40Cr内燃机连杆热处理工艺.doc

攀枝花学院本科课程设计（论文） PAGE 1 PAGE 1 40Cr内燃机连杆热处理工艺 摘 要 本课程设计了40Cr内燃机连杆热处理工艺设计。其过程主要包括锻造、预备热处理（退火或正火）、淬火+高温回火、磨削等过程。在不同阶段，根据需求不同选择恰当方式进行处理，可本获得不同的能要求。从钢的分类来看，40Cr属于低淬透性调质钢，具有很高的度，良好的塑性和韧性，即具有良好的综合机械性能；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。 40Cr钢可用于制造汽车的连杆、螺栓、传动轴及机床的主轴等零件 关键词：40Cr，退火或正火，淬火+高温回火 1.设计的技术要求 40Cr属于低淬透性调质钢。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、塑形和耐磨性。这种钢经调至后用于制造承受中等速度工作的机械零件。 40Cr 钢的原始组织为球状珠光体，由于球状的接触面积小，同时铬能阻碍碳的扩散，而铬本身扩散速度较慢，因此加热温度应选择上限，且保温时间加长，否则球状渗碳体很难完全溶解而保留下来，造成淬火后硬度及强度下降。淬火硬度太高，其强度和韧性明显下降，不利于应用于传递扭矩和抗震场合而且扭曲力与其轴截面面积有关。一般40Cr淬火硬度是48-55，过硬了不好，如果你要扭力高的话建议使用HR42/。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[1] 。 2、设计方案 2.1 40Cr内燃机连杆设计的分析 2.1.1工作条件 经调质处理后使用的结构钢成为调制钢。许多机器设备的重要零件如机床主轴、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆、螺栓等。 2.1.2失效形式 连杆由大头、小头、杆身三步分组成，连杆小头与活塞一起做往返运动，大头与曲轴一起做旋转运动，杆身做复杂的平衡运动。连杆在工作中除受交变的拉压应力外，还承受弯曲应力。 连杆的失效形式主要是疲劳断裂，常发生在连杆的三个高应力区，即杆身的过度区，以及大头和杆身的过渡区，原材料的缺陷，锻造折叠及淬火裂纹的漏检，也常常导致连杆断裂事故。 2.1.3性能要求 调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度和良好的塑性、韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透性。但不同零件受力情况不同，对淬透性的要求不一样。 低淬透性的调质钢的油淬直径最大为30到40mm，典型钢种有45、40Cr等。40Cr钢有较高的力学性能，应用十分的广泛。 中淬透性调质钢油淬直径40到60mm。由于淬透性较好，可以用以制造截面尺寸较大的零件。 高淬透性调质钢油淬直径在60mm以上，大多有Cr、Ni等元素。用于制造大截面承受重载荷的重要零件。 2.2钢种材料 40Cr钢属于亚共析钢，缓冷到室温后的组织为铁素体+珠光体；从钢的分类来看，40Cr钢属于低淬透性调质钢，具有很高的强度，良好的塑性和韧性，即具有良好的综合机械性能；40Cr钢可用于制造汽车的连杆、螺栓、传动轴及机床的主轴等零件 40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢种之一。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28~60mm，油淬时可淬透到15~40mm。这种钢除调质处理外还适合于氰化和高频淬火处理。切削性能较好，当硬度为HB174~229时，相对切削加工性为60%。该钢适于制作中型塑料模具。 3、设计说明 3.1加工工艺流程 40Cr内燃机连杆热加工工艺流程：下料→锻造→预备热处理(退火或正火)→机械加工→淬火+高温回火→磨削。 40Cr钢的化学成分示于表1 表1 40Cr钢的化学成分（GB/T 3077-199g）w/% C Si Mn Cr S P Ni Cu 0.37~0.45 0.17~0.37 0.50~0.80 0.80~1.10 ≤0.030 ≤0.030 ≤0.25 ≤0.30 高的含碳量可保证形成大量的合金碳化物，淬火加热时，一部分融入奥氏体中，提高其稳定性，同时也使马氏体中的合金元素含量增加，保证其硬度；而未溶的碳化物则起细化晶粒、提高韧性的作用．并提高钢的耐磨性。 Cr是主要的合金元素，它使钢的淬透性大大增加，提高其回火稳定性，并产生二次硬化现象。铬与碳形成高硬度的碳化物，加热时未溶的碳化物可细化晶粒、提高钢的耐磨性的作用。 Si可以提高调至钢的淬透性，容于铁素体、奥氏体、马氏体中起到固容强化的作用[2]。 3.2具体热处理工艺