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              45鋼、40Cr、35CrMo和42CrMo知識
              作者:湘冶701 文章來源:互聯網資料 點擊數: 更新時間:2018-6-5 23:51:32

              一、常識

              45鋼冷塑性一般,退火、正火比調質時要稍好,具有較高的強度和較好的切削加工性。

              40Cr是使用廣泛的鋼之一。調質處理后具有良好的綜合力學性能,良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性。鋼的淬透性良好,水淬時可淬透到Ф28-60mm,油淬時可淬透到Ф15-40mm。這種鋼除調質處理外還適于氰化高頻淬火處理。切削性能較好,當硬度為174-229HB時,相對切削加工性為60%。該鋼適于制作中型塑料模具。

              35CrMo是合金結構鋼(合金調質鋼)的規格編號,該鋼材主要用于制造承受沖擊、彎扭、高載荷的各種機器中的重要零件

              42CrMo鋼屬于超高強度鋼,具有高強度和韌性,淬透性也較好,無明顯的回火脆性,調質處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力,低溫沖擊韌性良好。該鋼適宜制造要求一定強度和韌性的大、中型塑料模具。

               

              二、45

              常用中碳調質結構鋼。該鋼冷塑性一般,退火、正火比調質時要稍好,具有較高的強度和較好的切削加工性,經適當的熱處理以后可獲得一定的韌性、塑性和耐磨性,材料來源方便。適合于氫焊氬弧焊,不太適合于氣焊。焊前需預熱,焊后應進行去應力退火。

              正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。該鋼經調質處理后,其綜合力學性能要優化于其他中碳結構鋼,但該鋼淬透性較低,水中臨界淬透直徑為12-17mm,水淬時有開裂傾向。當直徑大于80mm時,經調質或正火后,其力學性能相近,對中、小型模具零件進行調質處理后可獲得較高的強度和韌性,而大型零件,則以正火處理為宜,所以,此鋼通常在調質或正火狀態下使用。

              液相線1495左右,碳含量0.42-0.50%

              1、力學性能

              正火:850;淬火:840;回火:600

              抗拉強度:不小于600Mpa;屈服強度:不小于355Mpa

              伸長率:16%;收縮率:40%;沖擊功:39J

              鋼材交貨狀態硬度:熱軋鋼:≤229HB;退火鋼:≤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彈性模量210GPa泊松比0.269

              3處理方法

              熱處理

              推薦熱處理溫度:正火850淬火840回火600

              (1)45號鋼淬火后沒有回火之前,硬度大于HRC55(最高可達HRC62)為合格。

              實際應用的最高硬度為HRC55高頻淬火HRC58)

              (2)45號鋼不要采用滲碳淬火的熱處理工藝。

              滲碳處理

              45號鋼管

              (1)一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重載零件,其耐磨性比調質+表面淬火高。其表面含碳量0.8--1.2%,芯部一般在0.1--0.25%(特殊情況下采用0.35%)。經熱處理后,表面可以獲得很高的硬度(HRC58--62),芯部硬度低,耐沖擊。

              (2)如果用45號鋼滲碳,淬火后芯部會出現硬脆的馬氏體,失去滲碳處理的優點。采用滲碳工藝的材料,含碳量都不高,到0.30%芯部強度已經可以達到很高,應用上不多見。0.35%從來沒見過實例。可以采用調質+高頻表面淬火的工藝,耐磨性較滲碳略差。

              加工處理規范

              冷壓毛胚軟化處理規范:溫度740-760,保溫時間4-6h,以50-100/h的冷速,隨爐降至溫度≤600,出爐空冷,處理前硬度≤197HBS,處理后硬度≤156HBS

              正火規范:正火溫度850-870,正火后硬度170-217HBS

              調質處理規范:淬火溫度840±10,水冷淬火;回火溫度600±10,出爐空冷。

              執行標準中

              GB/T699-1999標準規定的45鋼推薦熱處理溫度為850正火、840淬火、600回火,達到的性能為屈服強度≥355MPa

              GB/T699-1999標準規定45鋼抗拉強度≥600MPa,屈服強度≥355MPa,伸長率≥16%,斷面收縮率≥40%,沖擊功為39J

              45處理要求

              45鋼調質硬度在HRC20-HRC30之間;

