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    45钢、40Cr、35CrMo和42CrMo知识
    作者:湘冶701 文章来源:互联网资料 点击数: 更新时间:2018-6-5 23:51:32

    一、常识

    45钢冷塑性一般,退火、正火比调质时要稍好,具有较高的强度和较好的切削加工性。

    40Cr是使用广泛的钢之一。调质处理后具有良好的综合力学性能,良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。钢的淬透性良好,水淬时可淬透到Ф28-60mm,油淬时可淬透到Ф15-40mm。这种钢除调质处理外还适于氰化高频淬火处理。切削性能较好,当硬度为174-229HB时,相对切削加工性为60%。该钢适于制作中型塑料模具。

    35CrMo是合金结构钢(合金调质钢)的规格编号,该钢材主要用于制造承受冲击、弯扭、高载荷的各种机器中的重要零件

    42CrMo钢属于超高强度钢,具有高强度和韧性,淬透性也较好,无明显的回火脆性,调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力,低温冲击韧性良好。该钢适宜制造要求一定强度和韧性的大、中型塑料模具。

     

    二、45

    常用中碳调质结构钢。该钢冷塑性一般,退火、正火比调质时要稍好,具有较高的强度和较好的切削加工性,经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性,材料来源方便。适合于氢焊氩弧焊,不太适合于气焊。焊前需预热,焊后应进行去应力退火。

    正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。该钢经调质处理后,其综合力学性能要优化于其他中碳结构钢,但该钢淬透性较低,水中临界淬透直径为12-17mm,水淬时有开裂倾向。当直径大于80mm时,经调质或正火后,其力学性能相近,对中、小型模具零件进行调质处理后可获得较高的强度和韧性,而大型零件,则以正火处理为宜,所以,此钢通常在调质或正火状态下使用。

    液相线1495左右,碳含量0.42-0.50%。

    1、力学性能

    正火:850;淬火:840;回火:600;

    抗拉强度:不小于600Mpa;屈服强度:不小于355Mpa;

    伸长率:16%;收缩率:40%;冲击功:39J;

    钢材交货状态硬度:热轧钢:≤229HB;退火钢:≤197HB

    2、成分

    C0.42-0.50%;Si0.17-0.37%;Mn0.50-0.80%;P ≤0.035%;S ≤0.035%;Cr≤0.25%;Ni≤0.25%;Cu≤0.25%

    密度7.85g/cm3,弹性模量210GPa,泊松比0.269。

    3、处理方法

    热处理

    推荐热处理温度:正火850,淬火840,回火600。

    (1)45号钢淬火后没有回火之前,硬度大于HRC55(最高可达HRC62)为合格。

    实际应用的最高硬度为HRC55高频淬火HRC58)。

    (2)45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。

    渗碳处理

    45号钢管

    (1)一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件,其耐磨性比调质+表面淬火高。其表面含碳量0.8--1.2%,芯部一般在0.1--0.25%(特殊情况下采用0.35%)。经热处理后,表面可以获得很高的硬度(HRC58--62),芯部硬度低,耐冲击。

    (2)如果用45号钢渗碳,淬火后芯部会出现硬脆的马氏体,失去渗碳处理的优点。采用渗碳工艺的材料,含碳量都不高,到0.30%芯部强度已经可以达到很高,应用上不多见。0.35%从来没见过实例?梢圆捎玫髦+高频表面淬火的工艺,耐磨性较渗碳略差。

    加工处理规范

    冷压毛胚软化处理规范:温度740-760,保温时间4-6h,以50-100/h的冷速,随炉降至温度≤600,出炉空冷,处理前硬度≤197HBS,处理后硬度≤156HBS。

    正火规范:正火温度850-870,正火后硬度170-217HBS。

    调质处理规范:淬火温度840±10,水冷淬火;回火温度600±10,出炉空冷。

    执行标准中

    GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理温度为850正火、840淬火、600回火,达到的性能为屈服强度≥355MPa

    GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度≥600MPa,屈服强度≥355MPa,伸长率≥16%,断面收缩率≥40%,冲击功为39J。

    45处理要求

    45钢调质硬度在HRC20-HRC30之间;

    45钢淬火硬度在HRC55-58之间,极限值可达HRC62;

    45钢要放置15-20天才能使用,是因为要进行时效处理,使钢的性能稳定下来,

    实际应用的最高硬度为HRC55(高频淬火HRC58)。

    45钢为优质碳素结构用钢,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理。

    1. 45钢淬火后没有回火之前,硬度大于HRC55(最高可达HRC62)为合格。

    实际应用的最高硬度为HRC55(高频淬火HRC58)。

    2. 45钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。

    调质处理后零件具有良好的综合机械性能,广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低,不耐磨?捎玫髦+表面淬火提高零件表面硬度。

     

    二、40cr

    GB的标准钢号是40Cr、德国DIN标准材料编号1.17035/1.7045、德国DIN标准钢号41Cr4/42Gr4、英国EN标准钢号18、英国BS标准钢号41Cr4、法国AFNOR标准钢号42C4、法国NF标准钢号38Cr4/41Cr4、意大利UNI标准钢号41Cr4、比利时NBN标准钢号42Cr4、瑞典SS标准钢号2245、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、日本JIS标准钢号SCr440(H)/SCr440、国际标准化组织ISO标准钢号41Cr4。

    临界点温度:(近似值) Ac3=780℃

    正火规范:温度850-870℃,硬度179-229HBS。

    冷压毛坯软化处理规范:温度740-760℃,保温时间4-6h,再以5-10℃/h的冷速,降温到≤600℃,出炉空冷。处理前硬度≤217HBS,软化后硬度≤163HBS。

    生铁屑;ぐ诙鼗鸸娣:(670±10)℃×2h,随炉升温,(710±10)℃×2h,随炉降温,(670±10)℃×2h,随炉升温,(710±10)℃×2h,再随炉降温,(670±10)℃×2h,随炉升温, (710±10)℃×2h,随炉降温,3个循环,再降温至550℃,出炉空冷。处理后硬度153HBS。

    调质处理规范:淬火温度850 ±10℃,油冷;回火温度520±10℃,水、油空冷。

    调质硬度

    40Cr调质以后的硬度大概在32-36HRC之间,也就是说大概301-340HB之间。

    830-860℃油淬-->55HRC;150℃回火--55HRC;200℃回火--53HRC;300℃回火--51HRC;400℃回火--43HRC;500℃回火--34HRC;550℃回火--32HRC;600℃回火--28HRC;650℃回火--24HRC。

    特性

    中碳调质钢,冷镦模具钢。该钢价格适中,加工容易,经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。正火可促进组织球化,改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在温度550-570℃进行回火,该钢具有最佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于45钢,适合于高频淬火,火焰淬火等表面硬化处理等。

    用途

    这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件,如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等;经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件,如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等;经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面上实体厚度在25mm以下的零件,如蜗杆、主轴、轴、套环等;经调质并高频表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件,如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、螺钉、螺帽、进气阀等。此外,这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件,如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。

    供货状态及硬度:退火态,硬度≤207HBS。

    40cr轴类零件

    轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

    轴的长径比小于5的称为短轴,大于20的称为细长轴,大多数轴介于两者之间。

    轴用轴承支承,与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准,它们的精度和表面质量一般要求较高,其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定,通常有以下几项:

    ()尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置,通常对其尺寸精度要求较高(IT5-IT7)。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6-IT9)。

    ()几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等,一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面,应在图纸上标注其允许偏差。

    ()相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求,否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度,并产生噪声。普通精度的轴,其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01-0.03mm,高精度轴(如主轴)通常为0.001-0.005mm。

    ()表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5-0.63μm,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63-0.16μm。

