40Cr机床齿轮热处理工艺

齿轮常用材料的选择及其热处理工艺分析

齿轮常用材料的选择及其热处理工艺分析介绍了齿轮常用材料及典型齿轮的热处理工艺，结合常用齿轮材料的性能特点，总结了齿轮材料选用原则及热处理工艺与提高其承载能力以及延长使用寿命之间的关系，旨在通过理论来指导实践。

标签：齿轮材料；热处理；性能；承载能力引言齿轮作为传动系统中应用非常广泛的零件，在工作时，所受应力往往是非常复杂的，一是需要承受齿轮齿根部的循环往复的弯曲应力，二还要考虑接触应力以及齿面之间的相互接触所带来的不良影响，同时具有较强的摩擦齿面，齿轮啮合时，它会吸收一定量的冲击载荷。

齿轮使用过程应避免齿面磨损太多，甚至以断齿、疲劳点蚀形式失效。

合适的热处理工艺能提高齿轮的耐磨性、承载能力和使用寿命，热处理后的齿轮具有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度（抗疲劳点蚀），齿面具有较高的硬度和耐磨性，齿轮心部具有足够的强度和韧性[1]。

齿轮材料的选择以及相关的热处理工艺无论是对于齿轮的质量，又或者是齿轮的使用性能都会产生很大的影响。

比较常用的热处理工艺包括：表面淬火、碳氮共渗、渗碳、渗氮、回火、正火等。

而对于齿轮材料的选择，锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等都是非常理想的选择。

1 齿轮材料及热处理工艺1.1 锻钢根据齿面的软硬程度，钢制齿轮包括软齿面齿轮和硬齿面齿轮，它们之间的分界线是布氏硬度为350HBS的时候，大于350HBS为硬齿面，反之则是软齿面。

1.1.1 软齿面齿轮软尺面齿轮，工艺路线：锻造毛坯→正火→粗车→调质、精加工。

常用材料；45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB等。

软齿面齿轮的特点：性能优良，齿面本身的硬度、强度都理想，齿心的韧性好；热处理后切齿精度可达8级；制造简单、经济、生产率高，对精度要求不高。

1.1.2 硬齿面齿轮（1）采用中碳钢时的加工工艺过程为：锻造毛坯→常化→粗切→调质→精切→高、中频淬火→低温回火→珩齿或研磨剂跑合、电火花跑合。

常用材料：45、40Cr、40CrNi。

齿轮热处理工艺【详尽版】

一、工作条件以及材料与热处理要求1.条件: 低速、轻载又不受冲击要求: HT200 HT250 HT300 去应力退火2.条件: 低速(＜1m/s)、轻载,如车床溜板齿轮等要求: 45 调质,HB200-2503.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮要求: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 调质,HB220-2504.条件: 低速、重载、无冲击,如机床主轴箱齿轮要求: 40Cr(42MnVB) 淬火中温回火HRC40-455.条件: 中速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴箱齿轮要求: 40Cr、40MnB、42MnVB 调质或正火,感应加热表面淬火,低温回火,时效,HRC50-556.条件: 中速、中载或低速、重载,如车床变速箱中的次要齿轮要求: 45 高频淬火,350-370℃回火,HRC40-45(无高频设备时,可采用快速加热齿面淬火)7.条件: 中速、重载要求: 40Cr、40MnB(40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA)淬火,中温回火,HRC45-50.8.条件: 高速、轻载或高速、中载,有冲击的小齿轮要求: 15、20、20Cr、20MnVB渗碳,淬火,低温回火,HRC56-62.38CrAl38CrMoAl 渗氮,渗氮深度0.5mm,HV9009.条件: 高速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴轮.要求: 40Cr、40MnB、(40MnVB)高频淬火,HRC50-55.10.条件: 高速、中载、有冲击、外形复杂和重要齿轮,如汽车变速箱齿轮(20CrMnTi淬透性较高,过热敏感性小,渗碳速度快,过渡层均匀,渗碳后直接淬火变形较小,正火后切削加工性良好,低温冲击韧性也较好)要求: 20Cr、20Mn2B、20MnVB渗碳,淬火,低温回火或渗碳后高频淬火,HRC56-62.18CrMnTi、20CrMnTi(锻造→正火→加工齿轮→局部镀同→渗碳、预冷淬火、低温回火→磨齿→喷丸)渗碳层深度1.2-1.6mm,齿轮硬度HRC58-60,心部硬度HRC25-35.表面:回火马氏体+残余奥氏体+碳化物.中心:索氏体+细珠光体11.条件: 高速、重载、有冲击、模数＜5要求: 20Cr、20Mn2B 渗碳、淬火、低温回火,HRG56-62.12.条件: 高速、重载、或中载、模数＞6,要求高强度、高耐磨性,如立车重要螺旋锥齿轮要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 渗碳、淬火、低温回火,HRC56-6213.条件: 高速、重载、有冲击、外形复杂的重要齿轮,如高速柴油机、重型载重汽车,航空发动机等设备上的齿轮.要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(锻造→退火→粗加工→去应力→半精加工→渗碳→退火软化→淬火→冷处理→低温回火→精磨)渗碳层深度1.2-1.5mm,HRC59-62.14.条件: 载荷不高的大齿轮,如大型龙门刨齿轮要求: 50Mn2、50、65Mn 淬火,空冷,HB≤24115.条件: 低速、载荷不大,精密传动齿轮.要求: 35CrMO 淬火,低温回火,HRC45-5016.条件: 精密传动、有一定耐磨性大齿轮.要求: 35CrMo 调质,HB255-302.17.条件: 要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化18.条件: 要求高耐磨性的鼓风机齿轮.要求: 45 调质,尿素盐浴软氮化.19.条件: 要求耐、保持间隙精度的25L油泵齿轮。

