40Cr合金鋼

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40Cr合金鋼性能

40cr合金鋼，是我國(guó)我國(guó)GB的標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)。40cr合金鋼是機(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。40cr合金鋼除調(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HB174～229時(shí)，相對(duì)切削加工性為60%。40cr合金鋼適于制作中型塑料模具。

中文名 40cr合金鋼 外文名 40cr alloy stee 試樣毛坯尺寸 25 臨界點(diǎn)溫度 Acm=780℃ 正火規(guī)范 溫度850~870℃

概述

40cr合金鋼是我國(guó)我國(guó)GB的標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)，40cr合金鋼是機(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。40cr合金鋼除調(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HB174～229時(shí)，相對(duì)切削加工性為60%。40cr合金鋼適于制作中型塑料模具。

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；冷卻劑：水、油 抗拉強(qiáng)度（σb/MPa）：≧980 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（HBS100/3000）（退火或高溫回火狀態(tài)）：≦207

參考對(duì)應(yīng)鋼號(hào)

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)1.17035/1.7045、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、美國(guó)AISI/SAE/ASTM標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)5140、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)41Cr4。

物理性能

臨界點(diǎn)溫度 （近似值） Acm=780℃

正火規(guī)范 溫度850~870℃，硬度179~229HBS。

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≤217HBS，軟化后硬度≤163HBS。

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。

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。

特性

中碳調(diào)制鋼，冷鐓模具鋼。40cr合金鋼加工容易，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)組織球化，改進(jìn)硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在溫度550~570℃進(jìn)行回火，40cr合金鋼具有最佳的綜合力學(xué)性能。40cr合金鋼的淬透性高于45鋼，適合于高頻淬火，火焰淬火等表面硬化處理等。

用途

40cr合金鋼經(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(chē)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(xiāo)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≤207HBS。 40cr合金鋼彈性模數(shù):彈性模量E(20℃) /MPa 200000～211700 ，切變模量G(20℃) 80800

腐蝕損傷

40Cr合金圓鋼在各種環(huán)境條件下，因腐蝕而受到的損傷或破壞形態(tài)是多種多樣的。一些常見(jiàn)的腐蝕破壞形態(tài)：a)均勻腐蝕b)電偶腐蝕c)縫隙腐蝕d)孔蝕e)晶間腐蝕f)應(yīng)力腐蝕8)腐蝕疲勞h)氫鼓泡i)磨損腐蝕 [2]  。

  【1】均勻腐蝕——腐蝕均勻地分布在整個(gè)金屬表面。它屬于全面腐蝕的一種形式。

  【2】電偶腐蝕(雙金屬接觸腐蝕)——兩種不同的40Cr合金圓鋼在同一種電解質(zhì)溶液中發(fā)生電聯(lián)接(相互接觸或用導(dǎo)線聯(lián)接），電位較負(fù)(較活潑）的金屬更強(qiáng)烈地受到腐蝕，電位較正(較不活潑）的40Cr合金圓鋼或電子導(dǎo)體的腐蝕減緩。這種由于不同金屬的接觸并產(chǎn)生電流而引起的腐蝕稱為雙金屬接觸腐蝕或電偶腐蝕。例如當(dāng)用銅螺釘把兩塊鋼板聯(lián)接在一起時(shí)，螺釘周?chē)?/span>40Cr合金圓鋼比其它部位的鋼板腐蝕嚴(yán)重得多。

  防護(hù)措施：力求避免異40Cr合金圓鋼相接觸；在異40Cr合金圓鋼接觸處要采取絕緣措施等。

  【3】縫隙腐蝕——40Cr合金圓鋼之間或金屬與非金屬之間，由于存在特定的狹小縫隙、縫隙限制了與腐蝕有關(guān)的物質(zhì)的擴(kuò)散，從而造成了縫隙內(nèi)的腐蝕，稱為縫隙腐蝕。該腐蝕與孔穴、搭接縫、墊片底面、沉積物、螺帽、鉚釘?shù)忍幋嬖谏倭坎灰琢鲃?dòng)的積液有關(guān)。

  防護(hù)措施：力求有較合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少各類縫隙；設(shè)計(jì)容器時(shí)要避免死角，便于排凈液體，力求使用不吸濕材料做墊片。

  【4】孔蝕——在40Cr合金圓鋼表面的局部區(qū)域產(chǎn)生向深處發(fā)展的小孔的腐蝕形態(tài)。孔蝕是對(duì)設(shè)備破壞性最大的腐蝕形態(tài)之一。