    毛坯和材料

    ()轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构,选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴,一般以棒料为主;而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴,常选用锻件,这样既节约材料又减少机械加工的工作量,还可改善机械性能。

    根据生产规模的不同,毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻,大批大量生产时采用模锻。

    ()轴类零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范(如调质、正火、淬火等),以获得一定的强度、韧性耐磨性。

    40Cr是轴类零件的常用材料,它价格便宜经过调质(或正火)后,可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,淬火后表面硬度可达45-52HRC。

    40Cr合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件,这类钢经调质和淬火后,具有较好的综合机械性能。

    轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn,经调质和表面高频淬火后,表面硬度可达50-58HRC,并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能,可制造较高精度的轴。

    精密机床的主轴(例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴)可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后,不仅能获得很高的表面硬度,而且能保持较软的芯部,因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较,它有热处理变形很小,硬度更高的特性。

    40Cr广泛用于机械制造,这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢,淬火性能并不好,40Cr可以淬硬至HRC42-46。所以如果需要表面硬度,又希望发挥40Cr优越的机械性能,常将40Cr表面渗碳淬火,这样就能得到需要的表面硬度。

    40Cr弹性模量E(20℃) /MPa 200000-211700 ,切变模量G(20℃) 80800。

    淬火工艺

    40Cr淬火850℃,油冷;回火520℃,水冷、油冷。40Cr表面淬火硬度为52-60HRC,火焰淬火能达到48-55HRC。

    氮化处理

    40Cr属于可氮化钢,其所含元素有利于氮化。40Cr经氮化处理后可获得较高的表面硬度,40Cr调质后氮化处理硬度最高能达到72-78HRA,心部硬度达到43-55HRC。

    氮化工件工艺路线:锻造-退火-粗加工-调质-精加工-除应力-粗磨-氮化-精磨或研磨。由于氮化层薄,并且较脆,因此要求有较高强度的心部组织,所以要先进行调质热处理,获得回火索氏体,提高心部机械性能和氮化层质量。

    焊接

    40Cr焊接前注意预热,以防止因基体散热,造成焊缝内部激冷淬裂。焊接后调质前最好加一遍正火。

    40Cr的焊接性:

    结晶时易偏析,对结晶裂纹(一种热裂纹)比较敏感,焊接时容易在弧坑和焊缝中凹下的部分开裂。含碳量较高,快冷时易得到对冷裂纹很敏感的淬硬组织(马氏体组织)。过热区在冷速较大时,很容易形成硬脆的高碳马氏体而使过热区脆化。

    焊接工艺要点:

    1、一般在退火(正火)状态下进行焊接。

    2、焊接方法不受限制

    3、用较大线能量,适当提高预热温度,一般预热温度及层间温度可控制在250-300℃之间。

    4、焊接材料应保证熔敷金属的成分与母材基本相同,如J107-Cr

    5、焊后应及时进行调质热处理。若及时进行调质处理有困难,可进行中间退火或在高于预热的温度下保温一段时间,以排除扩散氢并软化组织。 对结构复杂、焊缝较多的产品,可在焊完一定数量的焊缝后,进行一次中间退火。

    生铁屑;ぐ诙鼗鸸娣 (670±10)℃×2h,随炉升温,(710±10)℃×2h,随炉降温,(670±10)℃×2h,随炉升温,(710±10)℃×2h,再随炉降温,(670±10)℃×2h,随炉升温, (710±10)℃×2h,随炉降温,3个循环,再降温至550℃,出炉空冷。处理后硬度153HBS。

    交货状态

    40Cr交货状态以热处理(正火、退火或高温回火)或不热处理状态交货,交货状态应在合同中注明。

     

    三、35CrMo

    35CrMo是合金结构钢(合金调质钢)的规格编号,该钢材主要用于制造承受冲击、弯扭、高载荷的各种机器中的重要零件,35CrMo合金结构钢(合金调质钢)统一数字代号:A30352执行标准:GB/T3077-2015。