40Cr热处理

40Cr调质以后的硬度大概在HRC32-36之间,也就是说大概HB330-380之间.40Cr--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淬火工艺40Cr淬火850℃,油冷；回火520℃,水冷、油冷。

40Cr概况淬火硬度为HRC52-60，火焰淬火能达到HRC48-55。

氮化处理40Cr属于可氮化钢，其所含元素有利于氮化。

40Cr经氮化处理后可获得较高的概况硬度，40Cr调质后氮化处理硬度最高能达到HRA72~78，即HRC43~55。

氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨。

由于氮化层薄，而且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能和氮化层质量。

软氮化是活性氮化,现在比较经常使用的是气体氮化.特性中碳调制钢，冷镦模具钢。

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、塑性和耐磨性。

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℃进行回火，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，火焰淬火等概况硬化处理等。

用途这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等；经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面上实体厚度在25mm以下的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等；经调质并高频概况淬火后用于制造具有高的概况硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、螺钉、螺帽、进气阀等。

40Cr性能参数

40Cr标准:GB/T3077-199940Cr 材料性能40Cr是一种最常用的合金调质钢。

用于较重要的调质零件，如在交变载荷下工作的零件，中等转速和中等截面的零件；经调质并高频表面淬火后可用于耐磨性和载荷包较高而无很大冲击的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、连杆螺钉等。

标准：GB/T 3077-1999化学成份：碳 C ：0.37～0.44硅Si：0.17～0.37锰Mn：0.50～0.80硫S ：允许残余含量≤0.030磷P ：允许残余含量≤0.030铬Cr：0.80～1.10镍Ni：允许残余含量≤0.030铜Cu：允许残余含量≤0.030力学性能：抗拉强度σb (MPa)：≥980(100)屈服强度σs (MPa)：≥785(80)伸长率δ5 (％)：≥9断面收缩率ψ (％)：≥45冲击功Akv (J)：≥47冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥59(6)硬度：≤207HB试样尺寸：试样毛坯尺寸为25mm参考对应钢号：我国GB的标准钢号是40Cr、德国DIN标准材料编号1.17035/1.7045、德国DIN标准钢号41Cr4/42Gr4、英国EN标准钢号18、英国BS标准钢号41Cr4、法国AFNOR标准钢号42C4、法国NF标准钢号38Cr4/41Cr4、意大利UNI标准钢号41Cr4、比利时NBN标准钢号42Cr4、瑞典SS标准钢号2245、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、日本JIS标准钢号SCr440(H)/SCr440、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、国际标准化组织ISO标准钢号41Cr4。

临界点温度（近似值）Acm=780℃正火规范：温度850~870℃，硬度179~229HBS。

冷压毛坯软化处理规范：温度740~760℃，保温时间4~6h，再以5~10℃/h的冷速，降温到≤600℃，出炉空冷。

处理前硬度≤217HBS，软化后硬度≤163HBS。

关于40Cr的热处理工艺

40Cr热处理制定40Cr钢退火、正火、淬火、回火、调质热处理工艺，测定在各种热处理情况下试样的硬度和冲击韧性，并进行材料的金相组织分析，得出了40Cr钢调质处理具有良好综合性能的结论。

