40Cr合金鋼
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40Cr合金鋼性能
40cr合金鋼，是我國我國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合金鋼是我國我國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GB的標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)是40Cr、德國DIN標(biāo)準(zhǔn)材料編號(hào)1.17035/1.7045、德國DIN標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)41Cr4/42Gr4、英國EN標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)18、英國BS標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)41Cr4、法國AFNOR標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)42C4、法國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AISI/SAE/ASTM標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)5140、國際標(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≤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)，螺釘周圍的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)?？孜g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。
一般來說，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。它的破壞常常是無先兆的，其發(fā)展速度可達(dá)孔蝕發(fā)展速度的數(shù)百萬倍。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。