              45鋼淬火硬度在HRC55-58之間,極限值可達HRC62

              45鋼要放置15-20天才能使用,是因為要進行時效處理,使鋼的性能穩定下來,

              實際應用的最高硬度為HRC55(高頻淬火HRC58)。

              45鋼為優質碳素結構用鋼,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板,梢子,導柱等,但須熱處理。

              1. 45鋼淬火后沒有回火之前,硬度大于HRC55(最高可達HRC62)為合格。

              實際應用的最高硬度為HRC55(高頻淬火HRC58)。

              2. 45鋼不要采用滲碳淬火的熱處理工藝。

              調質處理后零件具有良好的綜合機械性能,廣泛應用于各種重要的結構零件,特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低,不耐磨。可用調質+表面淬火提高零件表面硬度。

               

              二、40cr

              GB的標準鋼號是40Cr、德國DIN標準材料編號1.17035/1.7045、德國DIN標準鋼號41Cr4/42Gr4、英國EN標準鋼號18、英國BS標準鋼號41Cr4、法國AFNOR標準鋼號42C4、法國NF標準鋼號38Cr4/41Cr4、意大利UNI標準鋼號41Cr4、比利時NBN標準鋼號42Cr4、瑞典SS標準鋼號2245、美國AISI/SAE/ASTM標準鋼號5140、日本JIS標準鋼號SCr440(H)/SCr440、國際標準化組織ISO標準鋼號41Cr4

              臨界點溫度:(近似值) Ac3=780℃

              正火規范:溫度850-870℃,硬度179-229HBS

              冷壓毛坯軟化處理規范:溫度740-760℃,保溫時間4-6h,再以5-10℃/h的冷速,降溫到≤600℃,出爐空冷。處理前硬度≤217HBS,軟化后硬度≤163HBS

              生鐵屑保護擺動回火規范:(670±10)℃×2h,隨爐升溫,(710±10)℃×2h,隨爐降溫,(670±10)℃×2h,隨爐升溫,(710±10)℃×2h,再隨爐降溫,(670±10)℃×2h,隨爐升溫, (710±10)℃×2h,隨爐降溫,3個循環,再降溫至550℃,出爐空冷。處理后硬度153HBS

              調質處理規范:淬火溫度850 ±10℃,油冷;回火溫度520±10℃,水、油空冷。

              調質硬度

              40Cr調質以后的硬度大概在32-36HRC之間,也就是說大概301-340HB之間。

              830-860℃油淬-->55HRC150℃回火--55HRC200℃回火--53HRC300℃回火--51HRC400℃回火--43HRC500℃回火--34HRC550℃回火--32HRC600℃回火--28HRC650℃回火--24HRC

              特性

              中碳調質鋼,冷鐓模具鋼。該鋼價格適中,加工容易,經適當的熱處理以后可獲得一定的韌性、塑性和耐磨性。正火可促進組織球化,改進硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在溫度550-570℃進行回火,該鋼具有最佳的綜合力學性能。該鋼的淬透性高于45鋼,適合于高頻淬火,火焰淬火等表面硬化處理等。

              用途

              這種鋼經調質后用于制造承受中等負荷及中等速度工作的機械零件,如汽車的轉向節、后半軸以及機床上的齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等;經淬火及中溫回火后用于制造承受高負荷、沖擊及中等速度工作的零件,如齒輪、主軸、油泵轉子、滑塊、套環等;經淬火及低溫回火后用于制造承受重負荷、低沖擊及具有耐磨性、截面上實體厚度在25mm以下的零件,如蝸桿、主軸、軸、套環等;經調質并高頻表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而無很大沖擊的零件,如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、連桿、螺釘、螺帽、進氣閥等。此外,這種鋼又適于制造進行碳氮共滲處理的各種傳動零件,如直徑較大和低溫韌性好的齒輪和軸。

              供貨狀態及硬度:退火態,硬度≤207HBS

              40cr軸類零件

              軸類零件是機器中經常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件,傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉體零件,其長度大于直徑,一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內孔和螺紋及相應的端面所組成。根據結構形狀的不同,軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。

              軸的長徑比小于5的稱為短軸,大于20的稱為細長軸,大多數軸介于兩者之間。

              軸用軸承支承,與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準,它們的精度和表面質量一般要求較高,其技術要求一般根據軸的主要功用和工作條件制定,通常有以下幾項:

