钢机床齿轮的热处理基本工艺设计.doc

攀枝花学院
学生课程设计（论文）

题 目：40Cr钢机床齿轮热解决工艺设计
学生姓名： X X X
学 号： 11102XXX
所在院(系)： 材料工程学院
专 业： 20XX级材料成型及控制工程
班 级： 20XX材料成型及控制工程1班
指 导 教 师： X X X 职称： 讲 师

12月28日
攀枝花学院教务处制
攀枝花学院本科学生课程设计任务书
题　目
40Cr钢机床齿轮热解决工艺设计
1、课程设计目
使学生理解、设计40Cr钢机床齿轮热解决工艺，融会贯通有关专业课程理论知识，培养学生综合运用所学知识、分析问题和解决问题能使学生理解、设计40Cr钢机床齿轮热解决工艺，融会贯通有关专业课程理论知识，培养学生综合运用所学知识、分析问题和解决问题能力。
2、课程设计内容和规定（涉及原始数据、技术规定、工作规定等）
内容 ：
（1）明确设计任务（涉及用途、服役条件及性能规定）
（2）绘出热解决件零件图
（3）给出设计方案
（4）写出设计阐明
（5）设计质量检查项目
（6）设计热解决工艺卡片
（7）40Cr钢机床齿轮热解决缺陷及防止或补救办法
规定：
（1）通过查找资料充实、完善各项给定设计内容。
（2）分析热解决过程中也许浮现缺陷，针对这些缺陷提出防止办法或补救办法。
（3）提交设计阐明书（报告），2千字以上。报告格式请参照“毕业论文（设计）”格式。
3、重要参照文献
[1] 夏立芳主编. 金属热解决工艺学. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，
[2] 中华人民共和国机械工程学会热解决分会．热解决工程师手册［Ｍ］．机械工业出版社．．第一版.
[3] 张玉庭主编．热解决技师手册［Ｍ］．机械工业出版社．．第一版
[4] 中华人民共和国机械工程学会热解决学会．热解决手册［Ｍ］．机械工业出版社．．第三版.
4、课程设计工作进度筹划
第16周：对给定题目进行认真分析，查阅有关文献资料，做好原始记录。
第17周：撰写课程设计阐明书，并进行修改、完善，提交设计阐明书。
指引教师（签字）

日期
年 月 日
教研室意见：

年 月 日
学生（签字）：
接受任务时间： 年 月 日
注：任务书由指引教师填写。

课程设计（论文）指引教师成绩评估表
题目名称

评分项目
分值
得分
评价内涵
工作
体现
20%
01
学习态度
6

遵守各项纪律，工作刻苦努力，具备良好科学工作态度。
02
科学实践、调研
7

通过实验、实验、查阅文献、进一步生产实践等渠道获取与课程设计关于材料。
03
课题工作量
7

按期圆满完毕规定任务，工作量饱满。
能力
水平
35%
04
综合运用知识能力
10

能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能对的解决实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值结论。
05
应用文献能力
5

能独立查阅有关文献和从事其她调研；能提出并较好地阐述课题实行方案；有收集、加工各种信息及获取新知识能力。
06
设计（实验）能力，方案设计能力
5

能对的设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据对的、可靠；研究思路清晰、完整。
07
计算及计算机应用能力
5

具备较强数据运算与解决能力；能运用计算机进行资料收集、加工、解决和辅助设计等。
08
对计算或实验成果分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）
10

具备较强数据收集、分析、解决、综合能力。
成果
质量
45%
09
插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化限度
5

符合本专业有关规范或规定规定；规范化符合本文献第五条规定。
10
设计阐明书（论文）质量
30

综述简洁完整，有看法；立论对的，阐述充分，结论严谨合理；实验对的，分析解决科学。
11
创新
10

对前人工作有改进或突破，或有独特看法。
成绩

指引教师评语

指引教师签名： 年　月　日

摘 要
本课设计了40Cr钢机床齿轮热解决工艺设计。重要工艺过程涉及锻造、预备热解决（正火 ）、淬火+高温回火等过程。通过各种不同工艺过程进行恰当解决可以获得各种性能良好材料并且满足各项性能规定。
40Cr为中碳合金钢，预备热解决是正火，正火加热温度普通为Ac3以上30～50℃,而对于中碳合金钢正火温度普通为Ac3以上50～100℃，热温度范畴为850～900℃，选870℃。重要目是为了获得一定硬度，便于钢坯切削加工，为调质做好组织准备。
最后热解决为淬火+高温回火，淬火温度规定T=Ac3+30~50（℃）可得，淬火温度T=830~850（℃），选850℃，采用油冷冷却方式；回火温度为520℃。通过调质解决，得到以均匀回火索氏体为主显微组织，使齿面有足够硬度和耐磨性，芯部有一定强度和韧性。