1 40Cr材料简介1．1 40Cr的化学成分及临界温度40Cr的化学成分及临界温度见表1。

表1 40Cr的化学成分及临界温度化学成分临界温度C Mn Si l C Ac Ac0 A A 00．37～0．45 O．5～O．8 。

．2～。

．4I。

．8。

～1．1。

743 800 693 73O1．2 4OCr的性质从铁碳合金相图来看，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。

2 40Cr热处理工艺特性介绍2．1 预备热处理调质钢经热加工后，必须经过预备热处理来降低硬度，便于切削加工，消除热加工时造成的组织缺陷，细化晶粒，改善组织，为最终热处理做好准备。

对于40Cr钢而言，可进行正火或退火处理。

2．2 最终热处理调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。

一般可以采用较慢的冷却速度淬火，可以用油淬以避免热处理缺陷。

当强度较高时，采用较低的回火温度，反之选用较高的回火温度。

3 40Cr热处理工艺的制定按上述知识，对40Cr钢分别采用退火、正火、淬火、不同的回火温度情况下的热处理，测定不同情况下试样的硬度与冲击韧性值。

3．1 退火工艺的制定图1为退火及正火工艺曲线图。

加热温度：A 。

+(3O～50) C，由此确定加热温度为850 C；保温时间：120min；冷却方式：随炉冷却。

t／mirl图1 退火及正火工艺曲线图3．2 正火工艺的制定加热温度：Ac。

+ (30~50)C，由此确定加热温度为850 C；保温时间：120min；冷却方式：空冷。

3．3 淬火工艺的制定图2为淬火工艺曲线图。

40cr齿轮轴热处理工艺参数

40cr是什么齿轮材料（40cr做齿轮的热处理）40cr是什么材料40cr是国标合金的结构钢。

抗拉强度、屈服强度及淬透性均比40号钢高，但焊接性有限，有形成裂纹的倾向。

具有最佳的综合力学性能。

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、塑性和耐磨性。

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℃进行回火，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钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等。

此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。

40Cr焊接：40Cr焊接前注意预热，以防止因基体散热，造成焊缝内部激冷淬裂。

焊接后调质前最好加一遍正火。

40cr是什么材料 40cr的特性以及用途的介绍40cr是一种钢材，一种在我国的工业生产中国使用量巨大的钢材，这种钢材的综合性能都是极佳的，在低温环境的时候，40cr的韧性是很好的，很多的生产活动以及产品的制作都是需要40cr的，还有就是40cr和其他的材料的衔接的性能也是比较的好的，所以很适合用来制作模具。

