42CrMo调质钢碳氮共渗组织及性能研究
对42CrMo材料大型芯轴调质热处理工艺的分析
总结：总而言之，42CrMo材料大截面芯轴经过热处理工艺的改进之后，材料有着良好的力学性能，42CrMo材料韧性提升，在工艺加工和产品生产过程中延长了材料的使用寿命。不仅如此，凭借着42CrMo材料良好的力学性能，对材料进行热处理工艺改进，有效降低生产成本，材料升温时，做好淬火温度和回火时温度的有效控制，通过新型热处理工艺的应用，改进材料拉伸性能和冲击韧性，为今后工业生产提供帮助。
对42CrMo材料大型芯轴调质热处理工艺的分析
摘要：42CrMo材料的综合力学性能良好，材料生产成本较低，目前被广泛应用于国内外的工业产品，但较少用于大型锻件，这是因为工业生产对大型锻件的力学性能要求较高。制定一款41t重的芯轴，经过炼钢、水压机锻造、初加工、调质热处理、性能试验、精加工等生产工序，实现对材料的调质热处理。
采用水淬和油冷相结合的冷却方式，依靠水在高温区域的强冷却能力，油在低温区有着较为缓慢的冷却速度，这就可以满足42CrMo材料的冷却要求。水拥有较强的冷却能力，因此42CrMo材料锻件表面与中心位置的冷却速度有很大差别，导致42CrMo材料锻件截面温差较大。42CrMo材料对芯轴的强度要求较高，所以回火温度选择460℃，最多不超过480℃。在相关工艺参数中，实现400℃的中间保温温度，能够减小250℃的温差，防止蓝脆现象发生。采用650℃的中间保温温度，有利于减小42CrMo材料锻件的内外温度差，使相变在整个42CrMo材料芯轴截面上均匀进行，防止有较大的组织应力产生。强化中间保温能够减少42CrMo材料在高温过程中的均温时间。低温状态下，42CrMo材料芯轴内部带有弹性，如果温差过高，热应力过大，芯轴将有可能开裂。经过保温处理后，42CrMo材料芯轴锻件的心部温度很高，且已经处于塑性状态，继续提高温度能够保持升温速度，这时就会产生第二个温差，且对42CrMo材料锻件不会有危害。完成均温后，42CrMo材料进入保温阶段，通过保温处理可以让42CrMo材料芯轴心部的温度达到预期加热温度，从而实现奥氏体的转变。
42crmo钢材热处理后硬度
42crmo钢材热处理后硬度
42CrMo钢材是一种高强度、高韧性的合金结构钢，广泛应用于各种大型机械零件的制造。
其优异的性能使得它在工程领域备受青睐。
本文将探讨
42CrMo钢材在经过热处理后的硬度变化及其性能优势。
42CrMo钢材的热处理具有重要意义。
热处理是通过对钢材进行加热、保温、冷却等工艺过程，使其组织结构和性能发生改变，从而满足不同应用场景的需求。
在42CrMo钢材的热处理过程中，合理的工艺参数和操作方法可以使其获得理想的性能。
42CrMo钢材经过热处理后的硬度有显著提高。
热处理过程中，钢内部的碳化物析出，晶格畸变，从而提高了钢材的硬度。
同时，热处理还可以改善钢材的韧性、塑性和耐磨性。
这样一来，42CrMo钢材在经过热处理后，不仅具有较高的硬度，还能保持良好的韧性，使其在复杂应力条件下不易断裂。
热处理工艺对42CrMo钢材性能的影响至关重要。
采用不同的热处理工艺，如退火、正火、调质等，可以使42CrMo钢材获得不同的性能。
例如，调质处理后的42CrMo钢材具有较高的强度和韧性，适用于承受高应力的零件；而退火处理后的42CrMo钢材则具有较好的塑性和延展性，适用于变形量较大的零件。
42CrMo钢材在实际应用中具有显著的优势。
由于其高强度、高韧性以及良好的耐磨性能，42CrMo钢材制造的零件在工程、汽车、航空航天等领域具有广泛的应用。
此外，42CrMo钢材还具有较高的热稳定性，可以在高温环境下保持良好的性能。
总之，42CrMo钢材在经过热处理后，其性能得到了显著提高，使其在各种应用场景中表现出优异的性能。
连铸大圆坯轧制大直径42CrMoS4调质钢的组织性能及质量
连铸大圆坯轧制大直径42CrMoS4调质钢的组织性能及质量冀鸰;袁石金;邵淑艳;聂爱诚
【期刊名称】《机械工程材料》
【年(卷),期】2013(037)002
【摘要】尝试以连铸大圆坯轧制工艺代替钢锭锻造工艺,采用φ600 mm大圆坯轧制了规格为φ250 mm的42CrMoS4棒材,然后对其进行调质处理,对调质后钢的组织、性能等进行了分析.结果表明:热轧棒材经调质热处理后,内部组织致密、综合力学性能良好,完全能满足用户的使用要求.
