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40CrNiMo钢的合金化及热处理 摘 要 40CrNiMo钢是一种经热处理后具有优良综合机械性能的高淬透性合金调质钢，一般要求在调质处理后使用，用来制作强度高、塑性好的重要零部件，氮化处理后制作特殊性能要求的重要零件，如轴类、齿轮、紧固件等Alloying and heat treatment of 40CrNiMo steel Abstract 40CrNiMo steel is a kind of after heat treatment with excellent comprehensive mechanical properties of the high hardenability of alloy steel, general requirements for use in after quenching and tempering treatment, used for the production of high strength, good plastic parts, with a special performance requirements of the important parts of nitriding process canproduce, such as axle, gear, fasteners etc.. This paper briefly introduces the chemical composition, its performance and usethe main, mainly analyzes the principle of alloying and heat treatment the arrangement process scheme selection andprocess route, in order to obtain the appropriate organizational structure in production, to meet the performance requirementsof workpiece. Key words:40CrNiMo ; alloying ; heat treatment 1 前言 40CrNiMo钢具有高强度、良好的韧性、和良好的淬透性，其油淬临界直径60～100mm，有抗过热的稳定性，但白点敏感性高，有回火脆性倾向，焊接性差，焊前需预热，焊后应消除应力，一般在调制处理后应用。它主要应用于要求韧性好。强度高及大尺寸的重要调质件，如重型机械中高负荷的轴类、直径大于250mm的汽轮机轴、直升机的旋翼轴、蜗轮喷气发动机的蜗轮轴、叶片、高负荷的传动件、曲轴紧固件、齿轮等。按照GB/T3077—1999《合金结构钢》规定，40CrNiMoA试样经850℃淬火，600℃回火后应达到如下性能:抗拉强度Rm≥980MPa，屈服强度Rp0.2≥835MPa，伸长率A≥12%，断面收缩率Z≥55%，冲击吸收能量KU2≥78J，表面硬度无具体要求。生产合同上规定掏取的小试样调质后力学性能要求(纵向试样，1拉3冲):Rm≥1100MPa，Rp0.2≥900MPa，KV2≥70J，伸长率与断面收缩率与国标要求一致，表面硬度320～360HB[1]。 2 40CrNiMo钢的合金化 调质钢一般指适宜通过调质处理获得良好综合力学性能的中碳结构钢和合金结构钢。合金调质钢是在碳素调质钢的基础上发展起来的，我们知道碳素调质钢（如40、45等）在完全淬透的情况下，调质后的强度约为800MN/㎡，可以满足机械制造上的一般需求[2]。对于要求高水平综合机械性能的零件，如连杆，高强度螺栓、飞机发动机轴等，要求整个截面都有较高的强韧性；截面受力不均匀的零件，如承受扭转或弯曲应力的传动轴，主要要求受力较大的表面有较好的性能，心部要求可低些。但碳素调质钢其淬透性低，热处理变形大等缺点限制了它在这些重要零件上的应用。为此需要通过加入合金元素来解决这些问题。但合金元素的加入虽然可以提高淬透性，但也带来了一些问题，如钢的冲击韧性问题、高温回火脆性问题等。 2.1 40CrNiMo钢的化学成分 调质钢的含碳量一般为0.25%～0.5%。含碳量过低的碳化物数量不足，弥散强化作用小，强度不足；含碳量过高则韧性不足。调质钢中，加入的有主加元素，如Mn、Si、Cr、Ni、B，主要是提高淬透性，强化基体；而辅加元素有W、Mo、Ti、V等起细化晶粒，提高回火抗力的作用，W、Mo还有防止第二类回火脆性的作用；还有由于冶炼过程中不能除尽的杂质元素O、S、P等对钢的危害大，应尽量降低他们的含量。 表格1 40CrNiMo钢的化学成分[3-4] Table1 t