核心词：40Cr钢，正火，高温回火，机床齿轮

目 录

摘 要 1
1、设计任务 3
1.1设计任务 3
1.2设计技术规定 3
2、设计方案 4
2.1 机床齿轮分析 4
2.1.1工作条件 4
2.1.2失效形式 4
2.1.3性能规定 4
2.2钢种材料 5
3、设计阐明 6
3.1机床齿轮零件图 6
3.2加工工艺流程 6
3.3详细热解决工艺 7
3.3.1预备热解决工艺 7
3.3.2淬火+高温回火热解决工艺 8
3.3.3物理性质 10
4、质量检查及原则 11
5、分析与讨论 12
6、结束语 15
7、热解决工艺卡片及参照文献 16

1 设计任务

1.1设计任务
40Cr钢机床齿轮热解决工艺设计
1.2设计技术规定
齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，也许产生齿面或齿体强度失效。齿面各点均有相对滑动，会产生磨损。齿轮重要失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因而规定齿轮材料有高弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够硬度和耐磨性，芯部要有一定强度和韧性。
材料为40Cr调质钢齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改进组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化解决，氮化层0.15-0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具备高表面硬度、高耐磨性、高疲劳强度，较高抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改进齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能。
此外40Cr调质钢满足材料工艺性能。材料工艺性能是指材料自身可以适应各种加工工艺规定能力。齿轮制造要通过锻造、切削加工和热解决等几种加工,因而选40Cr调质钢。40Cr调质钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差，可以通过变化工艺规程、热解决办法等路过来改进材料工艺性能。

2 设计方案

2.1机床齿轮分析
齿轮用于机械装置中功率传递与速度调节,在机床中不但有着重要作用,并且用量相称大。因而为获得抱负组织与性能，保证机床齿轮在生产过程中质量稳定性和使用寿命，就必要从工件特点﹑规定和技术条件，认真分析机床齿轮在使用过程中受力状况和也许失效形式，对的选取材料。
2.1.1工作条件
机床齿轮工作条件很复杂，详细条件如下：
①齿轮工作时,从啮合点到齿根整个齿面上均受脉动弯曲应力作用，而在齿根危险断面上导致最大弯曲应力。在脉动弯曲应力作用下，可是齿轮产生弯曲疲劳破坏，破坏形式是断齿。
②齿轮工作时，通过齿面接触传递动力,在接触应力重复作用下，会使工作齿面产生接触疲劳破坏。破坏形式重要有麻点剥落与硬化层剥落两种。
③齿轮工作时，两齿面相对运动，会产生摩擦力。
④齿轮工作时，还会承受强烈冲击载荷。
2.1.2失效形式
机床齿轮重要失效形式为齿面点蚀和轮齿折断。
齿面点蚀。齿轮传动过程中，齿轮接触面上各点接触应力呈脉动循环变化，通过一段时间后，会由于接触面上金属疲劳而形成细小疲劳裂纹，裂纹扩展导致金属剥落，形成点蚀。
轮齿折断。最常用是弯曲疲劳折断、过载折断。轮齿受力后,在齿根部产生弯曲应力最大,且在齿根过渡圆角处有应力集中。如果轮齿交变应力超过了材料疲劳极限,在齿根圆角处将产生疲劳裂纹,随着裂纹不断扩展。
2.1.3性能规定
1.齿轮会在齿根危险断面上导致最大弯曲应力，在脉动弯曲应力作用下，可是齿轮产生弯曲疲劳破坏，因而机床齿轮应具备高疲劳极限和高抗弯强度。
2.齿轮通过齿面接触传递动力,在接触应力重复作用下，会使工作齿面产生接触疲劳破坏，因而齿轮应具备高强度和较高韧性。
3.齿轮工作时，两齿面相对运动，会产生摩擦力，因而齿轮应具备高耐磨性。
4.齿轮工作时，还会承受强烈冲击载荷，因而齿轮应具备抗多次冲击能力。
5.齿轮工作过程中会有摩擦，会摩擦生热，使齿轮在较高温度环境下工作，因而齿轮应具备一定高温下高强度和精度。
2.2钢种材料
40Cr钢为中碳合金钢，有较高力学性能和工艺性能，应用十分广泛。通过调质解决40Cr具备良好综合力学性能，具备如下3个特点：
①在铁素体机体上均匀分布粒状碳化物起弥散强化作用，溶于铁素体中合金元素起固溶强化作用，从而保证刚有较高屈服强度和疲劳强度。
②组织均匀性好，减少了裂纹在局部薄弱地区形成也许性，可以保证有良好塑性和韧性。
③作为基体组织铁素体是从淬火马氏体转变而成，晶粒细小，使刚冷脆倾向大大减小。
依照以上特点可知：经调质热解决40Cr中碳合金构造钢表面除具备高硬度，高耐磨性外，还具备高疲劳强度，高温下强度，还能使心部具备高强度和韧性，从而满足机床齿轮质量规定。

