中碳合金鋼40Cr

　　40Cr是我國(guó)GB的標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)，40Cr鋼是機(jī)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(xué)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(shí)可淬透到Ф28～60mm,油淬時(shí)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(dāng)硬度為174～229HB時(shí)，相對(duì)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(biāo)準(zhǔn)GB/T 3077-2015 及GB/T 17107-1997、鋼板GB/T11251-2009及舞陽(yáng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

　　對(duì)應(yīng)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn):

　　JIS(日本): SCr440 ;

　　ASTM(美國(guó)): 5140;

　　ISO: 41Cr4.

　　化學(xué)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(xué)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(qiáng)度(σb/MPa)：≥810(實(shí)際硬度25HRC時(shí))

　　屈服點(diǎn)(σs/MPa)：≥785

　　斷后伸長(zhǎng)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(guó)GB的標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)是40Cr;

　　德國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)材料編號(hào)1.7035/1.7045、德國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)41Cr4/42Gr4;

　　英國(guó)EN標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)18、英國(guó)BS標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)41Cr4;

　　法國(guó)AFNOR標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)42C4、法國(guó)NF標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)38Cr4/41Cr4;

　　意大利UNI標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)41Cr4;

　　比利時(shí)NBN標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)42Cr4;

　　瑞典SS標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)2245;

　　美國(guó)AISI/SAE/ASTM標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)5140;

　　日本JIS標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)SCr440(H)/SCr440;

　　國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)41Cr4。

　　【臨界點(diǎn)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(shí)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(hù)擺動(dòng)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(gè)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(shuō)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(jià)格適中，加工容易，經(jīng)適當(dāng)?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(jìn)組織細(xì)化，接近平衡狀態(tài)，可改進(jìn)毛坯的切削性能。在溫度550~570℃進(jìn)行回火，該鋼具有最佳的綜合力學(xué)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(fù)荷及中等速度工作的機(jī)械零件，如汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)、后半軸以及機(jī)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(fù)荷、沖擊及中等速度工作的零件，如齒輪、主軸、油泵轉(zhuǎn)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(fù)荷、低沖擊及具有耐磨性、截面上實(shí)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(wú)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(jìn)氣閥等。

　　此外，這種鋼又適于制造進(jìn)行碳氮共滲處理的各種傳動(dòng)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(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來(lái)支承傳動(dòng)零 部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)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(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)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(zhǎng)徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長(zhǎng)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(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)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(xiàng)：

　　(一).尺寸精度.

　　起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對(duì)其尺寸精度要求較高(IT5～I(xiàn)T7)。裝配傳動(dòng)件的軸頸尺寸精度一般要求較低(IT6～I(xiàn)T9)。

　　(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(yīng)將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對(duì)精度要求較高的內(nèi)外圓表面，應(yīng)在圖紙上標(biāo)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(jī)械中的位置和功用決定的。通常應(yīng)保證裝配傳動(dòng)件的軸頸對(duì)支承軸頸的同軸度要求，否則會(huì)影響傳動(dòng)件(齒輪等)的傳動(dòng)精度，并產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對(duì)支承軸頸的徑向跳動(dòng)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(dòng)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(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對(duì)于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主;而對(duì)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(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)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(shí)采用模鍛。

　　(二).軸類零件的材料

　　軸類零件應(yīng)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(qiáng)度、韌性和耐磨性。

　　40Cr是軸類零件的常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過(guò)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(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)45～52HRC。

　　40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)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(jī)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(dá)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(jī)床的主軸(例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)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(jī)械制造，這種鋼的機(jī)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(jī)械性能，常將40Cr調(diào)質(zhì)后進(jìn)行表面高頻淬火處理，硬度可達(dá)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(dá)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(dá)到72~78HRA，心部硬度達(dá)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(yīng)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(qiáng)度的心部組織，所以要先進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機(jī)械性能和氮化層質(zhì)量。

　　焊接

　　40Cr焊接前注意預(yù)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(jié)晶時(shí)易偏析，對(duì)結(jié)晶裂紋(一種熱裂紋)比較敏感，焊接時(shí)容易在弧坑和焊縫中凹下的部分開裂。含碳量較高，快冷時(shí)易得到對(duì)冷裂紋很敏感的淬硬組織(馬氏體組織)。過(guò)熱區(qū)在冷速較大時(shí)，很容易形成硬脆的高碳馬氏體而使過(guò)熱區(qū)脆化。

　　焊接工藝要點(diǎn)：

　　1、一般在退火(正火)狀態(tài)下進(jìn)行焊接。

　　2、焊接方法不受限制

　　3、用較大線能量，適當(dāng)提高預(yù)熱溫度，一般預(yù)熱溫度及層間溫度可控制在250～300℃之間。

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

　　5、焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。若及時(shí)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理有困難，可進(jìn)行中間退火或在高于預(yù)熱的溫度下保溫一段時(shí)間，以排除擴(kuò)散氫并軟化組織。 對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊縫較多的產(chǎn)品，可在焊完一定數(shù)量的焊縫后，進(jìn)行一次中間退火。

　　生鐵屑保護(hù)擺動(dòng)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(gè)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(yīng)在合同中注明。

　　表示方法

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

　?、阡撝兄饕辖鹪?，除個(gè)別微合金元素外，一般以百分之幾表示。當(dāng)平均合金含量<1.5%時(shí)，鋼號(hào)中一般只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)明含量，但在特殊情況下易致混淆者，在元素符號(hào)后亦可標(biāo)以數(shù)字"1"，例如鋼號(hào)"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(dāng)合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……時(shí)，在元素符號(hào)后面應(yīng)標(biāo)明含量，可相應(yīng)表示為2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。

　?、垆撝械拟CV、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(yīng)在鋼號(hào)中標(biāo)出。例如20MnVB鋼中。釩為0.07-0.12%，硼為0.001-0.005%。

　?、芨呒?jí)優(yōu)質(zhì)鋼應(yīng)在鋼號(hào)最后加"A"，以區(qū)別于一般優(yōu)質(zhì)鋼。

　　重量計(jì)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)