【总页数】4页(P34-36,42)
【作者】冀鸰;袁石金;邵淑艳;聂爱诚
【作者单位】江阴兴澄特种钢铁有限公司特钢研究院棒线材研究所,江阴214400;江阴兴澄特种钢铁有限公司特钢研究院棒线材研究所,江阴214400;江阴兴澄特种钢铁有限公司特钢研究院棒线材研究所,江阴214400;江阴兴澄特种钢铁有限公司特钢研究院棒线材研究所,江阴214400
【正文语种】中文
【中图分类】TG156.6
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42crmo调质金相组织
42crmo调质金相组织
42crmo调质金相组织
42CrMo钢是一种优质的合金钢，具有良好的强度、韧性和抗疲劳性能，广泛应用于各种机械零件的制造中。
为了进一步提高42CrMo钢的性能，通常将其进行调质处理。
下面将详细介绍42CrMo调质金相组织。
钢材的调质是通过高温加热和快速冷却，使钢材的晶粒细化并产生均匀的组织结构，进而提高钢材的性能，例如强度、韧性和耐疲劳性等。
42CrMo钢的调质处理通常在980℃以上进行，然后进行油冷或水冷等快速冷却。
42CrMo钢的调质处理将其金相组织从未经处理的组织结构变为均匀、细小的马氏体+残留奥氏体的组织。
马氏体是一种具有高强度和硬度的组织，而奥氏体则呈现出高韧性和良好的塑性。
这种组织结构的优点在于，它可以在达到高强度的情况下保持较好的韧性和抗疲劳性。
42CrMo钢的调质处理还可以引起一些组织缺陷，例如裂纹、疏松和内部应力等。
这些缺陷的出现主要是由于组织变形不均匀和快速冷却引起的。
从金相图中可以看出，钢材中出现少量的残留奥氏体和碳化物等，这些都可能导致微裂纹的形成。
因此，在调质过程中应该采取适当的工艺措施来减少组织缺陷的产生。
总之，42CrMo调质金相组织是一种优化的组织结构，它具有良好的强度和韧性，还能够保持较好的抗疲劳性能。
然而，在处理过程中仍然需要注意组织变形的均匀性和快速冷却引起的组织缺陷等问题，以确保钢材的质量。
42CrMO 化学成分力学性能及用途
化学成份碳 C ：0.38～0.45 硅Si：0.17～0.37 锰Mn：0.50～0.80 硫S ：允许残余含量≤0.035 磷P ：允许残余含量≤0.035 铬Cr：0.90～1.20 镍Ni：允许残余含量≤0.030 铜Cu：允许残余含量≤0.030 钼Mo：0.15～0.25 42CrMo许用应力42CrMo许用应力186～310/MPa，屈服点930σs/MPa，42CrMo强度、淬透性高，韧性好，淬火时变形小，高温时有高的蠕变强度和持久强度。
42CrMo用于制造要求较35CrMo钢强度更高和调质截面更大的锻件力学性能抗拉强度σb (MPa)：≥1080(110) 屈服强度σs (MPa)：≥930(95) 伸长率δ5 (％)：≥12 断面收缩率ψ(％)：≥45 [1] 冲击功Akv (J)：≥63 冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥78(8) 硬度：≤217HB 试样尺寸：试样毛坯尺寸为25mm42CrMo热处理退火annealing No.1 "760±10℃退火，炉冷至400℃空冷。
HB220-230 正火normalize No.4 860±10℃正火，出炉空冷。
调质quenching+tempering No.5 840±10℃淬水或油（视产品型状复杂程度），680-700度回火。
HB<217 调质quenching+tempering No.6 840±10℃淬油，再470度回火处理。
HRC41-45 调质quenching+tempering No.7 840±10℃淬油，再480度回火处理。
HRC35-45 调质quenching+tempering No.8 850℃淬油，再510度回火处理。
HRC38-42 调质quenching+tempering No.9 850℃淬油，再500度回火处理。
HRC40-43 调质quenching+tempering No.10 850℃淬油，再510℃回火处理。
42CrMo硬度研究及改善措施
42CrMo 硬度研究及改善措施李昂（河钢集团邯钢公司，河北邯郸056001）摘要：CrMo 钢是一种高强度、高韧性钢材，在大、中型模具中的应用较为广泛。
为进一步降低CrMo 钢的热轧硬度，提升其在工业加工中的效率和质量，对其进行连续冷却相变实验处理，并在冷床加保温罩等措施的支撑下，对其进行轧制工艺优化。
该处理模式下，CrMo 钢的热轧硬度最终控制在220~260HB 。
关键词：CrMo 钢；热轧；降低硬度；冷床、保温罩Metallurgy and materials作者简介：李昂（1991-），男，河北邢台人，主要研究方向：金属材料加工。
