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调质40Cr钢板热处理工艺
  对于调质40Cr钢板来说,由于加入合金元素种类及数量的差异,使这类钢在热加工以后组织差异很大。含合金元素少的钢,正火后组织多为珠光体+少量铁素体,而合金元素含量高的钢则为马氏体组织,所以,调质钢的热轧组织可分为珠光体型和马氏体型两种。

  调质钢预备热处理可改善热加工造成的晶粒粗大和带状组织,获得便于切削加工的组织和性能。对于珠光体型调质钢,在800℃左右进行一次退火代替正火,可细化晶粒,改善切削加工性。对马氏体型调质钢,在正火后可得到马氏体组织,所以,必须再在Ac1以下进行高温回火,使其组织转变为粒状珠光体。回火后硬度可由380~550HBW降至207~240HBW,此时可顺利进行切削加工。

  调质钢的最终热处理可根据不同钢号的临界点确定加热温度(一般在850℃左右),然后淬火、回火,回火温度根据对钢的性能要求而定。当要求钢有良好的强韧性配合时,即具有良好综合力学性能,必须进行500~650℃之间的高温回火。当要求零件具有特别高的强度(σb= 1600~1800MPa)时,采用200℃左右回火,得到中碳马氏体组织。

  例1:以40Cr钢板为例,分析其热处理工艺规范。

  40Cr用于拖拉机上的连杆、螺栓,其工艺路线为:下料→锻造→退火→粗机械加工→调质→精机械加工→装配。

  在工艺路线中,预备热处理采用退火(或正火),其目的是改善锻造组织,消除缺陷,细化晶粒;调整硬度,便于切削加工;为淬火作好组织准备。

  调质工艺采用830℃加热,油淬,得到马氏体组织,然后在525℃回火。为防止第二类回火脆性,在回火的冷却过程中采用水冷,最终使用状态下的组织为回火索氏体。

调质40Cr钢板热处理工艺

  例2:30CrMnSiA钢亚温淬火+中温回火代替调质处理的强化工艺。

  30CrMnSiA钢经800℃×1h淬油,570℃×2h的最佳亚温淬火+中温回火工艺,硬度为31. 9HRC,冲击韧度ak值为87. 8J/cm²,室温冲击韧度比完全淬火提高50%左右,亚温淬火可以明显地抑制30CrMnSiA钢的高温回火脆性。

  例3:30CrMnSiA钢等温淬火。

  截面尺寸小于25mm²的零件,采用在880~900℃盐浴中加热,保温时间按3~5 min/mm计算,然后迅速转入w(NaOH)=100%碱浴中等温20min,等温温度在320~ 400℃之间进行选择,等温冷却后在60℃以上热水中冷却并清洗,再在w( NaNO2)=2%~5%水溶液中钝化,并在100~150℃烘干,均可得到下贝氏体组织。光亮等温淬火适合于σb=1200~1300MPa、最大厚度或有效厚度< 12mm、最大直径<12mm的实心圆柱和空心圆柱等非焊接零件。

  该工艺的特点为:

  1)调质工艺所能达到的力学性能指标,采用等温淬火都能达到,且冲击韧度可由普通淬火的60~ 80J/cm²提高到110~120J/cm²。

  2)在下贝氏体转变温度范围内,等温温度越低,材料的强韧度匹配越好。但要注意,σb在1500MPa以上时,必须在等温淬火后进行低温回火。

  3)等温淬火处理减小了零件变形和开裂的倾向,有利于提高产品质量。

  4)回火后快速冷却并不能完全消除第二类回火脆性。

  5)等温淬火最好在Ms~ 400℃之间进行,若超过400℃,等温淬火工艺效果不如调质工艺。

  30CrMnSiA钢如采用880℃预冷+790℃亚温淬火+400℃回火,能取得良好的强韧性配合,σb可达1450~1500MPa,ak值为100~110J/cm²,并能有效地抑制30CrMnSiA钢的高温回火脆性。

  例4:35CrMo钢提高韧性的最佳热处理。

  35 CrMo钢挖掘机链板,经860℃淬火,480℃回火,服役于- 20℃低温下,因承受严重冲击,经常在短期运行后发生脆断,采用临界区热处理是提高合金结构钢强韧化途径之一。

  35 CrMo钢链板790℃淬火,470℃回火能与常规热处理保持相同强度,有效地提高了其低温韧性,- 20℃的冲击韧度值提高80%。

  35CrMo钢螺栓采用了790℃水淬+630℃×1h回火。亚温淬火前的原始组织最好采用调质处理。实际生产中,如果螺栓尺寸较小,锻造工艺合理,不致出现粗大组织,亚温淬火前可进行正火。

  表4-3为螺栓亚温淬火后的力学性能。

  表4-3 螺栓亚温淬火后的力学性能

 螺栓亚温淬火后的力学性能

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