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35CrMo,42CrMo等Cr-Mo系钢的热处理

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在铬钢中加入少量的钼(w(Mo)=0.15%~0.25%),可明显提高钢的淬透性,调质后综合力学性能较高,没有回火脆性,在高温下有高的蠕变极限和持久极限,可长期在500℃下工作。低温冲击韧度值也高,有较低的冷脆性转化温度。油淬火的临界直径达40~60mm。用来制造各种轴、高强度紧固件和大锻件齿轮等。

    由于钼对钢由奥氏体分解为珠光体的转变有强烈的抑制作用,所以等温转变图中的珠光体开始转变曲线向右移,对先共析相A-F的转变速度也有抑制作用。但钼对调质钢的贝氏体转变微不足道,故等温转变图中贝氏体开始转变曲线靠近左边。生产中,35CrMo钢和42CrMo钢锻后利用等温退火得到铁素件和珠光体组织便于切削加工。若用正火,在空气中得到大量贝氏体组织,切削加工很困难。图3-5a和图3-5b是35CrMo钢的等温冷却转变图和连续冷却转变图。

    图3-5    35CrMo钢等温转变图和连续冷却转变图

    a) 35CrMo钢等温转变曲线  b)35 CrMo钢连续冷却转变曲线

    35CrMo钢的临界温度是:Ac1为755℃,Ac3为800℃,Ar1为695℃,Ar3为750℃,Ms为370℃。

    42CrMo钢的临界温度是:Ac1为730℃,AC3为780℃,Ms为310℃。

    35CrMo钢和42CrMo钢的热处理工艺参数见表3-12。

    表3-12    35CrMo钢和42CrMo钢的热处理工艺参数

    注:保温时间系数需根据炉的炉型、尺寸及装炉量而定。该表中的淬火温度是在盐浴炉中加热测试的。

    35CrMo钢大锻件热处理后的力学性能见表3-13。

    表3-13    35CrMo钢大锻件热处理后的力学性能

    35CrMo钢的低温冲击韧度见表3-14。

    表3-14    35CrMo钢的低温冲击韧度

    35CrMo钢不同温度下的蠕变极限见表3-15。

    表3-15    35CrMo钢不同温度下的蠕变极限

    注:880℃油淬,650℃回火,常用于低于480℃的螺栓,低于510℃的螺母。

    42CrMo钢不同截面调质后的力学性能见表3-16。

    42CrMo钢的低温冲击韧度见表3-17。

    表3-16    42CrMo钢不同截面调质后的力学性能

    表3-17    42CrMo钢的低温冲击韧度

    注:830℃油淬,580℃回火,常温抗拉强度σb=1080MPa。

    38CrMoAlA钢是氮化钢,但必须先调质后才能渗氮。在铬钼钢中加入质量分数为0.7%~1.10%的铝,可以形成特别稳定的铝的氮化物。该化合物硬度高,耐磨性好,在氮化层中氮化物弥散分布。高硬度的表面氮化层要求零件心部有较高的综合力学性能,支撑表面抗压,往往通过调质来实现。

    38CrMoAIA钢锻后进行退火或正火和高温回火,然后进行粗加工,粗加工后调质处理。退火温度在840~ 900℃,正火温度在930~ 970℃,高温回火温度在700~ 720℃。由于铝铁素体稳定性高,不易溶于奥氏体,所以淬火温度稍高,一般在930~ 960℃。保温时间也是普通合金钢的1.5倍,淬火温度偏低或保温时间过短时铁素体溶解不充分,淬火后出现大块状氮化物,该处渗氮浓度高,硬度高,脆性大,易剥落;当淬火温度过高时,除脱碳严重和晶粒粗大外,渗氮后会出现网状氮化物,常出现脆断。中小截面零件常用60~ 70℃油淬火,大件也可以用自来水、盐水及油冷却。常在600~ 680℃回火,保温2~4h以上。要增加去应力回火,以消除应力,减少氮化后变形。去应力回火温度比正常回火温度低20~ 30℃,保温3~10h以上。

    38CrMoAIA钢的等温转变图和连续冷却转变图如图3-6a和图3-6b所示。

104129781.jpg

图3-6    38CrMoAIA钢等温转变图和连续冷却转变图

    a) 38CrMoAlA钢的等温转变图  b)38 CrMoAlA钢连续冷却转变图

    化学成分    (质量分数)(%)    原始状态    正火+回火

    C    0.38    奥氏体化温度    930℃

    Si    0.42    奥氏体化时间    20min

    Mn    0.46    Ms    380℃

    Cr    1.38

    Mo    0.23

    Al    0.82

    C    0.38    奥氏体化温度    930℃

    Si    0.42    奥氏体化时间    20min

    Mn    0.46

    Cr    1.38

    Mo    0.23

    Al    0.82


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