3 设计阐明

3.1机床齿轮零件图
机床齿轮零件图如图1所示：

解决(完全退火)→机械加工→渗碳→淬火+低温回火→平磨→组装。
A钢属于低碳钢，其成分[1]如下表3.1.
表3.1 A钢化学成分（质量分数，%）
C
Mn
P
S
Cr
Ni
Cu
Si
0.12～0.19
0.35～0.65
≤0.035
≤0.035
≤0.25
≤0.25
≤0.25
0.17～0.37
成分分析：Mn是良好脱氧剂和脱硫剂。它能消除或削弱由于硫所引起钢热脆性，从而改进钢热加工性能。Mn和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体硬度和强度，经固溶解决后有良好韧性，当受到冲击而变形时，表面层将因变形而强化，具备高耐磨性；同步又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一某些铁原子。
Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢硬度和强度。硅能提高钢弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)等。
图1 机床齿轮零件图

3.2加工工艺流程
40Cr钢制造机床齿轮热解决工艺设计热加工工艺流程通过许多次改进形成如下工艺流程：下料→锻造→预备热解决(正火)→粗加工→精加工→粗铣齿→最后热解决（淬火+高温回火）→精铣齿→成品。
40Cr钢属于中碳钢，其成分如下表1
表1 40Cr钢化学成分（质量分数，%）
C
Mn
Cr
Si
P
S
Ni
Cu
0.37～0.44
0.50～0.80
0.80～ 1.10
0.17～0.37
≤0.030
≤0.030
≤0.25
≤0.20
成分分析：
Cr与铁形成持续固溶体，缩小奥氏体相区城。铬与碳形成各种碳化物，与碳亲和力不不大于铁和锰而低于钨、钼等．铬与铁可形成金属间化合物σ相；Cr使珠光体中碳浓度及奥氏体中碳极限溶解度减少，减缓奥氏体分解速度，明显提高钢淬透性．但亦增长钢回火脆性倾向。提高钢强度和硬度．时加入其她合金元素时，效果较明显。
Mn是良好脱氧剂和脱硫剂。它能消除或削弱由于硫所引起钢热脆性，从而改进钢热加工性能。Mn和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体硬度和强度不及碳，磷、硅，在增长强度同步对延展性无影响；在严格控制热解决工艺、避免过热时晶粒长大以及回火脆性前提下，锰不会减少钢韧性，因而经固溶解决后有良好韧性；当受到冲击而变形时，表面层将因变形而强化，具备高耐磨性；同步又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一某些铁原子。
Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢硬度和强度。硅能提高钢弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)；硅含量超过3％时明显减少钢塑性和韧性；改进钢耐磨性能等。硅能促使铁素体晶粒粗化，减少矫顽力。但硅易使钢中形成带状组织，使横向性能低于纵向性能，也会减少钢可焊性。
3.3详细热解决
40Cr钢热解决涉及初期锻造和预备热解决，以减少坯料硬度为以便背面机加工，也为后续淬火、回火提供优良原始组织。
40Cr钢热解决工艺分析：
①由于40Cr钢含碳量为0.37%～0.44%，对于齿轮这种规定刚强度和高耐磨特性，那么40Cr钢最重要就是提高其硬度和耐磨性。
②通过锻造和随后正火，形成硬度较低原始坯料，为后续切削加工提供有利以便和减少对于车床磨损。
③为了碎化、细化共晶碳化物，把粗大枝晶状共晶碳化物打碎、提高碳化物分布均匀性，细化碳化物粒度，普通40Cr钢使用时都需要进行锻造和预备热解决，以减少碳化物不均匀分布，为后续淬火、回火提供优良原始组织。
3.3.1预备热解决工艺
1 正火加热温度
普通对于亚共析钢正火加热温度普通为Ac3以上30～50℃,而对于中碳合金钢正火温度正火温度普通为Ac3以上50～100℃，保温一定期间后在在空气中冷却得到珠光体类组织。加热温度过低先共析铁素体未能所有溶解而达不到细化晶粒作用，加热温度过高会导致晶粒粗化恶化钢力学性能，因而选870℃。
2 正火加热保温时间
工件有效厚度计算原则是:薄板工件厚度即为其有效厚度;长圆棒料直径为其有效厚度;正方体工件边长为其有效厚度;长方体工件高和宽小者为其有效厚度;带锥度圆柱形工件有效厚度是距小端2L/3(L为工件长度)处直径;带有通孔工件,其壁厚为有效厚度.普通状况下，碳钢可以按工件有效厚度每25毫米为一小时来计算，合金钢可以按工件有效厚度每20毫米一小时来计算保温时间，加热时间应为2～3小时左右,选2小时。
3 40Cr钢正火工艺曲线如图2所示：
T/℃