    强度特性

    35CrMo合金结构钢,有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限,淬透性较40Cr高,高温下有高的蠕变强度与持久强度,长期工作温度可达 500℃;冷变形时塑性中等,焊接性差。低温至-110摄氏度,并具有高的静强度、冲击韧度及较高的疲劳强度、淬透性良好,无过热倾向,淬火变形小,冷变形时塑性尚可,切削加工性中等,但有第一类回火脆性,焊接性不好,焊前需预热至150-400摄氏度,焊后热处理以消除应力,一般在调质处理后使用,也可在高中频表面淬火或淬火及低、中温回火后使用。舞钢生产执行标准:GB/T11251-2009、舞钢企业标准、军工标准、交货状态:正火或正火+回火、调质。

    制造用途

    用于制造承受冲击、弯扭、高载荷的各种机器中的重要零件,如轧钢机人字齿轮、曲轴、锤杆、连杆、紧固件,汽轮发动机主轴、车轴,发动机传动零件,大型电动机轴,石油机械中的穿孔器,工作温度低于400摄氏度的锅炉用螺栓,低于510摄氏度的螺母,化工机械中高压无缝厚壁的导管(温度450-500摄氏度,无腐蚀性介质);还可代替40CrNi用于制造高载荷传动轴、汽轮发动机转子、大截面齿轮、支承轴(直径小于500MM);工艺上的设备材料、管材、焊材等等。

    用作在高负荷下工作的重要结构件,如车辆和发动机的传动件;汽轮发电机的转子、主轴、重载荷的传动轴,大断面零件。

    化学成份:碳 C :0.32-0.40;硅 Si:0.17-0.37;锰 Mn:0.40-0.70;硫 S :允许残余含量≤0.035;磷 P :允许残余含量≤0.035;铬 Cr:0.80-1.10;镍 Ni:允许残余含量≤0.30;铜 Cu:允许残余含量≤0.30;钼 Mo:0.15-0.25。

    力学性能:抗拉强度σb (MPa):≥985(100);屈服强度σs (MPa):≥835(85);伸长率 δ5 (%):≥12;断面收缩率 ψ (%):≥45;冲击功 Akv (J):≥63;冲击韧性值 αkv (J/cm²):≥78(8);硬度 :≤229HB;试样尺寸:试样毛坯尺寸为25mm。

    热处理规范及金相组织

    热处理规范:淬火850℃,油冷;回火550℃,水冷、油冷。

    力学性能

    试样毛坯尺寸/mm: 25

    热处理|淬火|加热温度/℃|第一次淬火: 850

    热处理|淬火|加热温度/℃|第二次淬火: -

    热处理|淬火|冷却剂:

    热处理|回火|加热温度/℃: 550

    热处理|回火|冷却剂: 水、油

    力学性能|抗拉强度σb/MPa|≥: 980

    力学性能|屈服点σs/MPa|≥: 835

    力学性能|伸长率δ5(%)|≥: 12

    力学性能|面缩率ψ(%)|≥: 45

    力学性能|冲击吸收功AKV/J|≥: 63

    交货状态硬度HBS|≥: 229

    交货状态:以热处理(正火、退火或高温回火)或不热处理状态交货,交货状态应在合同中注明。

    焊接性

     (1)Ceq<0.40%时(Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15),钢材的硬倾向不明显,可焊性优良,焊接时不必进行预热,可直接施焊;(2)Ceq=0.40-0.60%时,钢材的硬倾向逐渐明显,可焊性尚可,焊接时需采取焊前适当预热,焊后缓冷等工艺措施,控制其焊接线能量;(3)Ceq>0.60%时,钢材的硬倾向较强,可焊性较差,属于较难焊接的钢种,焊接时必须采取较高的预热温度和严格的工艺措施,选取合适的焊接材料。经计算得出,35CrMo钢的碳当量值Ceq=0.72%。由此可见,这种材料的焊接性不良,焊接时其硬倾向较大,热影响区热裂和冷裂倾向都会较大,尤其在调质状态下焊接,热影响区的冷裂倾向将会表现得很突出,所以应在选取合适焊接材料、合理焊接方法的基础上,采取较高的焊前预热温度、严格工艺措施和控制适当的层间温度的条件下,才能达到实现产品焊接的目的。