工业化背景下，铬钼钢在工业生产中的应用规模不断扩大，作为一种强度、韧性突出的钢材，CrMo 钢在经过调质处理后，不仅具有较高的疲劳极限，而且抗冲击能力较为突出。
然在CrMo 钢加工过程中，受自身特性影响，其剪切效率较低，且剪切质量较差，此外，在钢材加工中，还容易损伤加工设备和刀具，需进行钢材强度的降低管理。
热轧出来是降低CrMo 钢硬度中的重要方式，其能将280~300HB 的钢材降低至269HB 以下，满足实际工业生产需要。
文章就热轧工艺在降低CrMo 钢硬度中的应用要点展开分析。
1Φ8×15mm42CrMo 连续冷却相变实验本次研究以Φ8mm ×15mm42CrMo 作为基本对象，化学成分如表1。
在MMS-200热模拟试验机和C-STRAIN 传感器的支撑下，开展连续冷却相变实验，采用金相显微镜观察相关的相变组织。
表1Φ8×15mm42CrMo 化学成分炉号1210179-3C0.42Si0.22Mn0.71%P0.012S0.001C1.09Mo0.18（1）热模拟工艺及冷却相变下的金相组织。
热轧模拟工艺分升温、保温、冷却三个阶段（见图1）。
图1热模拟试样工艺原理时间/s升温速率10℃/s ，保持最高温950℃300s ，降温处理按照每秒0.2℃、0.5℃、1℃、2℃、5℃、10℃、20℃的要求进行分别降温，确保温度降至室温。
渗碳、渗氮、碳氮共渗
渗碳、滲氮、碳氮共渗的说明
1.渗碳:渗碳后的工件经淬火和低温回火，使表面具有高硬度河耐磨性，而心部仍保持良好的塑性河韧性，从而满足工件外硬内韧的使用要求。
2.渗氮：零件渗氮后表面形成一层氮化物，不需要淬火就可以具有高的硬度、耐磨性、抗疲劳性河一定的腐蚀性，而且变形也很小，可以直接使用。
20Cr和40Cr渗碳淬火洛氏硬度HR C58-62.
渗氮用钢常常要求含有:Al、Cr、Mo等合金元素的钢，如果没有含上述元素（或含很少），因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。
45钢的化学成分：
C=0.42 -0.50%；Si=0.17-0.37%；Mn=0.50-0.80%；Cr≤0.2%；Ni≤0.30%；Cu≤0.25%
故45#钢一般不能氮化。
适合氮化的钢有：38CrMoAlA，40Cr、42CrMo、50CrV等含有Al、Cr、Mo等合金元素的钢。
中高碳钢都可以淬火，锰钢也可以淬火。
3.碳氮共渗：又称氰化。
碳氮共渗是将钢件表面同时渗入碳原子河氮原子，形成碳氮共渗层，以提高工件的硬度、耐磨性河疲劳强度的处理方法。
42CrMo磁轭拉杆的调质处理及表面滚压强化的开题报告
42CrMo磁轭拉杆的调质处理及表面滚压强化的开题报告题目：42CrMo磁轭拉杆的调质处理及表面滚压强化摘要：本文研究的对象为42CrMo磁轭拉杆，通过调质处理和表面滚压强化技术，提高其力学性能和表面质量。
首先介绍了这种钢材的特性和应用范围，然后分析了调质工艺和表面滚压强化技术的原理。
在实验室中，对调质工艺和表面滚压强化技术进行了验证，测试了处理后的材料的硬度、韧性和表面质量等性能指标，结果表明这两种技术均能显著提高42CrMo磁轭拉杆的力学性能和表面质量。
关键词：42CrMo磁轭拉杆，调质处理，表面滚压强化，力学性能，表面质量一、研究背景和意义42CrMo磁轭拉杆是一种高强度、高韧性的钢材，被广泛应用于机械制造领域，特别是在制造大型机械设备时使用。
在制造过程中，调质处理和表面滚压强化是两种常用的工艺技术，可以提高材料的力学性能和表面质量，从而改善产品的品质和使用寿命。
二、调质处理工艺原理调质处理是一种热处理工艺，通过加热和冷却的方式改善钢材的组织和性能。
调质过程可以分为加热、保温和冷却三个阶段。
首先，将42CrMo磁轭拉杆加热到适当的温度（通常为840°C-880°C），使材料的晶粒细化，同时使碳和合金元素均匀分布。
然后，将材料保温一定时间，使其达到均匀的组织状态。
最后，进行冷却处理，通常采用水淬或油淬的方式，促进材料的硬化和强化。
三、表面滚压强化技术原理表面滚压强化（SPR）是一种表面塑性加工技术，可以通过压制和滚动的方式加强钢材表面的硬度和韧性。
该工艺的原理是，利用辊子将金属材料表面不断压制和滚动，使表面产生塑性变形，形成均匀的残余应力和压痕等效应力，从而提高表面硬度和韧性。
四、实验方法和结果本研究采用真空炉进行调质处理和表面滚压强化实验，实验参数如下：调质处理：温度830°C，保温时间1小时，水淬表面滚压强化：辊子直径200mm，辊子圆角半径2mm，滚压压力100kN，滚压速度200mm/min实验结果如下：调质处理表面滚压强化硬度(HRC) 53.6 56.8拉伸强度(MPa) 819 917屈服强度(MPa) 721 810延伸率(%) 18.2 22.7表面粗糙度(Ra, μm) 0.38 0.22从表格中可以看出，经过调质处理和表面滚压强化后，42CrMo磁轭拉杆的硬度、拉伸强度、屈服强度和延伸率均有所提高，表面粗糙度也有所降低。
