面大小、截面形狀等有關，還與工件本身的導電、導磁特性等有關。當兩根導體流的電流是反方向時，最大電流密度出現(xiàn)在導體內(nèi)側；當兩根導體流的電流是同方向時，最大電流密度出現(xiàn)在導體外側，這種現(xiàn)象稱為近鄰效應。此兩電流方向相反，情況與兩根平行母線流過方向相反的電流相似。工件中產(chǎn)生的渦流由于集膚效應，沿橫截面由表面至中心按指數(shù)規(guī)律衰減，工程上規(guī)定，當渦流強度從表面向內(nèi)層降低到其數(shù)值等于最大渦流強度的1/e(% )，該處到表面的距離△稱為電流透入深度。 將μ。 感應加熱：工件放到感應器內(nèi)，感應器一般是輸入中頻或高頻交流電 (300300000Hz或更高)的空心銅管。 　　中頻(1~10KHZ)加熱深度為210mm，一般用于直徑大的軸類和大中模數(shù)的齒輪加熱。在感應加熱表面淬火時產(chǎn)生交變磁場，使得工件中產(chǎn)生出同頻率的感應電流。3 . 感應加熱電源電路的主回路設計 主電路的主要設計技術參數(shù)電網(wǎng)供電電壓：3相380V感應加熱電源輸出功率：15kW輸出電流頻率：20KHz輸出電流值：30A 感應加熱電源電路的主回路結構： 感應加熱電源主結構框圖感應加熱電源主電路圖， 感應加熱電源的主電路圖，它由整流器、濾波器和逆變器組成。R1為限流電阻，當系統(tǒng)開始上電時，由于電容兩端電壓為零，故剛開始對電容充電時，電流將很大，加上限流電阻R1后則就電流不會很大了。利用輪流驅(qū)動單相對角的兩組IGBT工作，把恒定的直流電壓變成10 Hz～10 kHz方波電壓輸出給負載。 　　 （3）經(jīng)該工藝處理的工件不易氧化脫碳，甚至 有些工件處理后可直接裝配使用。感應熱處理常具有高的附加值。（6）便于機械化及自動化大批量生產(chǎn)的感應淬火，一般均配有進步梁送料、機械手取工件及機器人操縱感應器等減少體力勞動的裝置。 感應加熱電源技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢（1）感應加熱電源技術發(fā)展現(xiàn)狀感應電源按頻率范圍可分為以下等級：500Hz以下為低頻，110KHz為中頻；20KHz以上為超音頻和高頻。國內(nèi)在超音頻領域與國外還有一定差距，但發(fā)展很快，1995年浙大研制出50KW/50KHz的IGBT超音頻電源，北京有色金屬研究總院和本溪高頻電源設備廠在1996年聯(lián)合研制出100KW/20KHz的IGBT電源。上海寶鋼1420冷軋生產(chǎn)線于1998年引進了日本富士公司的71～80KHz,3200KW高頻感應加熱電源，是目前世界上最為先進的逆變電源。感應加熱電源諧振逆變器中采用的功率器件利于實現(xiàn)軟開關，但是，感應加熱電源通常功率較大，對功率器件，無源器件，電纜，布線，接地，屏蔽等均有許多特殊要求，尤其是高頻電源。感應加熱電源逆變器主要有并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器，串聯(lián)逆變器輸出可等效為一低阻抗的電壓源，當二電壓源并聯(lián)時，相互間的幅值、相位和頻率不同或波動時將導致很大的環(huán)流以致逆變器器件的電流產(chǎn)生嚴重不均，因此串聯(lián)逆變器存在并機擴容困難；而對并聯(lián)逆變器，逆變器輸入端的直流大電抗器可充當各并聯(lián)器之間的電流緩沖環(huán)節(jié)，使得輸入端的AC/DC或DC/AC環(huán)節(jié)有足夠的時間來糾正直流電源的偏差，達到多機并聯(lián)擴容。具有計算機智能接口、遠程控制、故障自動診斷等控制性能的感應加熱電源正成為下一代發(fā)展目標。半導體功率器件在今后將向著大容量化、高頻、驅(qū)動簡單、低導通壓降、模塊化和功率集成化方向發(fā)展。近年來在零件表面的感應淬火工藝中存在兩種不同原理的熱處理,包括逐部淬火和在圓柱型感應器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)淬火。從20世紀90年代,美國采用中頻和高頻電源處理齒輪,先在中頻感應器中加熱,然后迅速降到高頻感應器中加熱,最后落入油中淬火。雙頻感應加熱淬火的特點主要有：①雙頻感應加熱速度快、時間短、奧氏體晶粒不易長大,使表層呈細晶結構。（2）雙頻感應加熱技術雙頻感應加熱是在一個感應圈上同時供給中頻和高頻能量,即在一個感應圈上施加摻和頻率,由一個中頻基礎振蕩迭加一個高頻振蕩組成。（3）感應加熱氣體滲氮及碳氮共滲感應加熱氣體滲碳及碳氮共滲是將需要滲氮或氮碳共滲的零件感應加熱到560℃,保溫一定時間。（4）液體介質(zhì)感應滲碳液體介質(zhì)感應滲碳是將處理工件和感應加熱器一起浸于特殊的冷的液態(tài)活性介質(zhì)中,介質(zhì)具有不同的化學組份和物理性能。