T=870℃

t=120min
Ac3
空冷
Ac1

t/min

图2 40Cr钢正火工艺曲线
加热温度：Ac3+30~50℃；加热速度：不大于200℃/h；保温时间：2～3h。
3.3.2淬火+高温回火热解决工艺
①淬火
淬火是将钢加热至临界温度点Ac3或Ac1以上一定度，保温后以不不大于临界冷却速度速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）热解决工艺叫做淬火。其目是使奥氏体化后工件获得尽量多马氏体，然后配以不同温度回火获得各种需要性能。
淬火温度规定T=Ac3+30~50（℃）可得，淬火温度T=830~850（℃），选850℃，采用油冷冷却方式。
40Cr钢淬火冷却曲线如图3所示
T/℃
T=850℃

Ac3

t=80min
Ac1

油冷

Ms

t/min

图3 40Cr钢淬火冷却曲线

②高温回火
回火是将淬火钢加热到A1如下某一温度，通过保温，然后以一定冷却办法冷至室温热解决操作。40Cr钢回火温度为520℃。
其目在于：
a.减少脆性，消除内应力。工件淬火后存在着很大内应力和脆性，若不及时回火，零件会产生变形或开裂。
b.得到对工件所规定力学性能。工件淬火后，硬度高，脆性大，为了获得对工件规定性能，可以用回火温度调节硬度，减小脆性，得到所需要塑性、强度和硬度。
c.稳定工件尺寸。淬火后组织是马氏体和残存奥氏体，这两种组织都是不稳定，会自发地逐渐地发生组织转变，因而引起工件尺寸和形状变化。通过回火，可以促使这些组织转变。达到较稳定状态，以便在后来使用过程中不发生变形。
通过调质解决，得到以均匀回火索氏体为主显微组织，使齿面有足够硬度和耐磨性，芯部有一定强度和韧性。
淬火+高温回火热解决工艺曲线图如图4所示：
T/℃

t=80min
T=850℃

Ac3

Ac1
T=520℃

Ms
t=60min
空冷
油冷
t/min
图4 淬火+高温回火热解决工艺曲线图

回火规范如表2
表2 40Cr钢回火规范表

方案

 淬火温度 /℃
回 火
用 途
加热温度/℃
介质
硬度HRC
Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