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Metallurgical Engineering 冶金工程, 2015, 2, 57-63Published Online June 2015 in Hans. /journal/meng/10.12677/meng.2015.22009Study of Microstructure and Properties onQuenched and Tempered 42CrMo Steel after CarbonitridingLe Wang, Xiaoxi Wang*, Hao Xu, Zhuang Liu, Feifei Zhang, Fangxu ChenSchool of Mechanical & Electrical Engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou JiangsuEmail: wl931227@, *wxx19851109@Received: May 13th, 2015; accepted: May 29th, 2015; published: Jun. 5th, 2015Copyright © 2015 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractUsing carbonitriding process, the processing of quenched and tempered 42CrMo steel surface was strengthened, and the effect of its microstructure change on mechanical properties was investi-gated. The results show that, after carbonitriding process, a carbonitride layer of 0.14 mm is pro-duced on the workpiece surface; core is transformed into cryptocrystalline martensite and ferrite;material organization has been further refined; the surface hardness of quenched and tempered 42CrMo steel is 650 HV; the yield strength is 1120 MPa; and the impact toughness can reach 84 J/cm2. The experimental results show that after carbonitriding heat treatment of the pin, quenched and tempered 42CrMo steel has better tenacity, and the product quality is improved.KeywordsQuenched and Tempered 42CrMo Steel, Carbonitriding, Microstructure and Properties42CrMo调质钢碳氮共渗组织及性能研究王乐，王晓溪*，徐昊，刘壮，张飞飞，陈方旭徐州工程学院机电工程学院，江苏徐州Email: wl931227@, *wxx19851109@*通讯作者。
收稿日期：2015年5月13日；录用日期：2015年5月29日；发布日期：2015年6月5日摘要采用碳氮共渗工艺，对42CrMo调质钢进行表面强化处理，研究了其组织变化对力学性能的影响。
结果表明，经碳氮共渗工艺后，工件表面产生了一层0.14 mm厚的碳氮化合物层，芯部转变为隐晶马氏体加铁素体，材料组织得到了进一步细化，42CrMo调质钢的表面硬度达到650 HV，屈服强度达到1120 MPa，冲击韧性达到84 J/cm2。
实验结果表明，销轴经碳氮共渗热处理后，42CrMo调质钢具有更好的强韧性，产品质量提高。
关键词42CrMo调质钢，碳氮共渗，组织性能1. 引言销轴多应用于工程机械零部件中两个构件间的连接，以满足构件之间相对运动，通常情况下，销轴需要在极大的压力下和摩擦力环境下工作，因此销轴用钢必须具备非常高的硬度，强度，韧度等性能。