     

    四、42CrMo

    强度、淬透性高,韧性好,淬火时变形小,高温时有高的蠕变强度和持久强度。用于制造要求较35CrMo钢强度更高和调质截面更大的锻件,如机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮、压力容器齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹,也可用于 2000m以下石油深井钻杆接头与打捞工具,并且可以用于折弯机的模具等。

    化学成份

    C :0.38-0.45%;硅 Si:0.17-0.37%;锰 Mn:0.50-0.80%;硫 S :允许残余含量≤0.035%;磷 P :允许残余含量≤0.035%;铬 Cr:0.90-1.20%;镍 Ni:允许残余含量≤0.30%;铜 Cu:允许残余含量≤0.30%;钼 Mo:0.15-0.25%。

    力学性能

    抗拉强度σb (MPa):≥1080(110);屈服强度 σs (MPa):≥930(95);伸长率 δ5 (%):≥12;断面收缩率ψ (%):≥45;冲击功 Akv (J):≥63;冲击韧性值 αkv (J/cm2):≥78(8);硬度 :≤217HB;试样尺寸:试样毛坯尺寸为25mm。

    物理性能

    1)临界点温度(近似值):Ac1=730°C、Ac3=800°C、Ms=310°C。

    2)线胀系数:温度20-100°C/20-200°C/20-300°C /20 -400°C/20-500°C /20-600°C,线胀系数: 11.1×10K/12.1×10K/12.9×10K/13.5×10K/13.9×10K14.1×10K。

    3)弹性模量:温度20°C/300°C/400°C/500°C/600°C,弹性摸210000MPa/185000MPa/ 175000MPa/165000MPa/15500oMPa

    材料的持性

    42Cr2Mo钢是超高强度钢,具有高强度和韧性,淬透性也较好,无明显的回火脆性,淬火时变形小,调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力,低温冲击韧度良好,高温时有高的蠕变强度和持久强度。该钢通常将调质后表面淬火作为热处理方案。

    热处理性能

    42CrMo热处理

    退火No.1 "760±10℃退火,炉冷至400℃空冷。HB220-230

    正火No.4 860±10℃正火,出炉空冷。

    调质No.5 840±10℃淬水或油(视产品型状复杂程度),680-700度回火。 HB<217

    调质No.6 840±10℃淬油,再470度回火处理。 HRC41-45

    调质No.7 840±10℃淬油,再480度回火处理。 HRC35-45

    调质No.8 850℃淬油,再510度回火处理。 HRC38-42

    调质No.9 850℃淬油,再500度回火处理。 HRC40-43

    调质No.10 850℃淬油,再510℃回火处理。 HRC36-42

    调质No.11 850℃淬油,再560℃回火处理。 HRC32-36

    调质No.12 860℃淬油,再390度回火处理。 HRC48-52

    热处理规范

    热加工规范:加热温度1150 -1200°C,开始温度1130 -1180°C,终止温度> 850°C,φ> 50mm,缓冷。

    正火规范:正火温度850-900°C,出炉空冷。

    高温回火规范:回火温度680-700°C,出炉空冷。

    回火规范:预热温度680 -700°C,淬火温度840-880°C,油冷,回火温度580°C,水冷或油冷,硬度≤217HBW。

    强韧化处理:淬火温度900°C,回火温度560°C,硬度(37±1) HRC

    感应淬火规范:淬火温度900°C,回火温度150-180°C,硬度54 -60HRC。

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