40CrNiMoA 為超高強(qiáng)度鋼,用作要求韌性好、強(qiáng)度高及大尺寸的重要調(diào)質(zhì)件,如重型機(jī)械中承受高載荷的軸類,直徑大于250 mm的汽輪機(jī)軸、葉片,高載荷的傳動(dòng)件、堅(jiān)固件、曲軸、齒輪等。我公司在某氨合成塔產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用了40CrNiMoA 作為螺柱。這種螺柱要求很高的常溫力學(xué)性能,與螺母配套使用(要求螺硬度值不小于HB315),同時(shí)由于產(chǎn)品的使用溫度較低,還有-22.3℃低溫沖擊要求。具體技術(shù)要求見表所示。為了探討獲得綜合工藝性能的最佳熱處理工藝,進(jìn)行了不同工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)及力學(xué)性能。

40CrNiMoA材質(zhì)的淬火熱處理數(shù)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

40CrNiMoA材質(zhì)的奧氏體化溫度為830 ℃,本實(shí)驗(yàn)將鋼加熱至860℃ ,并保溫一段時(shí)間,使材質(zhì)*奧氏體化,然后以不同方法進(jìn)行冷卻,顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度。40CrNiMoA材質(zhì)的淬火熱處理數(shù)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果見表所示。

40CrNiMoA材質(zhì)的回火熱處理實(shí)驗(yàn)

4OCrNiMoA材質(zhì)的Ac1 溫度為732℃,本實(shí)驗(yàn)將淬火后的完好試樣加熱到Ac1以下的某一溫度,保溫以后以適當(dāng)方式冷卻到室溫,提高40CrNiMoA材質(zhì)的塑性和韌性,獲得良好的綜合力學(xué)性能見表

從以上結(jié)果可知:試樣油淬后,表面硬度達(dá)到HB331 , HB321 、 HB331 , HB320、 HB311 , HB315,回火后,硬度強(qiáng)度降低,均未達(dá)到技術(shù)要求;試樣水冷后形成裂紋,說明冷卻速度過大,使這種高碳的材質(zhì)在冷卻過程中產(chǎn)生了過大的內(nèi)應(yīng)力,說明此工藝在生產(chǎn)過程中無法進(jìn)行;水,油雙冷后,試樣完好無損,表面硬度達(dá)到HB470 ( HRC48 )、 HB585( HRC55 ) 、HB486 ( HRC49 )，550℃和570 ℃回火后強(qiáng)度﹑伸長率、硬度、常溫沖擊韌性、低溫沖擊韌性均達(dá)到技術(shù)要求。且在實(shí)驗(yàn)的過程中,所有水.油冷的試樣表面硬度均在 HRC45 ~59以內(nèi)，工藝參數(shù)穩(wěn)定可靠。