40CrNi2Mo钢的热处理工艺设计

40CrNi2Mo钢的热处理工艺设计

一、选题简介、意义

40CrNi2Mo 钢是一种超高强度钢，较多应用于机械行业的重要部件，如齿轮、轴类零件。40CrNi2Mo 属于典型的镍铬钼系调制钢，是一种优质的合金钢，具有较高的强度、韧性，良好的淬透性以及抗过热的稳定性，在调质状态下，适于制造强度高、截面大的重要零件，如重型机械中直径较大的汽轮机轴、叶片、传动轴、曲轴等，是阶梯主轴的首选材料。阶梯轴属于主轴系统中的重要部件，对整个设备的可靠性和精度起着至关重要的作用。为了防止阶梯轴在旋转过程中造成表面的磨损，需要对主轴在加工时通过合理的热处理工艺，增加淬火操作，使主轴的金属材料具有更优异的硬度，提高机床的加工精度的稳定性。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

1、研究内容

毕业设计题目是：40CrNi2Mo 钢阶梯轴热处理工艺设计，通过正确的热处理工艺使得40CrNi2Mo材料在性能上得到一定的提升，以此来达到在生产过程中减少消耗，降低生产成本的目的。

2、拟解决的问题

不同的热处理（从热处理的时间的不同、热处理的方式的不同、热处理后冷却的方式）对材料性能的影响

3、预期目标

通过不同的热处理（从热处理的时间的不同、热处理的方式的不同、热处理后冷却的方式）从中选择最佳的热处理工艺

4、研究步骤

（1）结合相关文献，完成开题报告；

（2）设计总体实验方案，准备好实验要的材料、试剂及设备；

（3）做热处理实验，分析热处理对材料组织及性能的影响；

（4）撰写毕业设计论文，完成答辩工作。

5、方法和措施

本课题主要实验及理论分析方法，通过不同的热处理实验从而进行组织及性能的分析及其对材料的影响，进而得出热处理过后材料的最佳热处理工艺参数。

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

第1章绪论 1

1.1课题研究的背景及意义 2

1.2本文主要内容 3

第2章 40CrNi2Mo钢阶梯轴的热处理工艺设计与试验 4

2.1 阶梯轴的结构及技术要求 4

2.2阶梯轴材料的选择 5

2.3阶梯轴零件的加工工艺流程 5

2.4 40CrNi2Mo钢阶梯轴热处理工艺 5

2.4.1 淬火工艺设计 5

2.4.2 回火工艺设计 6

2.5力学性能的测试 7

2.5.1 硬度试验 7

2.5.2 拉伸试验 7

第3章 40CrNi2Mo钢阶梯轴热处理后的性能检测 9

3.1硬度试验结果及分析 9

3.1.1 淬火硬度结果及分析 9

3.1.2 回火硬度结果及分析 10

3.2拉伸试验结果及分析 10

3.2.1 淬火温度对拉伸性能的影响 10

3.2.2 回火温度对拉伸性能的影响 11

3.3金相组织结果及分析 13

3.3.1 淬火金相组织结果及分析 13

3.4热处理缺陷及防止措施 15

第4章结论 17

参考文献 18

致谢 20

结论

40CrNi2Mo 钢,因其具有强度高、耐磨性、综合动力学性能好等特点而被广泛采用,常被设计和制造能够承受较大的冲击和循环负荷的传动轴承零件。为提升阶梯轴的加工精度及轴的性能，需要对阶梯轴在加工时通过合理的热处理工艺，降低阶梯轴的热影响系统，提高机床的加工精度的稳定性。

本设计中40CrNi2Mo钢的阶梯轴热处处理传动轴的退火热处理锻造工艺总体设计方案:加工下料→锻造→下料退火(预先进行热处理)→采用机械细腻化材料后热加工及采用超声波材料探伤→调质后热处理(预先淬火+稍加高温后再回火)(最后进行热处理)→半精加工及磁粉探伤→精加工成品。

通过对 40CrNi2Mo 钢分别采用不同的淬火工艺(其中淬火温度:800℃、850℃、900℃、950℃,淬火保温持续时间:40min 、冷却方式:油冷)；在相同的淬火温度工艺(850℃)之后再次进行不同的回火工艺(其中回火温度:500℃、550℃、600℃、650℃,回火保温持续时间60min ,冷却方式:空冷,然后在实验室中对试样的结构进行了组织及性能测定、分析，得出实验结论如下：

(1)在800℃~950℃的介质淬火试样工作温度过程中,随着其淬火工作温度的不断提高,试样的介质硬度首先逐渐升高然后再逐渐降低,当它的淬火工作温度一般设定为850℃时时它即可直接获得最高试样硬度,为60HRC。抗拉变形强度、断后变形伸长率和该钢断面变形收缩率温度都会随着预热淬火处理温度的不断提高先逐渐略微增大后逐渐略微减小,当40CrNi2Mo时该钢的预热淬火处理温度通常设定为850℃时,回火后的该钢抗拉变形强度、断后变形伸长率、断面变形收缩率温度都会逐渐达到最佳值。

（2）要使40CrNi2Mo钢具有较好的硬度、强度和塑性，除与淬火工艺有很大关系外，很大程度上还取决于回火工艺，试验发现，随着回火温度的升高，40CrNi2Mo钢回火后的抗拉强度、硬度下降但塑性提高较明显。当550℃回火时，40CrNi2Mo钢达到最佳综合力学性能。

（3）850℃淬火+550℃回火后的金相组织为细小的索氏体，有助于提高材料的综合力学性能。

综上所述, 40CrNi2Mo 钢的最佳热处理方法为:850℃淬火+550℃回火。

参考文献

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[7] 安云铮.热处理工艺学.北京:械工业出版社.2012.55

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