下面小编就来给大家介绍一下40cr 是什么材料，以及40cr的特性和用途是什么。

40cr是什么材料40Cr是我国GB的标准钢号，40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。

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于氰化和高频淬火处理。

切削性能较好，当硬度为174～229HB 时，相对切削加工性为60%。

40Cr机床齿轮热处理工艺

40Cr机床齿轮热处理工艺目录1.毕业设计任务书--------------------------------------------------------------42.毕业设计说明书--------------------------------------------------------------4 1 概述-----------------------------------------------------------------------------4 1.1 齿轮的工作条件分析-----------------------------------------------------4 1.2 齿轮的选材要求-----------------------------------------------------------41.3齿轮的材料选择-------------------------------------------------------------62 热处理工艺--------------------------------------------------------------------6 2.1 齿轮钢常用热处理工艺---------------------------------------------------6 2.2 齿轮材料的主要热处理特性----------------------------------------------6 3热处理工艺的设计-------------------------------------------------------------7 3.1 热处理变形---------------------------------------------------------------7 3.2 淬火变形的原因分析---------------------------------------------------73.3 最终热处理工艺-----------------------------------------------------------84 40cr介绍----------------------------------------------------------------------8 4.1 40cr特性及用途----------------------------------------------------------8 4.2 热处理工艺---------------------------------------------------------------9 4.3 40Cr的化学成分及临界温度--------------------------------------------94.4 40Cr的性质--------------------------------------------------------------95 40Cr热处理工艺特性介绍---------------------------------------------------95.1 预备热处理--------------------------------------------------------------95.2 最终热处理--------------------------------------------------------------96 热处理工艺的制定----------------------------------------------------------10 6.1 退火工艺的制定---------------------------------------------------------10 6.2 正火工艺的制定---------------------------------------------------------10 6.3 淬火工艺的制定---------------------------------------------------------106.4 回火工艺的制定---------------------------------------------------------117 40Cr热处理冲击韧性与硬度-----------------------------------------------128 40Cr热处理金相组织分析--------------------------------------------------13 8.1 正火热处理---------------------------------------------------------------138.2 调质处理------------------------------------------------------------------139 机床齿轮---------------------------------------------------------------------1410 变速箱齿轮---------------------------------------------------------------16 10.1 齿轮热处理概---------------------------------------------------------17 10.2 40Cr齿轮热处理工艺设计--------------------------------------------18 10.3 40Cr齿轮的热处理工艺设计------------------------------------------19 10.4 40Cr的正火工艺理论基础、原则-----------------------------------20 10.5 40Cr的气体渗碳工艺理论基础、原则--------------------------------2010.6 40Cr齿轮热处理常见缺陷的预防及补救方法----------------------223.毕业设计总结-----------------------------------------------------------------254.参考文献----------------------------------------------------------------------2740Cr机床齿轮热处理工艺设计摘要：本文通过制定40Cr钢退火、正火、淬火、回火、调质热处理工艺，测定在各种热处理情况下试样的硬度和冲击韧性，并进行材料的金相组织分析，确定40Cr机床齿轮的最终性能；运用了一套完整的热处理工艺；设计出了符合标准要求的40Cr机床齿轮。

40Cr性能参数-40cr物理性能参数(教学应用)

40Cr氮化处理40Cr属于可氮化钢，其所含元素有利于氮化。

40Cr经氮化处理后可获得较高的表面硬度，40Cr调质后氮化处理硬度最高能达到HRA72~78，即HRC43~55。

氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨。

由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能和氮化层质量。

软氮化是活性氮化,现在比较常用的是气体氮化.40Cr标准:GB/T3077-199940Cr 材料性能40Cr是一种最常用的合金调质钢。

用于较重要的调质零件，如在交变载荷下工作的零件，中等转速和中等截面的零件；经调质并高频表面淬火后可用于耐磨性和载荷包较高而无很大冲击的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、连杆螺钉等。

标准：GB/T 3077-1999化学成份：碳 C ：0.37～0.44硅Si：0.17～0.37锰Mn：0.50～0.80硫S ：允许残余含量≤0.030磷P ：允许残余含量≤0.030铬Cr：0.80～1.10镍Ni：允许残余含量≤0.030铜Cu：允许残余含量≤0.030力学性能：抗拉强度σb (MPa)：≥980(100)屈服强度σs (MPa)：≥785(80)伸长率δ5 (％)：≥9断面收缩率ψ (％)：≥45冲击功Akv (J)：≥47冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥59(6)硬度：≤207HB试样尺寸：试样毛坯尺寸为25mm参考对应钢号：我国GB的标准钢号是40Cr、德国DIN标准材料编号1.17035/1.7045、德国DIN标准钢号41Cr4/42Gr4、英国EN标准钢号18、英国BS标准钢号41Cr4、法国AFNOR标准钢号42C4、法国NF标准钢号38Cr4/41Cr4、意大利UNI标准钢号41Cr4、比利时NBN标准钢号42Cr4、瑞典SS标准钢号2245、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、日本JIS标准钢号SCr440(H)/SCr440、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、国际标准化组织ISO标准钢号41Cr4。

40Cr热处理工艺

40Cr热处理工艺制定40Cr钢退火、正火、淬火、回火、调质热处理工艺，测定在各种热处理情况下试样的硬度和冲击韧性，并进行材料的金相组织分析，得出了40Cr钢调质处理具有良好综合性能的结论。

1 40Cr材料简介1．1 40Cr的化学成分及临界温度40Cr的化学成分及临界温度见表1。

表1 40Cr的化学成分及临界温度化学成分临界温度C Mn Si l C Ac Ac0 A A 00．37～0．45 O．5～O．8 。

．2～。

．4I。

．8。

～1．1。

743 800 693 73O1．2 4OCr的性质从铁碳合金相图来看，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。

2 40Cr热处理工艺特性介绍2．1 预备热处理调质钢经热加工后，必须经过预备热处理来降低硬度，便于切削加工，消除热加工时造成的组织缺陷，细化晶粒，改善组织，为最终热处理做好准备。

