1、某學院學生課程設計（論文）題 目40Cr鋼機床齒輪的熱處理工藝設計學生某：XXX學號：201111102XXX所在院（系）： 材料工程學院專 業：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日某學院教務處制某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，融會貫通相關專業課程理論知識，培養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，融會貫通相關專業課程理論知識， 培養學生綜合運用所學知識、

2、 分析問題和 解決問題的能力。2、課程設計的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）內容：（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容。（2）分析熱處理過程中可能出現的缺陷，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某：某工業大學，20052 中國機

3、械工程學會熱處理分會.熱處理工程師手冊M.機械工業.2003.第一版3 X玉庭主編.熱處理技師手冊M.機械工業.2006 .第一版4 中國機械工程學會熱處理學會熱處理手冊M機械工業.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 分評價內涵工 作 表 現20%01學習態度6遵守各項紀律，丄作刻苦努力，具

4、有艮好的科學丄 作態度。02科學實踐、調研7通過實驗、試驗、查閱文獻、深人生產實踐等渠道 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現與解決實際問題， 能正確處理實驗數據，能對課題進行理論分析，得 岀有價值的結論。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、調試、 操作等實驗工作，數據正確、可靠；研究思路清晰、 完整。07計算

5、及計算機應用能力5具有較強的數據運算與處理能力；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 經濟分析能力）10具有較強的數據收集、分析、處理、綜合的能力。成 果 質 量45%09插圖（或圖紙）質量、篇幅、 設計（論文）規X化程度5符合本專業相關規X或規定要求；規X化符合本文 件第五條要求。10設計說明書（論文）質量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 月曰4 / 21摘 要本課設計了 40Cr

6、鋼機床齒輪的熱處理工藝設計。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的處理可以獲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 C,而對于中碳合金鋼的正火溫度通常為Ac3以上50100 C,熱溫度X圍為850900 C,選870C。主要目的是為了獲得一定的硬度， 便于鋼坯的切削加工，為調質做好組織準備。最終熱處理為淬火 +高溫回火，淬火溫度要求 T=Ac3+3050C）可得， 淬火溫度 T=830850 （C），選850C，采用油冷的冷卻方式；回火溫度為 52

7、0 C。通過調質處理，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。關鍵詞：40Cr鋼，正火，高溫回火，機床齒輪摘要1、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4工作條件4失效形式4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7預備熱處理工藝7淬火+高溫回火熱處理工藝8物理性質104、質量檢驗及標準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設計的技術要求齒輪在嚙

8、合時齒面接觸處有接觸應力，齒根部有最大彎曲應力，可能 產生齒面或齒體強度失效。齒面各點都有相對滑動，會產生磨損。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調質鋼的齒輪，當 840-860 C油淬，540-620 C回火時， 調質硬度可達 28-32HRC，可改善組織、提高綜合機械性能；當 860-880 C油 淬，240 280 C回火時，硬度可達46-51HRC,貝嶺岡的表面耐磨性能好，芯部韌性好，變形小；當500-560 C氮化處理，氮化層 0

9、.15-0.6mm時，硬度可達52-54HRC，貝嶺岡具有高的表面硬度、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調質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。齒輪的制造要經過鍛造、切削加工和 熱處理等幾種加工，因此選40Cr調質鋼。40Cr調質鋼淬透性好、強度高，但 鍛造、切削加工性能較差，可以通過改變工藝規程、熱處理方法等途經來 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節，在機床中不僅有著重要

10、的作用,而且用量相當大。因此為獲得理想的組織與性能，保證機床齒輪在 生產過程中的質量穩定性和使用壽命，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。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，會產生摩擦

11、力。 齒輪工作時，還會承受強烈的沖擊載荷。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 環變化，經過一段時間后，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，在齒根圓角處將產生疲勞裂紋，隨著裂紋不斷擴展。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，可是齒輪產生彎曲疲勞破壞，因此機床齒輪應具有高的疲勞極限

12、和高 的抗彎強度。2. 齒輪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。 經過調質處理的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

13、鐵素 體中的合金元素起固溶強化作用，從而保證剛有較高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。根據以上特點可知：經調質熱處理的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:0.'.處壬理（完全退火）-機械加工一滲碳一淬舉+低溫回火 A鋼屬1于±少平磨組裝。岡，其成分表3.1

14、A鋼的化學成分（質量分數, /P廠卞S 土/ （ /1 皿 0 f 0.035 -尹 z :良好的脫氧劑和脫硫劑。性,從而改八奧氏體的硬度和強度務固溶處5:M0.65r B03詐成分分析起的鋼的熱脆 體和沖擊而變形時，表面層將因變形而強化，具;善鋼的熱加工性能。鋼中鐵素%）Cr Ni Cuf 0.035丁T£0.25 卜.f 0.25'"消除或減弱由于硫所引廠和- Fe形成固溶體，提高 理后有良好的韌性，當受到 寸又是碳化卜|-：.謂制址理空0 -3B0HESi0.250.17 0.37高的耐磨性;同時.彳成元素，進入滲碳體中取代一部分鐵原子 于鐵素體和奧氏體中提高

15、鋼的硬度 極限、屈服強度和屈服比 （c S/ 以及疲勞強度和疲勞比（0-1/ cb等。圖1機床齒輪零件圖物形Si |能溶-硅能提高鋼的彈性v few oin3.2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過許多次改進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+咼溫回火）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（質量分數，%）CMnCrSiPSNiCu0.37- 0.440.50 0.800.80 1.100.17 0.37f 0.030f 0.030f 0.25f 0.20成分分析:Cr與鐵形成連