850

消除应力

去除应力，减少硬度
去除应力，减少硬度
150~170

200~275

400~425
油或硝盐

—

—

61~63

57~59

55~57
Ⅳ

Ⅴ

Ⅵ

880
去除应力及形成二次硬化
去除应力及形成二次硬化
去除应力及形成二次硬化
510~520℃多次回火

-78℃冷解决加510~520℃一次回火
-78℃冷解决加一次510~520℃回火，再-78℃冷解决
—

—

—
60~61

60~61

61~62
3.2.5物理性能
通过上述各种热解决后40Cr钢韧性、硬度、耐磨性均有所甚至很大提高。

4 质量检查及原则

检查项目及原则：检查工件表面有无腐蚀或氧化皮。不得有裂纹及碰伤，表面不得有锈蚀，详细如下：
1、工件变形检查 
依照图样技术规定检查工件挠曲变形、尺寸及几何形状变化。
2、淬硬层深度检查
感应加热淬火后应检查淬硬层深度，42CrMo淬硬层深度应在8mm左右。可采用硬度法测量。硬度压痕应当打在垂直于表面一条或多条平行线上，并且宽度为1.5mm区域内，最接近表面压痕中心与表面距离为0.15mm，从表面到各逐次压痕中心距离应每次增长0.1mm。当表面硬化层深度大时，各压痕中心距离可以大某些，但在接近极限硬度区域附近，仍应保持压痕中心之间距离为0.1mm。用垂直表面横截面上硬度变化曲线来拟定有效硬化层深度。由绘制硬度变化曲线，拟定从零件表面到硬度值等于极限硬度距离，这个距离就是感应淬火后有效硬化层深度（有效硬化层深度(DS)：是指从零件表面到维氏硬度等于极限硬度那一层之间距离。极限硬度(HVHL)：是指零件表面所规定最低硬度(HVMS)乘以系数普通HV1实验力系数可以选用0.8，也可以选用0.9或者更高。）
3、硬度检查 
在淬火后检查涉及淬硬层表面及心部硬度，普通用洛氏硬度HRC标尺测量。42CrMo钢在调质,感应淬火，低温回火后，表面硬度可达HRC50以上，心部硬度可达35~45
4、金相组织检查
按技术规定及原则行检查淬硬层显微组织：残留奥氏体数量，有无反常组织，心部组织与否粗大及铁素体与否超过技术规定等，普通在显微镜下放大400倍观测。