对于40Cr钢而言，可进行正火或退火处理。

2．2 最终热处理调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。

一般可以采用较慢的冷却速度淬火，可以用油淬以避免热处理缺陷。

当强度较高时，采用较低的回火温度，反之选用较高的回火温度。

3 40Cr热处理工艺的制定按上述知识，对40Cr钢分别采用退火、正火、淬火、不同的回火温度情况下的热处理，测定不同情况下试样的硬度与冲击韧性值。

3．1 退火工艺的制定图1为退火及正火工艺曲线图。

加热温度：A 。

+(3O～50) C，由此确定加热温度为850 C；保温时间：120min；冷却方式：随炉冷却。

t／mirl图1 退火及正火工艺曲线图3．2 正火工艺的制定加热温度：Ac。

+ (30~50)C，由此确定加热温度为850 C；保温时间：120min；冷却方式：空冷。

毕业设计(论文)-40cr钢机床齿轮的热处理工艺设计[管理资料]

攀枝花学院学生课程设计（论文）题目：40Cr钢机床齿轮的热处理工艺设计学生姓名： X X X学号： 201111102XXX 所在院(系)：材料工程学院专业： 20XX级材料成型及控制工程班级： 20XX材料成型及控制工程1班指导教师： X X X 职称：讲师2012年12月28日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书注：任务书由指导教师填写。

课程设计（论文）指导教师成绩评定表摘要本课设计了40Cr钢机床齿轮的热处理工艺设计。

主要的工艺过程包括锻造、预备热处理（正火）、淬火+高温回火等过程。

通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。

40Cr为中碳合金钢，预备热处理是正火，正火的加热温度通常为Ac3以上30～50℃,而对于中碳合金钢的正火温度通常为Ac3以上50～100℃，热温度范围为850～900℃，选870℃。

主要目的是为了获得一定的硬度，便于钢坯的切削加工，为调质做好组织准备。

最终热处理为淬火+高温回火，淬火温度要求T=Ac3+30~50（℃）可得，淬火温度T=830~850（℃），选850℃，采用油冷的冷却方式；回火温度为520℃。

通过调质处理，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织，使齿面有足够的硬度和耐磨性，芯部有一定的强度和韧性。

关键词：40Cr钢，正火，高温回火，机床齿轮目录摘要 (1)1、设计任务 (3) (3) (3)2、设计方案 (4)机床齿轮的分析 (4) (4) (4) (4) (5)3、设计说明 (6) (6) (6) (7) (7)+高温回火热处理工艺 (8) (10)4、质量检验及标准 (11)5、分析与讨论 (12)6、结束语 (15)7、热处理工艺卡片及参考文献 (16)1 设计任务40Cr钢机床齿轮的热处理工艺设计齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。

齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。

40Cr性能参数-40cr物理性能参数

40Cr标准:GB/T3077-199940Cr 材料性能40Cr是一种最常用的合金调质钢。

用于较重要的调质零件，如在交变载荷下工作的零件，中等转速和中等截面的零件；经调质并高频表面淬火后可用于耐磨性和载荷包较高而无很大冲击的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、连杆螺钉等。

标准：GB/T 3077-1999化学成份：碳 C ：0.37～0.44硅 Si：0.17～0.37锰 Mn：0.50～0.80硫 S ：允许残余含量≤0.030磷 P ：允许残余含量≤0.030铬 Cr：0.80～1.10镍 Ni：允许残余含量≤0.030铜 Cu：允许残余含量≤0.030力学性能：抗拉强度σb (MPa)：≥980(100)屈服强度σs (MPa)：≥785(80)伸长率δ5 (％)：≥9断面收缩率ψ (％)：≥45冲击功 Akv (J)：≥47冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥59(6)硬度：≤207HB试样尺寸：试样毛坯尺寸为25mm参考对应钢号：我国GB的标准钢号是40Cr、德国DIN标准材料编号1.17035/1.7045、德国DIN 标准钢号41Cr4/42Gr4、英国EN标准钢号18、英国BS标准钢号41Cr4、法国AFNOR标准钢号42C4、法国NF标准钢号38Cr4/41Cr4、意大利UNI标准钢号41Cr4、比利时NBN标准钢号42Cr4、瑞典SS 标准钢号2245、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、日本JIS标准钢号SCr440(H)/SCr440、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、国际标准化组织ISO标准钢号41Cr4。

临界点温度（近似值）Acm=780℃正火规范：温度850~870℃，硬度179~229HBS。

冷压毛坯软化处理规范：温度740~760℃，保温时间4~6h，再以5~10℃/h的冷速，降温到≤600℃，出炉空冷。

处理前硬度≤217HBS，软化后硬度≤163HBS。

40Cr机床齿轮热处理工艺设计.

