(1) 40Cr 钢连续冷却曲线分析
在不同冷却速度下得到不同的硬度。冷却速度为45 ℃ös 时硬度可达HRC58。硬度要求一般HRC40~ 45、HRC45~ 42、HRC48~ 52 或≥HRC52。要达到这些范围的硬度, 只要冷却介质的冷却速度≥45 ℃ös, 再经一定温度回火就能达到要求的硬度。油、水、乳化液等冷却速度都远高于45 ℃ö s。问题是如何尽可能减少淬火变形和开裂;40Cr 钢的M s 点是345 ℃;M f 点是160℃。在淬火冷却时只要避开奥氏体转变危险区冷却至345 ℃以下, 奥氏体就会发生向马氏体组织的转变。若在水中冷却至250 ℃左右再进行空冷, 齿轮的硬度达到HRC50 以上是有把握的;由于淬火冷却过程是连续的, 给淬火硬化创造了有利条件。确定大齿轮淬火喷水冷却的停喷水温度在250 ℃左右。停止喷水温度高于250 ℃时, 已形成的马氏体有被回火的可能, 造成硬度不足。停止喷水的温度低于250 ℃则由于冷却速度太快, 奥氏体向马氏体转变量太多而导致组织转变应力较大。另一方面由于中频加热热量透入深度有限, 齿轮本身蓄热不大, 齿轮表面温度达到250 ℃时, 心部温度也不会太高, 从心部传至表面的热量不会很多, 不致造成齿轮表面温度较多的回升使表面回火而影响表面硬度。当齿轮在空气中缓慢冷却下来以后, 残余奥氏体逐步向马氏体转变。冷却至160 ℃时, 奥氏体基本全部转变为马氏体, 此时应及时回火。
(2) 变形情况分析
冷却介质冷却速度越快所形成的应力越大, 造成淬火齿轮变形开裂的倾向越大。40Cr 齿轮采用淬火冷却至250 ℃后出水空冷, 未转变的部分奥氏体向马氏体转变时的冷却速度大大降低, 减小了这部分奥氏体向马氏体转变的组织应力。空冷对水冷时形成的热应力和组织应力有部分回火消除作用。这样处理完全可以保证齿轮表面的硬度, 且齿轮的淬火变形小, 达到了热处理技术要求。
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