5 分析与讨论

40Cr作为中碳调质钢，普通采用淬火+高温回火，资料记载，Mn、Cr钢在较低温度回火时容易浮现回火脆性，由模仿实验冲击值与断口形貌可知，240℃如下回火断口以准解理为主，冲击值较低，随回火温度提高冲击值上升，280℃-380之间断口浮现明显沿晶断口，350℃时沿晶断口所占比例最多，冲击值明显减少，460℃以上断口以韧窝为主，冲击值大幅提高，钢材化学成分、晶粒度、非金属夹杂物、金相组织均符合技术原则规定，模仿实验成果表白工件采用热解决工艺使材料浮现回火脆性。
热解决常用缺陷及补救办法
1 氧化和脱碳
氧化和脱碳：工件在加热过程中，由于周边加热介质与钢表面所起化学作用，会使钢发生氧化与脱碳，严重影响淬火工件质量。
①氧化：是指钢表面与加热介质中氧、氧化性气体、氧化性杂质互相作用形成氧化铁过程。由于氧化铁皮形成，使工件尺寸减小，表面光洁度减少，还会严重地影响到淬火时冷却速度，致使工件表面产生软点和硬度局限性。钢氧化虽然是化学反映，但是一旦在钢表面浮现一层氧化膜之后，氧化速度重要取决于氧和铁原子通过氧化膜扩散速度，随着加热温度升高，原子扩散速度增大，钢氧化速度便急剧地增大，特别是在570度以上，所形成氧化膜是以是FeO为主，它是不致密，构造疏松。因而，氧原子很容易透过已形成表面氧化膜，继续与铁发生氧化反映，因此，当氧化膜中浮现FeO时，钢氧化速度大大增长，氧化层逐渐增厚。在570度如下氧化膜则由比较致密Fe3O4所构成，由于处在工件表面这种氧化膜构造致密，与基体结合牢固，氧原子难以继续渗入，故氧化速度比较缓慢。
②脱碳：是指钢表层中碳被氧化，使钢表层含碳量减少，钢加热温度越高，且钢含碳量越多（特别具备高含量硅、钼、铝等元素时），钢越容易脱碳。由于碳扩散速度较快，因此钢脱碳速度总不不大于其氧化速度。在钢氧化层下面，普通总是存在着一定厚度脱碳层，由于脱碳使钢表层碳含量下降，从而导致钢件淬火后表层硬度局限性，疲劳强度下降，并且使钢在淬火时，容易形成表面裂纹。
为了防止氧化、脱碳，依照工件技术规定和实际状况，可以采用保护氛围加热、真空加热，以及用工件表面涂料包装加热等办法。在盐浴中加热时，可以采用经常加入脱氧剂办法，并规定建立严格脱氧制度。此外，对普通箱式炉稍加改造后，采用滴入煤油办法进行保护，可大大改进加热工件表面质量。
2 过热和过烧
钢件进行奥氏体化加热时，如加热温度过高或加热时间过长，会引起奥氏体晶粒长大变粗，形成马氏体也粗化，这种现象叫过热。过热工件几乎不能防止淬火裂纹产生。由于在生成马氏体中存在大量微裂纹，这种马氏体裂纹会发展为淬火裂纹。在加热温度更高状况下，钢奥氏体晶粒进一步粗化，并产生晶界氧化，严重时还会引起晶界熔化，这种现象叫过烧。产生过烧工件，其性能急剧减少。
有过热缺陷工件，可先进行一次细化组织正火或退火，然后再按正常规范重新淬火。有过烧缺陷工件因无法挽救而只能报废。
3 淬火裂纹
淬火裂纹是由于淬火内应力在工件表层拉应力超过冷却时钢断裂强度而引起这种裂纹是工件在进入冷却介质中不久之后，温度降至Ms点（大概为250度）如下时产生。这是由于工件从奥氏体化温度急冷至Ms点如下过程中，因马氏体转变使塑性急剧减少，而组织应力急剧增大，因此容易形成裂纹。
最常用淬火裂纹有纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹和应力集中裂纹几种。对于淬火后未浮现而在磨削后才浮现裂纹，要区别它究竟是淬火裂纹还是磨削裂纹。磨削裂纹方向总是垂直于磨削方向并呈平行线形样式，淬火裂则与磨削方向无关并呈刀割状开裂。
导致淬火裂纹因素诸多，大体可归纳为三个方面。
①热解决工艺：如过热、脱碳、冷速过快、冷却操作不当、淬火后未及时回火等。
②原材料因素：如有大块或持续分布非金属夹杂物、碳化物偏析、白点、气孔、锻造折叠等
③工件构造设计或选材不当：如工件壁厚相差悬殊，具备形成应力集中尖角、凹角等。在选材方面对形状复杂零件选用淬透性较低钢种，从而导致在激烈冷却过程中开裂。
淬火裂纹防止：淬火裂纹一旦产生便无法挽救，因而必要设法防止。为了防止淬火裂纹，一方面应改进零件构造设计工艺性，并对的选用钢材。在淬火技术方面，应特别注旨在点如下Ms点以上快冷、在Ms慢冷，即遵守“先快后慢”原则，如双介质淬火和分级淬火能有效防止淬火裂纹。工件淬火后要注意及时回火，由于淬火工件中或多或少地存在一定量残存奥氏体，这些奥氏体在室温下放置过程中会转变成马氏体，从而因发生体积膨胀而导致开裂。同步，淬火残存应力存在会助长裂纹产生。这种裂纹是延迟发生淬火裂纹，其形状与淬火裂纹相似。
4 回火缺陷
回火缺陷重要指回火裂纹和回火硬度不合格。所谓回火裂纹，是指淬火状态钢进行回火时，因急热、急冷或组织变化而形成裂纹。有回火硬化（二次硬化）现象高合金钢，比较容易产生回火裂纹。
防止办法是在回火时缓慢加热，并使回火温度缓慢冷却。硬度过高普通是因回火温度不够导致，补救办法是按正常回火规范重新回火。回火后硬度局限性重要是回火温度过高，补救办法是退火后重新淬火回火。浮现硬度不合格时，一方面要查找因素，检查与否发生混料，由于这也是引起淬火后硬度不合格重要因素。回火脆性，是钢一种热解决特性，而不是热解决缺陷。但如果不注意这种特性，有时就会成为回火缺陷根源。
回火脆性普通有两类，第一类是低温回火脆性，钢在250-400度范畴内产生，生产过程中无法通过变化工艺操作来消除，只能尽量避免在此温度范畴内回火，或改用等温淬火工艺来代替淬火加回火；第二类是高温回火脆性，某些合金钢在450-575度回火，或在稍高温度下回火后缓慢冷却，浮现了冲击韧度下降现象，此类已脆化钢再次重新加热至预定回火温度，然后快冷至室温，脆性消失，因此也叫可逆回火脆性。
5 变形和开裂
减少变形及防止裂纹办法淬火目是为了获得马氏体，就要迅速冷却，但这又会引起淬火内应力，淬火工件发生变形和开裂主线因素是由于淬火内应力导致。因而，除制定合理淬火工艺外，同步还必要设法减小淬火内应力，防止变形和开裂。因此有必要对淬火过程中产生内应力有所理解。内应力有热应力和组织应力两种，它们成因和作用是不同。