辽宁工业大学材料工艺学课程设计（论文）题目：40Cr机床齿轮热处理工艺设计院（系）：光伏学院专业班级：材料111学号：111802016学生姓名：杨天宇指导教师赵荣达起止时间：2012-7-2~2012-7-12课程设计（论文）任务及评语前言现代工业的飞速发展对机械零部件及热处理对锻造机械加工的顺利进行和保证加工效果起着重要作用，而且在改善或消除加工后缺陷，提高工件的使用寿命等方面起着重要作用。

为获得理想的组织与性能，保证零件在生产过程中的质量稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点﹑要求和技术条件，认真分析产品在使用过程中的受力状况和可能失效形式，正确选择材料；再根据生产规模﹑现场条件﹑热处理设备提出几种可行的热处理方案。

由于块规在使用过程中易磨损和碰撞，另外块规本身尺寸精确，因此要求块规具有高的硬度，高的耐磨性和高的尺寸稳定性以及一定的韧性。

但块规没有单独专用的钢种，为了满足上述性能要求，块规选用，低合金工具钢（40Cr）。

40Cr机床齿轮规采用淬火及低温回火热处理工艺，其组织是回火马氏体和残余奥氏体，并残存一定的淬火应力。

这种组织状态在长期放置和使用过程中，将发生变化，从而使块规的尺寸也发生变化，对于高精度的块规，这种变化是不允许的。

尺寸变化的原因主要是残余奥氏体转变为马氏体使尺寸增大，以及残留应力在量具内部重新分布和消失所引起的组织变化。

为使40Cr机床齿轮规尺寸和形状稳定，确保其精度，对要求较高的精密的，淬火温度应低些。

同时在淬火后立即将其冷却到-80℃左右，甚至在液氮中进行冷处理，然后取出再进行正常回火。

为了进一步提高40Cr机床齿轮规尺寸稳定性，在精磨或研磨前，必须进行时效处理，进一步消除内应力，必要时，这种处理要重复多次[1]。

本设计是在课堂学习热处理知识后的探索和尝试，其内容讨论如何设计40Cr 机床齿轮规淬火回火时效热处理工艺技术，重点是制定合理的热处理规程，并按此设计40Cr机床齿轮规热处理工艺方法。

40Cr性能参数

40Cr标准:GB/T3077-199940Cr 材料性能40Cr是一种最常用的合金调质钢。

用于较重要的调质零件，如在交变载荷下工作的零件，中等转速和中等截面的零件；经调质并高频表面淬火后可用于耐磨性和载荷包较高而无很大冲击的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、连杆螺钉等。

标准：GB/T 3077-1999化学成份：碳 C ：0.37～0.44硅Si：0.17～0.37锰Mn：0.50～0.80硫S ：允许残余含量≤0.030磷P ：允许残余含量≤0.030铬Cr：0.80～1.10镍Ni：允许残余含量≤0.030铜Cu：允许残余含量≤0.030力学性能：抗拉强度σb (MPa)：≥980(100)屈服强度σs (MPa)：≥785(80)伸长率δ5 (％)：≥9断面收缩率ψ (％)：≥45冲击功Akv (J)：≥47冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥59(6)硬度：≤207HB试样尺寸：试样毛坯尺寸为25mm参考对应钢号：我国GB的标准钢号是40Cr、德国DIN标准材料编号1.17035/1.7045、德国DIN标准钢号41Cr4/42Gr4、英国EN标准钢号18、英国BS标准钢号41Cr4、法国AFNOR标准钢号42C4、法国NF标准钢号38Cr4/41Cr4、意大利UNI标准钢号41Cr4、比利时NBN标准钢号42Cr4、瑞典SS标准钢号2245、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、日本JIS标准钢号SCr440(H)/SCr440、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、国际标准化组织ISO标准钢号41Cr4。