一般適用于鋼件、Ti合金和一些超合金 。通高頻電流時,工件表層的一部分直接通電,由自身的電阻加熱。與傳統(tǒng)的高頻加熱相比,工件表面加熱電流更集中、密度更大、加熱速度更快。③不需淬火介質(zhì),真空室等,無需發(fā)黑化處理。感應脈沖加熱淬火后的超常硬化,是有效的晶粒細化,高密度亞結構及高的殘余應力綜合作用的結果[9]。（3）硬度過高或過低原因材料含碳量偏高或偏低；回火溫度偏低或過高且回火時間不當；淬火液成分、壓力、溫度選擇不當；材料表面脫碳；淬火加熱溫度低組織尚未轉(zhuǎn)變等。選擇溫度過高會導致鋼的奧氏體晶粒粗大，淬火后得到的馬氏體的韌性較低，所以選擇一個合適的加熱溫度非常重要，則通過上訴實驗分析得出40Cr鋼的最佳淬火溫度在840℃左右。組織由全部奧氏體過冷至MS以下溫度轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，而不發(fā)生其他轉(zhuǎn)變。第四章 40Cr鋼的金相實驗、金相試樣的制備 為在顯微鏡下顯現(xiàn)出來，必須預先制備金相試樣，金相試樣的制備過程包括取樣、磨平、磨光、拋光、侵蝕等步驟。并倒銳邊和尖角，以免在磨光時劃壞砂紙和拋光布。（4）拋光：拋光時，先向拋光盤內(nèi)倒入適當AI2O3懸浮態(tài)拋光液，再將試樣拋光面均衡的壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上進行磨制，同時不斷的向盤內(nèi)倒入拋光液，直到磨面光亮如鏡為止，最后依次用水、酒精沖洗干凈后再以熱風吹干（5）侵蝕：向試樣磨面滴浸蝕劑（4%左右的硝酸溶液），浸蝕程度一般以試樣磨面稍微發(fā)暗時即可，浸蝕完畢后用水清洗干凈，并以熱風吹干。 20世紀50年代，感應熱處理開始在國內(nèi)應用，當時此工藝被稱做“高周波淬火”。第五章 熱處理實驗總結 熱處理實驗總結 、鋼在淬火時的組織轉(zhuǎn)變一、奧氏體的形成大多數(shù)熱處理工藝的加熱溫度都高于鋼的臨界點（A1或A3），使鋼具有奧氏體組織，然后以一定的冷卻速度冷卻，以獲得所需的組織和性能。本實驗材料得到的淬火組織就為單相奧氏體。鋼中加入合金元素，可影響奧氏體的形成①強碳化合物②減緩C的擴散，減緩A的形成③非碳化物形成元素加速A形成。高溫奧氏體組織是穩(wěn)定的，如冷卻到A1以下，奧氏體就處于不穩(wěn)定狀態(tài)（過冷態(tài)），稱為過冷奧氏體。排列方向相同的鐵素體與滲碳體區(qū)域，稱為珠光體晶粒。650℃—600℃，形成的組織分散度較大，層間距較小，在8001000倍的金相顯微鏡下才能分辨，稱為索氏體S。二、 貝氏體型轉(zhuǎn)變——中溫轉(zhuǎn)變（550℃—Ms） 轉(zhuǎn)變過程及特點過冷奧氏體在550℃—Ms（共析鋼的Ms約230℃）溫度范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類組織。因此，貝氏體型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是過飽和的鐵素體與滲碳體的混合物。（上貝氏體由于轉(zhuǎn)變溫度較高，滲碳體長得較大）上貝氏體的組織形態(tài)決定了其強度較低，塑性、韌性較差。（下貝氏體由于轉(zhuǎn)變溫度較低，滲碳體來不及長大，而呈質(zhì)點狀）下貝氏體組織具有較高的強度、硬度，良好的塑性、韌性，即具有良好的綜合機械性能。所以馬氏體的含碳量與相應的奧氏體含碳量相同。馬氏體的硬度主要與含碳量有關，與其他合金元素關系不大。使鋼具有強韌性的良好配合。 圖51合金元素對鐵素體力學性能的影響、合金元素對鋼熱處理組織轉(zhuǎn)變分析1. 合金元素對加熱時相轉(zhuǎn)變的影響 　　合金元素影響加熱時奧氏體形成的速度和奧氏體晶粒的大小。2. 合金元素對過冷奧氏體分解轉(zhuǎn)變的影響　　除Co外, 幾乎所有合金元素都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性, 推遲珠光體類型組織的轉(zhuǎn)變, 使C曲線右移, 即提高鋼的淬透性。另外, 兩種或多種合金元素的同時加入(如, 鉻錳鋼、鉻鎳鋼等), 比單個元素對淬透性的影響要強得多。Ms和Mf點的下降, 使淬火后鋼中殘余奧氏體量增多。提高回火穩(wěn)定性作用較強的合金元素有：V、Si、Mo、W、Ni、Co等。 在450℃以上滲碳體溶解, 鋼中開始沉淀出彌散穩(wěn)定的難熔碳化物Mo2C、W2C、VC等, 使硬度重新升高, 稱為沉淀硬化。 畢業(yè)論文寫作是本人大學三年學習的知識總結，在論文的寫作過程中，得到了指導教師張波老師的悉心指導，在此真誠感謝張波老師的無私幫助；感謝實驗室金佳琳老師的意見指導和在做實驗過程中的幫助。還有那些曾經(jīng)和我共同努力，一起奮斗過的朋友，感謝