  通常容易受到孔蝕破壞的金屬有鋼鐵、不銹鋼、鈦、鋁、鎳等。

  一般來(lái)說(shuō)，提高40Cr合金圓鋼材料的純度和表面光潔度，除去介質(zhì)中的氧和氧化劑、提高介質(zhì)的流動(dòng)速度等，都利于減緩孔蝕的速度。

  【5】晶間腐蝕（晶界腐蝕)一一當(dāng)晶界（晶粒與晶粒之間）或其鄰近區(qū)域產(chǎn)生局部腐蝕，而晶粒的腐蝕相對(duì)很小時(shí)，這種局部腐蝕稱為晶間腐蝕。這種腐蝕常發(fā)生在不銹鋼、鋁銅合金、鎳合金等設(shè)備的焊口附近。

  【6】應(yīng)力腐蝕破裂一一40Cr合金圓鋼材料在固定的拉應(yīng)力和特定的腐蝕介質(zhì)的共同作用下所引起的破壞。其特征是應(yīng)力腐蝕裂紋的外觀為脆性機(jī)械斷裂。裂紋只發(fā)生在金屬的局部區(qū)域，由表及里發(fā)展，一般與作用力垂直。它的破壞常常是無(wú)先兆的，其發(fā)展速度可達(dá)孔蝕發(fā)展速度的數(shù)百萬(wàn)倍。造成設(shè)備滲漏，或受壓設(shè)備發(fā)生。是各種腐蝕形態(tài)中危害最大的一種。

  【7】腐蝕疲勞一一40Cr合金圓鋼材料在腐蝕介質(zhì)和循環(huán)應(yīng)力的聯(lián)合作用下引起的損壞。腐蝕疲勞的外觀特征是表面有短而粗的裂紋群，一般無(wú)分支，斷口大部分有腐蝕產(chǎn)物覆蓋，小部分呈粗糙的結(jié)晶狀脆性斷口。

  【8】氫鼓泡一一當(dāng)40Cr合金圓鋼表面由于腐蝕反應(yīng)或陰極保護(hù)而有氫析出時(shí)，它滲入40Cr合金圓鋼，使材料內(nèi)部產(chǎn)生鼓泡以致破壞。

  防護(hù)措施：減少材料中的缺陷以提高抗氫鼓泡能力；采用氫擴(kuò)散率低的合金，例如鎳鋼；除去介質(zhì)中的有害成分；使用緩蝕劑、涂料和襯里等。

  【9】磨損腐蝕一一腐蝕介質(zhì)及其與40Cr合金圓鋼表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的共同作用所引起的金屬的加速破壞或腐蝕。它有幾種特殊形式：

  (1)湍流腐蝕一一流動(dòng)的介質(zhì)在40Cr合金圓鋼設(shè)備的某些特定部位形成的湍流所引起的腐蝕。外觀特征為金屬表面呈凹槽和深谷狀波紋。凹糟和深谷內(nèi)表面光滑無(wú)腐蝕產(chǎn)物。例如管殼式熱交換器進(jìn)口附近，由管徑大轉(zhuǎn)到管徑小的過(guò)流區(qū)產(chǎn)生湍流腐蝕。

  (2)沖刷腐蝕——高速流體直接不斷地沖擊金屬表面所引起的腐蝕。例如在高速流體突然變向的彎管處發(fā)生這種腐蝕。

  (3)空泡腐蝕一一腐蝕介質(zhì)與40Cr合金圓鋼作高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在金屬表面局部區(qū)產(chǎn)生渦流；伴隨著氣泡的迅速形成和破滅不斷破壞表面膜而產(chǎn)生的腐蝕。例如泵葉輪上發(fā)生的腐蝕就是一例。

  (4)磨振腐蝕一一在受載的兩塊相互接觸的材料表面之間，由于摩擦、振動(dòng)和大氣的聯(lián)合作用所產(chǎn)生的腐蝕。這種腐蝕發(fā)生在各種機(jī)械及聯(lián)接件中，例如滾動(dòng)軸承、齒輪、螺栓聯(lián)接件及許多化工機(jī)械零件。

防護(hù)措施:選用耐磨耐蝕材料，在設(shè)備的造型上力求避免產(chǎn)生湍流、渦流，采用涂料和襯里，除去環(huán)境中的腐蝕物，用高韌性低粘度的油脂潤(rùn)滑接觸面等。