临界点温度（近似值）Acm=780℃正火规范：温度850~870℃，硬度179~229HBS。

冷压毛坯软化处理规范：温度740~760℃，保温时间4~6h，再以5~10℃/h的冷速，降温到≤600℃，出炉空冷。

处理前硬度≤217HBS，软化后硬度≤163HBS。

浅谈40Cr钢热处理工艺及其组织性能

性的影响，处理后硬度为ＨＲＣ１８～ＨＲＣ２２。具体的去应力退火工艺参数见表４。
表４４０Ｃｒ钢去应力退火工艺参数
热处理项目加热温度（ ℃ ）保温时间（ｈ）冷却方式硬度（ＨＲＣ）
去应力退火４５０～５００
１～１．５
空冷
１８～２２
４结论
４０Ｃｒ钢电机轴经过正火、调质、去应力退火等热处理工艺处理后，优化了工件的内部组织，使其拥有了更为优良的综合机械性能和较好的切削加工性能，从而扩展了４０Ｃｒ钢的用途，降低了生产成本，提高了经济效益。
现以某厂的４０Ｃｒ钢电机轴为例，其加工工艺流程如下：锻坯 → 正火 → 粗机械加工 → 调质处理 → 去应力退火 → 精机械加工 → 成品。
此电机轴的热处理工艺技术要求如下：通过正火、调质、去应力退火等工艺后，硬度为ＨＲＣ１８～ＨＲＣ２２，下面对它的热处理工艺进行简要说明。
（ＳｈａｎｘｉＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔａｉｙｕａｎ０３０００９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒ４０Ｃｒｓｔｅｅｌ．Ｂｙａｓｅｒｉｅｓｏｆｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｓｕｃｈａｓｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇ，ｑｕｅｎｃｉｎｇａｎｄｔｅｍｐｅｒｉｎｇ，ｓｔｒｅｓｓｒｅｌｉｅｆａｎｎｅａｌｉｎｇ，ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ４０Ｃｒｓｔｅｅｌｃｏｕｌｄｂｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ；４０Ｃｒｓｔｅｅｌ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ

钢和40cr钢调质的热处理工艺

45钢和40Cr钢调质的热处理工艺调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。

调质钢有碳素调质钢和合金调质钢二大类，不管是碳钢还是合金钢，其含碳量控制比较严格。

如果含碳量过高，调质后工件的强度虽高，但韧性不够，如含碳量过低，韧性提高而强度不足。

为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。

调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。

通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。

小型工厂不可能每炉搞金相分析，一般只作硬度测试，这就是说，淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查。

工件调质处理的操作，必须严格按工艺文件执行，我们只是对操作过程中如何实施工艺提些看法。

1、45钢的调质45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。

它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。

45钢淬火温度在A3+(30~50) ℃，在实际操作中，一般是取上限的。

偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。

为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。

如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。

不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。

但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。

我们认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长1/5。

因为45钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。

工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。

因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。

由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。

另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。

40Cr热处理

40Cr调质以后的硬度大概在HRC32-36之间,也就是说大概HB330-380之间.40Cr--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淬火工艺40Cr淬火850℃,油冷；回火520℃,水冷、油冷。

40Cr表面淬火硬度为HRC52-60，火焰淬火能达到HRC48-55。

氮化处理40Cr属于可氮化钢，其所含元素有利于氮化。

40Cr经氮化处理后可获得较高的表面硬度，40Cr调质后氮化处理硬度最高能达到HRA72~78，即HRC43~55。

氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨。

由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能和氮化层质量。

软氮化是活性氮化,现在比较常用的是气体氮化.特性用途这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等；经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面上实体厚度在25mm以下的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等；经调质并高频表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、螺钉、螺帽、进气阀等。

