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40Cr是一種具有一定淬透性和較好綜合力學性能的優質合金結構鋼,廣泛用于制造各種機器零件。根據GJB2720-1996的規定,40Cr的化學成分如附表。40C r鋼的Ac 1約為743℃,Ac 3約為782℃。實際生產中,奧氏體化溫度常采用840~860℃以充分均勻化。含鉻的碳化物不易溶解,加熱不足時,介休耐磨板,可能有少量碳化物殘留。
1、40Cr鋼貝氏體等溫淬火工藝的制訂
將鋼制工件加熱奧氏體化后,淬入熱浴中保溫足夠時間,使全部或部分奧氏體轉變為下貝氏體組織,隨后空冷到室溫的熱處理工藝,稱為貝氏體等溫淬火。
40Cr鋼的化學成分(質量分數) (%)
(1)設備 NaCl50%+KCl50%埋入式中溫鹽浴爐淬火加熱, 等溫淬火冷卻設備用45%NaNO2+55%KNO3外熱式坩堝爐。
(2)淬火冷卻介質等溫淬火冷卻介質有硝鹽、金屬浴(如鉛浴)和流態爐,但通常使用等溫淬火冷卻介質是45%NaNO2+55%KNO3硝鹽浴。因為使用硝鹽浴具有較高的經濟性和環保性,鹽浴本身的流動性、穩定性、均勻性好,適合于連續生產線。硝鹽沒有老化、分解問題,也不存在介質使用一定時間后的廢棄問題,可以反復使用;零件熔鹽淬火清洗后,進行鹽水分離,被帶出的鹽可100%回收利用,做到零排放。 另外,產品質量好,硝鹽的冷卻速度可以通過改變含水量進行調節(介于熱油冷速和4倍油速之間),十分簡單方便。熔鹽淬火過程中沒有蒸汽膜階段,高溫區冷卻速度很快,但在低溫區等溫時冷卻速度近于零,工件變形小,又保證了零件力學性能的一致性。目前,工業發達國家使用鹽浴淬火工藝已很普遍。
(3)淬火加熱溫度與一般的淬火相同,可根據具體零件的尺寸、形狀、硬度和變形量的要求在820~870℃之間選擇。對于零件有效厚度較大、硬度要求較高的,為了增大過冷奧氏體的穩定性,以避免冷卻過程中珠光體的形成,使等溫淬火易于進行,常將奧氏體化溫度適當提高,取溫度的上限;反之則取下限。在保證性能的前提下,為了盡量減小熱應力,限度地減少淬火變形,淬火溫度取820℃。
(4)等溫溫度 40Cr等溫淬火溫度通常是330~360℃,等溫淬火后的硬度是40~48HRC。具體的溫度應根據零件形狀尺寸、硬度、變形要求選擇。溫度高熱處理后硬度低,變形量小。對于同一零件,為了保證質量的均勻性和穩定性,溫度的波動越小越好,一般不超過5℃。等溫槽溫度均勻度必須保證在±6℃范圍內。
(5)等溫時間等溫時間的選擇取決于鋼材的成分、工件的尺寸、形狀、等溫溫度等因素。對于結構鋼制造的機器零件,等溫時間應能保證盡可能多的過冷奧氏體轉變為下貝氏體,以獲得良好的力學性能組合。40Cr鋼在330~360℃之間下貝氏體轉變結束的時間不大于20min,實際等溫時間通常取30min。
(5)回火零件經等溫淬火后一般無需進行回火,對于特別重要的零件可在200℃左右補充回火一次。
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