              ()尺寸精度 起支承作用的軸頸為了確定軸的位置,通常對其尺寸精度要求較高(IT5-IT7)。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低(IT6-IT9)

              ()幾何形狀精度 軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等,一般應將其公差限制在尺寸公差范圍內。對精度要求較高的內外圓表面,應在圖紙上標注其允許偏差。

              ()相互位置精度 軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機械中的位置和功用決定的。通常應保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求,否則會影響傳動件(齒輪等)的傳動精度,并產生噪聲。普通精度的軸,其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為0.01-0.03mm,高精度軸(如主軸)通常為0.001-0.005mm

              ()表面粗糙度 一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.5-0.63μm,與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.63-0.16μm

              毛坯和材料

              ()軸類零件的毛坯 軸類零件可根據使用要求、生產類型、設備條件及結構,選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸,一般以棒料為主;而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸,常選用鍛件,這樣既節約材料又減少機械加工的工作量,還可改善機械性能。

              根據生產規模的不同,毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產多采用自由鍛,大批大量生產時采用模鍛。

              ()軸類零件的材料 軸類零件應根據不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規范(如調質、正火、淬火等),以獲得一定的強度、韌性耐磨性

              40Cr是軸類零件的常用材料,它價格便宜經過調質(或正火)后,可得到較好的切削性能,而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能,淬火后表面硬度可達45-52HRC

              40Cr合金結構鋼適用于中等精度而轉速較高的軸類零件,這類鋼經調質和淬火后,具有較好的綜合機械性能。

              軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn,經調質和表面高頻淬火后,表面硬度可達50-58HRC,并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能,可制造較高精度的軸。

              精密機床的主軸(例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸)可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經調質和表面氮化后,不僅能獲得很高的表面硬度,而且能保持較軟的芯部,因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較,它有熱處理變形很小,硬度更高的特性。

              40Cr廣泛用于機械制造,這種鋼的機械性能很好。但是這是一種中碳鋼,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,又希望發揮40Cr優越的機械性能,常將40Cr表面滲碳淬火,這樣就能得到需要的表面硬度。

              40Cr彈性模量E(20℃) /MPa 200000-211700 ,切變模量G(20℃) 80800

              淬火工藝

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

              氮化處理

              40Cr屬于可氮化鋼,其所含元素有利于氮化。40Cr經氮化處理后可獲得較高的表面硬度,40Cr調質后氮化處理硬度最高能達到72-78HRA,心部硬度達到43-55HRC

              氮化工件工藝路線:鍛造-退火-粗加工-調質-精加工-除應力-粗磨-氮化-精磨或研磨。由于氮化層薄,并且較脆,因此要求有較高強度的心部組織,所以要先進行調質熱處理,獲得回火索氏體,提高心部機械性能和氮化層質量。

              焊接

              40Cr焊接前注意預熱,以防止因基體散熱,造成焊縫內部激冷淬裂。焊接后調質前最好加一遍正火。

              40Cr的焊接性:

              結晶時易偏析,對結晶裂紋(一種熱裂紋)比較敏感,焊接時容易在弧坑和焊縫中凹下的部分開裂。含碳量較高,快冷時易得到對冷裂紋很敏感的淬硬組織(馬氏體組織)。過熱區在冷速較大時,很容易形成硬脆的高碳馬氏體而使過熱區脆化。

              焊接工藝要點:

              1、一般在退火(正火)狀態下進行焊接。

              2、焊接方法不受限制

              3、用較大線能量,適當提高預熱溫度,一般預熱溫度及層間溫度可控制在250-300℃之間。

              4、焊接材料應保證熔敷金屬的成分與母材基本相同,如J107-Cr

              5、焊后應及時進行調質熱處理。若及時進行調質處理有困難,可進行中間退火或在高于預熱的溫度下保溫一段時間,以排除擴散氫并軟化組織。 對結構復雜、焊縫較多的產品,可在焊完一定數量的焊縫后,進行一次中間退火。

              生鐵屑保護擺動回火規范 (670±10)℃×2h,隨爐升溫,(710±10)℃×2h,隨爐降溫,(670±10)℃×2h,隨爐升溫,(710±10)℃×2h,再隨爐降溫,(670±10)℃×2h,隨爐升溫, (710±10)℃×2h,隨爐降溫,3個循環,再降溫至550℃,出爐空冷。處理后硬度153HBS