此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。

【供货状态及硬度】退火态，硬度≤207HBS。

40cr轴类零件轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。

它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。

热处理工艺

齿轮热处理工艺一、工作条件以及材料与热处理要求1.条件: 低速、轻载又不受冲击要求: HT200 HT250 HT300 去应力退火2.条件: 低速(＜1m/s)、轻载,如车床溜板齿轮等要求: 45 调质,HB200-2503.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮要求: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 调质,HB220-250 Y4.条件: 低速、重载、无冲击,如机床主轴箱齿轮要求: 40Cr(42MnVB) 淬火中温回火 HRC40-455.条件: 中速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴箱齿轮要求: 40Cr、40MnB、42MnVB 调质或正火,感应加热表面淬火,低温回火,时效,HRC50-556.条件: 中速、中载或低速、重载,如车床变速箱中的次要齿轮要求: 45 高频淬火,350-370℃回火,HRC40-45(无高频设备时,可采用快速加热齿面淬火)7.条件: 中速、重载要求: 40Cr、40MnB(40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA)淬火,中温回火,HRC45-50.8.条件: 高速、轻载或高速、中载,有冲击的小齿轮要求: 15、20、20Cr、20MnVB渗碳,淬火,低温回火,HRC56-62.38CrAl 38CrMoAl 渗氮,渗氮深度0.5mm,HV9009.条件: 高速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴轮.要求: 40Cr、40MnB、(40MnVB)高频淬火,HRC50-55.10.条件: 高速、中载、有冲击、外形复杂和重要齿轮,如汽车变速箱齿轮(20CrMnTi淬透性较高,过热敏感性小,渗碳速度快,过渡层均匀,渗碳后直接淬火变形较小,正火后切削加工性良好,低温冲击韧性也较好) 要求: 20Cr、20Mn2B、20MnVB渗碳,淬火,低温回火或渗碳后高频淬火,HRC56-62.18CrMnTi、20CrMnTi(锻造→正火→加工齿轮→局部镀同→渗碳、预冷淬火、低温回火→磨齿→喷丸)渗碳层深度1.2-1.6mm,齿轮硬度HRC58-60,心部硬度HRC25-35.表面:回火马氏体+残余奥氏体+碳化物.中心:索氏体+细珠光体11.条件: 高速、重载、有冲击、模数要求: 20Cr、20Mn2B 渗碳、淬火、低温回火,HRG56-62.12.条件: 高速、重载、或中载、模数＞6,要求高强度、高耐磨性,如立车重要螺旋锥齿轮要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 渗碳、淬火、低温回火,HRC56-6213.条件: 高速、重载、有冲击、外形复杂的重要齿轮,如高速柴油机、重型载重汽车,航空发动机等设备上的齿轮.要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(锻造→退火→粗加工→去应力→半精加工→渗碳→退火软化→淬火→冷处理→低温回火→精磨)渗碳层深度1.2-1.5mm,HRC59-62.14.条件: 载荷不高的大齿轮,如大型龙门刨齿轮要求: 50Mn2、50、65Mn 淬火,空冷,15.条件: 低速、载荷不大,精密传动齿轮.要求: 35CrMO 淬火,低温回火,HRC45-5016.条件: 精密传动、有一定耐磨性大齿轮.要求: 35CrMo 调质,HB255-302.17.条件: 要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化18.条件: 要求高耐磨性的鼓风机齿轮.要求: 45 调质,尿素盐浴软氮化.19.条件: 要求耐、保持间隙精度的25L油泵齿轮。

40Cr性能参数

40Cr氮化处理40Cr属于可氮化钢，其所含元素有利于氮化。

40Cr经氮化处理后可获得较高的表面硬度，40Cr调质后氮化处理硬度最高能达到HRA72~78，即HRC43~55。

氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨。

由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能和氮化层质量。

软氮化是活性氮化,现在比较常用的是气体氮化.40Cr标准:GB/T3077-199940Cr 材料性能40Cr是一种最常用的合金调质钢。

用于较重要的调质零件，如在交变载荷下工作的零件，中等转速和中等截面的零件；经调质并高频表面淬火后可用于耐磨性和载荷包较高而无很大冲击的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、连杆螺钉等。

标准：GB/T 3077-1999化学成份：碳 C ：0.37～0.44硅Si：0.17～0.37锰Mn：0.50～0.80硫S ：允许残余含量≤0.030磷P ：允许残余含量≤0.030铬Cr：0.80～1.10镍Ni：允许残余含量≤0.030铜Cu：允许残余含量≤0.030力学性能：抗拉强度σb (MPa)：≥980(100)屈服强度σs (MPa)：≥785(80)伸长率δ5 (％)：≥9断面收缩率ψ (％)：≥45冲击功Akv (J)：≥47冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥59(6)硬度：≤207HB试样尺寸：试样毛坯尺寸为25mm参考对应钢号：我国GB的标准钢号是40Cr、德国DIN标准材料编号1.17035/1.7045、德国DIN标准钢号41Cr4/42Gr4、英国EN标准钢号18、英国BS标准钢号41Cr4、法国AFNOR标准钢号42C4、法国NF标准钢号38Cr4/41Cr4、意大利UNI标准钢号41Cr4、比利时NBN标准钢号42Cr4、瑞典SS标准钢号2245、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、日本JIS标准钢号SCr440(H)/SCr440、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、国际标准化组织ISO标准钢号41Cr4。