16、續固溶體，縮小奧氏體相區城。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O 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，因此經固溶處理后有

17、良好的韌性；當受到沖擊 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(7 S/ (T b),以及疲勞強度和疲勞比(7 -1/ (7 b)；硅含量 超過3%時顯著降低鋼的塑性和韌性；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，也為后續淬火、回火提供優良的原始組織。40Cr

18、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 ，為后續淬火、回火提供 優良的原始組織。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 °C，而對于中碳合金鋼的正火溫度正火

19、溫度通常為Ac3以上50100 C，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 C。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；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

20、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：加熱溫度：Ac3+3050 C；加熱速度：小于200 C /h ;保溫時間：23h。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+3050C）可得，淬火溫度 T=830850 （C）， 選850C,采用油冷的冷卻方式。40Cr鋼的淬火冷卻曲線如圖3所示 高溫回火回火是將淬火鋼加熱到 A

21、1以下某一溫度，經過保溫，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 C。其目的在于：a. 降低脆性，消除內應力。工件淬火后存在著很大的內應力和脆性，若 不及時回火，零件會產生變形或開裂。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，可以用回火溫度調整硬度，減小脆性，得到所需 要的塑性、強度和硬度。c. 穩定工件尺寸。淬火后的組織是馬氏體和殘余奧氏體，這兩種組織都 是不穩定的，會自發地逐漸地發生組織轉變，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。達到較穩定狀態，以便在以后 的使用過程中不發生變形。

22、通過調質處理，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：回火規X如表2方案淬火溫度/C回火加熱溫度/C介質 硬度HRCn出IVv去除應力，降低一5759850硬度200275去除應力，降低硬度去除應力及形400425510520C多次回火5557成二次硬化去除應力及形-78 C 冷處理加 510520 C 一6061成二次硬化次回火一6061880去除應力及形-78 C冷處理加一次成二次硬化510520C 回火，再-78C冷一處理6162消除應力150170油或硝鹽6163物理性能經過上述各種熱處理后4

23、0Cr鋼的韌性、硬度、耐磨性都有所甚至很大的提 升。4質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區域內，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域附近， 仍

24、應保持壓痕中心之間的距離為0.1mm。用垂直表面橫截面上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）乘以系數通常HV1試驗力系數可以選用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鋼在調質,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

25、檢查按技術要求及標準行檢查淬硬層的顯微組織：殘留奧氏體數量，有無 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回火脆性，由模擬試驗沖擊值與斷口形貌可 知，240C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 C -380之間斷口出現明顯的沿晶斷口，350C時沿晶斷口所占比例最多，沖擊值明顯降低，460 C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

26、明工件采用的熱處理工藝使材料出現回火脆性。熱處理的常見缺陷及補救措施1氧化和脫碳氧化和脫碳：工件在加熱過程中，由于周圍的加熱介質與鋼表面所起的化學作用，會使鋼發生氧化與脫碳，嚴重影響淬火工件的質量。 氧化：是指鋼的表面與加熱介質中的氧、氧化性氣體、氧化性雜質 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 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 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

27、 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，氧原子很容易透過已形成的表面氧化膜，繼續與 鐵發生氧化反應，所以，當氧化膜中出現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，通常總是存在著一定厚度

28、的脫碳層，由于脫碳 使鋼的表層碳含量下降，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，容易形成表面裂紋。為了防止氧化、脫碳，根據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，這種現象叫過熱。過熱的工 件幾乎不能防止淬火裂紋產生。因為在生成的馬氏體中存在

29、大量微裂紋， 這種馬氏體裂紋會發展為淬火裂紋。在加熱溫度更高的情況下，鋼的奧氏 體晶粒進一步粗化，并產生晶界氧化，嚴重時還會引起晶界熔化，這種現 象叫過燒。產生過燒的工件，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X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中不久之后，溫度降至Ms點（大約為250度）以下時產生的。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

30、見的淬火裂紋有縱向裂紋、橫向裂紋、網狀裂紋和應力集中裂紋 幾種。對于淬火后未出現而在磨削后才出現的裂紋，要區別它究竟是淬火 裂紋還是磨削裂紋。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

31、火裂紋的防止：淬火裂紋一旦產生便無法挽救，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生。這種 裂紋是延遲發生的淬火裂紋，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 火狀態鋼進行回火時

32、，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）現象的高合金鋼，比較容易產生回火裂紋。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 般是因回火溫度不夠造成的，補救方法是按正常回火規X重新回火。回火后硬度不足主要是回火溫度過高，補救辦法是退火后重新淬火回火。出現 硬度不合格時，首先要查找原因，檢查是否發生混料，因為這也是引起淬 火后硬度不合格的主要原因。回火脆性，是鋼的一種熱處理特性，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。回火脆性一般有兩類，第一類是低溫回火脆性，鋼在250-400度X圍內產生，生產過程中無法通過改變工藝操作來消除，只

33、能盡量避免在此溫度X圍內回火，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 了沖擊韌度下降的現象，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應力，淬火工件發生變形和開裂的根本原因是 由于淬火內應力造成的。因此，除制定合理的淬火工藝外，同時還必須設 法減小淬火內應力，防止變形和開裂。所以有必要對淬火過程中產生的內 應力有所了解。內應力有熱應力和組織應力兩種，它們的

34、成因和作用是不 同的。6 結束語40Cr鋼是調制鋼，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制件，如機床齒輪。調制鋼在加熱后，必須經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 C,熱溫度X