              交貨狀態

              40Cr交貨狀態以熱處理(正火、退火或高溫回火)或不熱處理狀態交貨,交貨狀態應在合同中注明。

               

              三、35CrMo

              35CrMo是合金結構鋼(合金調質鋼)的規格編號,該鋼材主要用于制造承受沖擊、彎扭、高載荷的各種機器中的重要零件,35CrMo合金結構鋼(合金調質鋼)統一數字代號:A30352執行標準:GB/T3077-2015

              強度特性

              35CrMo合金結構鋼,有很高的靜力強度、沖擊韌性及較高的疲勞極限,淬透性較40Cr高,高溫下有高的蠕變強度與持久強度,長期工作溫度可達 500℃;冷變形時塑性中等,焊接性差。低溫至-110攝氏度,并具有高的靜強度、沖擊韌度及較高的疲勞強度、淬透性良好,無過熱傾向,淬火變形小,冷變形時塑性尚可,切削加工性中等,但有第一類回火脆性,焊接性不好,焊前需預熱至150-400攝氏度,焊后熱處理以消除應力,一般在調質處理后使用,也可在高中頻表面淬火或淬火及低、中溫回火后使用。舞鋼生產執行標準:GB/T11251-2009、舞鋼企業標準、軍工標準、交貨狀態:正火或正火+回火、調質。

              制造用途

              用于制造承受沖擊、彎扭、高載荷的各種機器中的重要零件,如軋鋼機人字齒輪、曲軸、錘桿、連桿、緊固件,汽輪發動機主軸、車軸,發動機傳動零件,大型電動機軸,石油機械中的穿孔器,工作溫度低于400攝氏度的鍋爐用螺栓,低于510攝氏度的螺母,化工機械中高壓無縫厚壁的導管(溫度450-500攝氏度,無腐蝕性介質);還可代替40CrNi用于制造高載荷傳動軸、汽輪發動機轉子、大截面齒輪、支承軸(直徑小于500MM);工藝上的設備材料、管材、焊材等等。

              用作在高負荷下工作的重要結構件,如車輛和發動機的傳動件;汽輪發電機的轉子、主軸、重載荷的傳動軸,大斷面零件。

              化學成份:碳 C :0.32-0.40;硅 Si:0.17-0.37;錳 Mn:0.40-0.70;硫 S :允許殘余含量≤0.035;磷 P :允許殘余含量≤0.035;鉻 Cr:0.80-1.10;鎳 Ni:允許殘余含量≤0.30;銅 Cu:允許殘余含量≤0.30;鉬 Mo:0.15-0.25

              力學性能:抗拉強度σb (MPa):≥985(100);屈服強度σs (MPa):≥835(85);伸長率 δ5 (%):≥12;斷面收縮率 ψ (%):≥45;沖擊功 Akv (J):≥63;沖擊韌性值 αkv (J/cm&sup2;):≥78(8);硬度 :≤229HB;試樣尺寸:試樣毛坯尺寸為25mm

              熱處理規范及金相組織

              熱處理規范:淬火850℃,油冷;回火550℃,水冷、油冷。

              力學性能

              試樣毛坯尺寸/mm: 25

              熱處理|淬火|加熱溫度/℃|第一次淬火: 850

              熱處理|淬火|加熱溫度/℃|第二次淬火: -

              熱處理|淬火|冷卻劑:

              熱處理|回火|加熱溫度/℃: 550

              熱處理|回火|冷卻劑: 水、油

              力學性能|抗拉強度σb/MPa|≥: 980

              力學性能|屈服點σs/MPa|≥: 835

              力學性能|伸長率δ5(%)|≥: 12

              力學性能|面縮率ψ(%)|≥: 45

              力學性能|沖擊吸收功AKV/J|≥: 63

              交貨狀態硬度HBS|≥: 229

              交貨狀態:以熱處理(正火、退火或高溫回火)或不熱處理狀態交貨,交貨狀態應在合同中注明。

              焊接性

               (1)Ceq<0.40%時(Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15),鋼材的硬傾向不明顯,可焊性優良,焊接時不必進行預熱,可直接施焊;(2)Ceq=0.40-0.60%時,鋼材的硬傾向逐漸明顯,可焊性尚可,焊接時需采取焊前適當預熱,焊后緩冷等工藝措施,控制其焊接線能量;(3)Ceq>0.60%時,鋼材的硬傾向較強,可焊性較差,屬于較難焊接的鋼種,焊接時必須采取較高的預熱溫度和嚴格的工藝措施,選取合適的焊接材料。經計算得出,35CrMo鋼的碳當量值Ceq=0.72%。由此可見,這種材料的焊接性不良,焊接時其硬傾向較大,熱影響區熱裂和冷裂傾向都會較大,尤其在調質狀態下焊接,熱影響區的冷裂傾向將會表現得很突出,所以應在選取合適焊接材料、合理焊接方法的基礎上,采取較高的焊前預熱溫度、嚴格工藝措施和控制適當的層間溫度的條件下,才能達到實現產品焊接的目的。

               

              四、42CrMo

              強度、淬透性高,韌性好,淬火時變形小,高溫時有高的蠕變強度和持久強度。用于制造要求較35CrMo鋼強度更高和調質截面更大的鍛件,如機車牽引用的大齒輪、增壓器傳動齒輪、壓力容器齒輪、后軸、受載荷極大的連桿及彈簧夾,也可用于 2000m以下石油深井鉆桿接頭與打撈工具,并且可以用于折彎機的模具等。

              化學成份

              C :0.38-0.45%;硅 Si:0.17-0.37%;錳 Mn:0.50-0.80%;硫 S :允許殘余含量≤0.035%;磷 P :允許殘余含量≤0.035%;鉻 Cr:0.90-1.20%;鎳 Ni:允許殘余含量≤0.30%;銅 Cu:允許殘余含量≤0.30%;鉬 Mo:0.15-0.25%

              力學性能

              抗拉強度σb (MPa):≥1080(110);屈服強度 σs (MPa):≥930(95);伸長率 δ5 (%):≥12;斷面收縮率ψ (%):≥45;沖擊功 Akv (J):≥63;沖擊韌性值 αkv (J/cm2):≥78(8);硬度 :≤217HB;試樣尺寸:試樣毛坯尺寸為25mm

              物理性能

              1)臨界點溫度(近似值):Ac1=730°CAc3=800°CMs=310°C

              2)線脹系數:溫度20-100°C/20-200°C/20-300°C /20 -400°C/20-500°C /20-600°C,線脹系數: 11.1×10K/12.1×10K/12.9×10K/13.5×10K/13.9×10K14.1×10K

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

              材料的持性

              42Cr2Mo鋼是超高強度鋼,具有高強度和韌性,淬透性也較好,無明顯的回火脆性,淬火時變形小,調質處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力,低溫沖擊韌度良好,高溫時有高的蠕變強度和持久強度。該鋼通常將調質后表面淬火作為熱處理方案。

              熱處理性能

              42CrMo熱處理

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

              正火No.4 860±10℃正火,出爐空冷。

              調質No.5 840±10℃淬水或油(視產品型狀復雜程度)680-700度回火。 HB<217

              調質No.6 840±10℃淬油,再470度回火處理。 HRC41-45

              調質No.7 840±10℃淬油,再480度回火處理。 HRC35-45

              調質No.8 850℃淬油,再510度回火處理。 HRC38-42

              調質No.9 850℃淬油,再500度回火處理。 HRC40-43

              調質No.10 850℃淬油,再510℃回火處理。 HRC36-42

              調質No.11 850℃淬油,再560℃回火處理。 HRC32-36

              調質No.12 860℃淬油,再390度回火處理。 HRC48-52

              熱處理規范

              熱加工規范:加熱溫度1150 -1200°C,開始溫度1130 -1180°C,終止溫度> 850°C,φ> 50mm,緩冷。

              正火規范:正火溫度850-900°C,出爐空冷。

              高溫回火規范:回火溫度680-700°C,出爐空冷。

              回火規范:預熱溫度680 -700°C,淬火溫度840-880°C,油冷,回火溫度580°C,水冷或油冷,硬度≤217HBW

              強韌化處理:淬火溫度900°C,回火溫度560°C,硬度(37±1) HRC

              感應淬火規范:淬火溫度900°C,回火溫度150-180°C,硬度54 -60HRC

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