6 结束语

40Cr钢是调制钢，用于制造在重载作用下同步又受冲击载荷作用某些重要零件，规定零件具备高强度、高韧性相结合良好综合力学性能，抗拉强度和屈服强度比碳钢约20%，并有良好淬透性，切削性好，冷变形时塑性中档，断面不大于50MM时，油淬后有较高疲劳强度，调制后可获得回火索氏体具备较高强度、塑性、韧性、疲劳极限、断裂韧度和较低韧脆性转折温度，可以满足工件使用性能规定，少量合金元素加入明显增长了钢淬透性，普通采用油淬，油淬临界直径是30MM~40MM，合用于制造较重调制件，如机床齿轮。
调制钢在加热后，必要通过预备热解决减少硬度，以利于切削加工，预备热解决还可以消除加工缺陷，改进组织委淬火做好准备。对40Cr钢，采用正火，正火温度普通为Ac3以上50～100℃，热温度范畴为850～900℃，选870℃。
最后热解决为调质，碳钢淬火温度为AC3+(30~50)摄氏度，合金钢可恰当提高淬火温度，淬火温度T=830~850（℃），选850℃，采用油冷冷却方式；调质淬火时，规定工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主显微组织，回火温度为500~650℃，回火温度选520℃。通过调质解决，得到以均匀回火索氏体为主显微组织，使齿面有足够硬度和耐磨性，芯部有一定强度和韧性。
40Cr调质钢有较大高温回脆倾向，为防止高温脆性发生，高温回火后要采用水冷或油冷，对于大锻件体要采用合金化办法防止回脆，调质钢不一定都进行调质解决，由于回火索氏体组织不能充分发挥碳提高钢强度方面潜力，因此可采用淬火加低温回火代替调质。
40Cr钢调质钢经淬火加低温回火后，其韧性与碳质量分数关于。例如低合金高强度钢当碳质量分数超过0.3%，虽然随着谈质量分数增高强度持续增高，但钢韧性特别是断裂韧度明显下降。

7 热解决工艺卡片

零件名称： 机床齿轮
热解决工艺卡
解决规定： 下料、锻造、预备热解决(正火)、机械加工、淬火+高温回火、精铣、成品
热解决技术规定：恰当控制温度和时间
硬度：不不大于等于170HBW
材料：40Cr钢
工序号
名称
设 备
工具
装 料
工 艺 规 范
冷 却
备 注

工具数量
一工具装数量/
件
温度/℃
加热时间
保温时/h间
共计
介质
温度/℃

1
锻造加热

1000~1050
--
--
--
炉冷

2
正火

870
2h
1h
3h
空气

3
淬火

850
80min
1-2
2-3h
油

4
高温回火

520
1h
3-5

5

6

7

8

9

10

更该日期

更改
单号

更改
原则
更改者

参 考 文 献
[1]夏立芳主编.金属热解决工艺学.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,
[2]中华人民共和国机械工程学会热解决分会.热解决工程师手册［Ｍ］．机械工业出版社．．第一版.
[3]张玉庭主编.热解决技师手册［Ｍ］．机械工业出版社．．第一版
[4]中华人民共和国机械工程学会热解决学会.热解决手册［Ｍ］．机械工业出版社．．第三版.
[1]张士林,任颂赞.简要铝合金手册[M].上海:上海科学技术文献出版社，.
潘复生,张丁非.铝合金及其应用[M].北京:化学工业出版社，.
中华人民共和国有色金属工业年鉴编辑委员会.中华人民共和国有色金属工业年鉴[M].北京:中华人民共和国有色金属工业年鉴编辑委员会，.
[5]王运炎.机械工程材料.北京:机械工业出版社，.
[6]赵忠.金属材料及热解决.北京:机械工业出版社，.32
[8]周凤云.工程材料及应用.武汉:华中科技大学出版社，.
[10]樊东黎.热解决技术数据手册.北京:机械工业出版社，，4.
[11]雷廷权.金属热解决工艺办法500种.北京:机械工业出版社，1998，10.
[12]秦启泰.应用热解决.金盾出版社,1997，2.