中碳合金鋼40Cr

　　40Cr是我國GB的標準鋼號，40Cr鋼是機械制造業(yè)使用最廣泛的鋼之一。調(diào)質(zhì)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(diào)質(zhì)處理外還適于氰化和高頻淬火處理。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。

　　基本信息

　　根據(jù)標準GB/T 3077-2015 及GB/T 17107-1997、鋼板GB/T11251-2009及舞陽企業(yè)標準

　　對應國外標準:

　　JIS(日本): SCr440 ;

　　ASTM(美國): 5140;

　　ISO: 41Cr4.

　　化學成分

　　C:0.37~0.44

　　Si:0.17~0.37

　　Mn:0.50~0.80

　　Cr:0.80~1.10

　　Ni:≤0.30

　　P:≤0.035

　　S:≤0.035

　　Cu:≤0.25

　　Mo:≤0.10

　　力學性能

　　試樣毛坯尺寸(mm)：25

　　熱處理：

　　第一次淬火加熱溫度(℃)：850;冷卻劑：油

　　第二次淬火加熱溫度(℃)：-

　　回火加熱溫度(℃)：520;

　　抗拉強度(σb/MPa)：≥810(實際硬度25HRC時)

　　屈服點(σs/MPa)：≥785

　　斷后伸長率(δ5/%)：≥9

　　斷面收縮率(ψ/%)：≥45

　　沖擊吸收功(Aku2/J)：≥47

　　布氏硬度(100/3000HBW)(退火或高溫回火狀態(tài))：≤207

　　40cr介紹

　　我國GB的標準鋼號是40Cr;

　　德國DIN標準材料編號1.7035/1.7045、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(guī)范】

　　溫度850~870℃，硬度179~229HBW。

　　【冷壓毛坯軟化處理規(guī)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≤217HBW，軟化后硬度≤163HBW。

　　【生鐵屑保護擺動回火規(guī)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;

　　共3個循環(huán)，再降溫至550℃，出爐空冷。處理后硬度153HBW。

　　【調(diào)質(zhì)處理規(guī)范】

　　淬火溫度850℃ ±10℃，油冷;回火溫度520℃±10℃，水、油、空冷。

　　調(diào)質(zhì)硬度

　　40Cr調(diào)質(zhì)以后的硬度大概在32-36HRC之間,也就是說大概301-340HB之間.

　　40Cr--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

　　700℃回火--20HRC

　　特性用途

　　特性

　　中碳調(diào)質(zhì)鋼，冷鐓模具鋼。該鋼價格適中，加工容易，經(jīng)適當?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性。正火可促進組織細化，接近平衡狀態(tài)，可改進毛坯的切削性能。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(jīng)調(diào)質(zhì)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(jié)、后半軸以及機床上的齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等;

　　經(jīng)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(huán)等;

　　經(jīng)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(huán)等;

　　經(jīng)調(diào)質(zhì)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(tài)及硬度】

　　退火態(tài)，硬度≤207HBW。

　　40cr軸類零件

　　軸類零件是機器中經(jīng)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(nèi)孔和螺紋及相應的端面所組成。根據(jù)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(shù)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(zhì)量一般要求較高，其技術要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項：

　　(一).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)。

　　(二).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(nèi)。對精度要求較高的內(nèi)外圓表面，應在圖紙上標注其允許偏差。

　　(三).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(chǎn)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。

　　(四).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

　　(一).軸類零件的毛坯

　　軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)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(jié)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。

　　根據(jù)生產(chǎn)規(guī)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(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。

　　(二).軸類零件的材料

　　軸類零件應根據(jù)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(guī)范(如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等)，以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。

　　40Cr是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)(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等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(jīng)調(diào)質(zhì)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(jīng)調(diào)質(zhì)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(jīng)調(diào)質(zhì)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。這是一種中碳合金鋼，淬火性能好，40Cr可以淬硬至HRC45~52。所以如果需要提高表面硬度，又希望發(fā)揮40Cr優(yōu)越的機械性能，常將40Cr調(diào)質(zhì)后進行表面高頻淬火處理，硬度可達55-58HRC,這樣就能得到需要的高的表面硬度又保持了心部好的韌性。

　　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220℃,水冷、油冷、空冷。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(jīng)氮化處理后可獲得較高的表面硬度，40Cr調(diào)質(zhì)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(diào)質(zhì)-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(diào)質(zhì)熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機械性能和氮化層質(zhì)量。

　　焊接

　　40Cr焊接前注意預熱，以防止因基體散熱，造成焊縫內(nèi)部激冷淬裂。焊接后調(diào)質(zhì)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(qū)在冷速較大時，很容易形成硬脆的高碳馬氏體而使過熱區(qū)脆化。

　　焊接工藝要點：

　　1、一般在退火(正火)狀態(tài)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(diào)質(zhì)熱處理。若及時進行調(diào)質(zhì)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(chǎn)品，可在焊完一定數(shù)量的焊縫后，進行一次中間退火。

　　生鐵屑保護擺動回火規(guī)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,

　　共3個循環(huán)， 再降溫至550℃，出爐空冷。處理后硬度153HBS。

　　交貨狀態(tài)

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

　　表示方法

　　① 鋼號開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，如40Cr、25Cr2MoVA合金管

　　②鋼中主要合金元素，除個別微合金元素外，一般以百分之幾表示。當平均合金含量<1.5%時，鋼號中一般只標出元素符號，而不標明含量，但在特殊情況下易致混淆者，在元素符號后亦可標以數(shù)字"1"，例如鋼號"12CrMoV"和"12Cr1MoV"，前者鉻含量為0.4-0.6%，后者為0.9-1.2%，其余成分全部相同。當合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……時，在元素符號后面應標明含量，可相應表示為2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。

　　③鋼中的釩V、鈦Ti、鋁AL、硼B(yǎng)、稀土RE等合金元素，均屬微合金元素，雖然含量很低，仍應在鋼號中標出。例如20MnVB鋼中。釩為0.07-0.12%，硼為0.001-0.005%。

　　④高級優(yōu)質(zhì)鋼應在鋼號最后加"A"，以區(qū)別于一般優(yōu)質(zhì)鋼。

　　重量計算

　　扁鋼:每米重量(公斤)=0.00785×厚度×邊寬

　　管材:每米重量(公斤)=0.02466×壁厚×(外徑-壁厚)

　　板材:每米重量(公斤)=0.785×厚度

　　圓鋼:每米重量(公斤)=0.00617×直徑×直徑(注:螺紋鋼和圓鋼相同)