40cr機床齒輪熱處理工藝設計-資料下載頁
2025-06-06 19:12本頁面
【正文】 限，且保溫時間加長，否則球狀滲碳體很難完全溶解而保留下來，造成淬火后硬度及強度下降。 加熱溫度越高，馬氏體的百分比也會增加，如50%99%，組織也會不斷粗大 理論上說，40Cr加熱到850870后保溫，合金元素就基本上能全部融入奧氏體中且晶粒也不是很粗大，所以在理論上850淬火后的硬度應該是最高的，以后隨著溫度的增加，鋼的蓄熱量增加，淬火冷卻時的冷卻速度就下降，因此理論上在850以上溫度淬火硬度會下降。 40cr齒輪軸斷裂原因案例分析(1)40Cr齒輪軸斷裂原因分析摘要 關鍵詞 斷口形貌 沖擊試驗 回火脆性40Cr經(jīng)熱處理后因其良好的綜合性能常用于軸類加工，某用戶使用40Cr加工齒輪軸，經(jīng)淬火（850℃保溫120分鐘油冷）、回火（350~370℃保溫120分鐘水冷）處理后，在安裝螺母時出現(xiàn)批量斷裂，筆者受委托對齒輪軸斷裂原因進行分析。宏觀檢驗齒輪軸斷裂位置均在軸和齒交界處，斷口裂紋源均位于表面，擴展區(qū)較少，大部分為放射狀瞬斷區(qū)，如圖1所示，斷口平齊，無明顯塑性變形。 圖1 斷口形貌理化檢驗對所送斷裂件進行化學成分、斷口形貌、金相組織、晶粒度分析。斷裂件化學成分光譜分析結果 （質量分數(shù)，%）見表1，成分符合GB/T30771999 技術要求。17 在Zeiss EVO40掃描電鏡下觀察斷口，裂紋起源于表面，未發(fā)現(xiàn)夾雜等冶金缺陷（圖2），整個斷面以沿晶斷裂為主，小部分區(qū)域為沿晶和韌窩混合斷口（圖3）。 圖2 裂紋源形貌 圖3 斷口微觀形貌 18 切取過裂紋源的縱向截面磨制金相試樣，使用zeiss 200MAT金相顯微鏡觀察，非金屬夾雜物評級為：，C0，用飽和苦味酸腐蝕后，~8級，用3%硝酸酒精腐蝕后，金相組織為回火屈氏體（圖4）。 圖4 組織 5003 回火脆性試驗 沖擊試驗因試樣組織和晶粒度正常，斷口以沿晶斷裂為主，因此初步推斷為回火脆性所致，為確定40Cr鋼在350℃~370℃是否出現(xiàn)回火脆性，取兩組試樣使用NCS NI500沖擊試驗機進行試驗，熱處理工藝為：淬火：850℃保溫一小時，機油冷卻，不同回火溫度下保溫一小時，水冷，U型缺口，結果見表2，沖擊值與回火溫度的對應關系見圖5. 19 不同回火溫度下沖擊試樣斷口形貌見圖6， 20 3 分析與討論40Cr作為中碳調質鋼，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以看出， 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。5 結語（1）工件使用的鋼材符合技術標準要求；（2）由于用戶在易出現(xiàn)回火脆性的溫度范圍 氮化工件工藝路線：鍛造－退火－粗加工－調質－精加工－除應力－粗磨－氮化－精磨或研磨。由于氮化層薄，并且較脆，因此要求有較高強度的心部組織，所以要先進行調質熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機械性能和氮化層質量。軟氮化是活性氮化,現(xiàn)在比較常用的是氣體氮化.焊接40Cr焊接前注意預熱，以防止因基體散熱，造成焊縫內部激冷淬裂。焊接后調質前最好加一遍正火。40Cr的焊接性：結晶時易偏析，對結晶裂紋（一種熱裂紋）比較敏感，焊接時容易在弧坑和焊縫中凹下的部分開裂。含碳量較高，快冷時易得到對冷裂紋很敏感的淬硬組織（馬氏體組織）。過熱區(qū)在冷速較大時，很容易形成硬脆的高碳馬氏體而使過熱區(qū)脆化。焊接工藝要點：一般在退火（正火）狀態(tài)下進行焊接。焊接方法不受限制21 用較大線能量，適當提高預熱溫度，一般預熱溫度及層間溫度可控制在250～300℃之間。焊接材料應保證熔敷金屬的成分與母材基本相同，如J107－Cr焊后應及時進行調質熱處理。若及時進行調質處理有困難，可進行中間退火或在高于預熱的溫度下保溫一段時間，以排除擴散氫并軟化組織。 對結構復雜、焊縫較多的產品，可在焊完一定數(shù)量的焊縫后，進行一次中間退火。熱處理工藝的確定（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30～50℃,而對于中碳合金鋼的正火溫度正火溫度通常為Ac3以上50～100℃，保溫一定時間后取出噴霧冷卻這種冷卻方式稱為高溫正火。由鐵碳合金相圖如圖6可知42CrMo的加熱溫度范圍為850～900℃。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，所以我們可以選著870℃。（2）正火加熱保溫
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