作为一种材料表面强化技术，碳氮共渗是使零件表面同时渗入碳和氮原子的一种热处理工艺方法，与单一渗碳工艺相比，具有生产周期短、温度低、零件变形小等特点，在生产中得到了广泛的应用[1] [2]。
由于碳氮共渗使零件表面产生一层碳氮化合物层，表面渗层兼有渗碳层与氮化层的性能，因此零件处理后具有较高的硬度、冲击韧性和抗压强度[3]。
本文采用实验的方法，对42CrMo调质钢进行了碳氮共渗表面处理，研究了经碳氮共渗后的组织及性能的变化规律，这些研究对于销轴零件的生产和应用有一定的指导意义。
2. 实验材料与方法2.1. 实验材料实验材料取自实际生产中某混凝土泵车臂架系统连接件调质钢42CrMo销轴零件，尺寸规格为Φ54 × 80 mm (如图1所示)，其化学成分如表1所示。
2.2. 实验方法将实验所用42CrMo调质钢放入渗碳剂加氨气氛围中加热，840℃下保温4 h后油淬，后在200℃保温90 min回火保温空冷[4]。
按照如图2(a)所示的位置，线切割从坯料横截面位置处切取试样，依次沿芯部1、近边缘2、边缘处3切取Φ15 mm × 5 mm的圆形试样，然后经粗磨、精磨、抛光后用4%硝酸酒精溶液进行浸蚀，在JSM-6700F型扫描电子显微镜进行组织观察。
如图2(b)中箭头①所示，沿着坯料长度方向分别在芯部、中间、边缘部分切取板条状拉伸试样，具体尺寸如图3(a)所示，在CMT-5150万能试验机上对碳氮共渗后的42CrMo调质钢进行室温拉伸。
同时按图2(b)箭头②沿着销轴长度方向切取带有单边V形缺口的冲击试样，冲击试样如图3(b)所示，在JBN-500型冲击试验机上进行，最终测得碳氮共渗热处理后42CrMo钢的室温冲击韧性。
采用HVS-1000型维氏硬度计对热处理后的坯料进行测量，维氏硬度试样取自试样横截面。
测试时，试样经粗磨、精磨、抛光后进行硬度测试，加载0.3 kg的试验力，以间距0.3 mm沿表面至芯部，依次Table 1. Chemical composition of 42CrMo steel (wt, %) 表1. 42CrMo 钢的化学成分(质量分数，%)化学成分 C Cr Mn Si Mo Ni Cu S PFe 质量分数0.4400.9650.5320.2500.1680.150≤0.250≤0.250≤0.025余量Figure 1. The original physical sample 图1. 原始坯料实物图(a) (b)Figure 2. Sampling locations. (a) Metallographic sample location; (b) Tensile and impact experiments sampling location图2. 取样位置。
(a) 金相取样位置；(b) 拉伸和冲击实验取样位置(a) (b)Figure 3. Sample size chart. (a) Plate strip tensile samples; (b) Impact test specimen 图3. 试样尺寸图。
(a) 板条状拉伸试样；(b) 冲击试样测量60个点，记录数据，然后用MATLAB 处理数据绘制出硬度分布趋势图，采用同样的方法，以0.03 mm 的间距，沿表面到芯部依次测量40个点，绘制出硬度分布趋势图，运用硬度梯度法可求出渗层的厚度。
123(单位：mm)2.515207934.5943.781025510(单位：mm)3. 实验结果及讨论3.1. 渗层组织分析图4为42CrMo调质钢经气体碳氮共渗后，其表面形成了一定厚度的含有碳氮化合物的硬化层，即渗层[5]。
渗层的组织大体上分为①白亮的碳氮化合物层和②暗黑色的扩散层，白亮的碳氮化合物层是由合金元素与碳、氮形成的化合物组成的，其基体为隐晶马氏体及残余奥氏体，扩散层紧挨着碳氮化合物层，其组织主要是含碳、氮的马氏体及残余奥氏体。
由于42CrMo钢在800℃以上进行碳氮共渗时，是以渗碳为主，因此其渗层组织接近于渗碳层的组织，即表层是粒状碳氮化合物和马氏体及残余奥氏体，其中碳氮化合物能有效阻止位错运动，增大变形抗力，提高了渗层的硬度[6] [7]。
大量弥散分布着的小颗粒碳氮化合物对渗层起弥散强化与晶界强化作用，及固溶于基体中的C、N等合金元素也起到了弥散强化和固溶强化作用。
同时共渗后表面存在着残余压应力及适量的残余奥氏体，也进一步使工件表面的耐磨性，抗弯曲疲劳强度大大提高。
3.2. 显微硬度测量结果及分析按照国家标准GB-T11354-2005来测定渗层深度，由图5可知，碳氮共渗渗层深度值为0.14 mm [8] [9]。
销轴42CrMo调质钢经过碳氮共渗表面强化处理后，硬度发生了变化，图6为碳氮共渗后42CrMo 钢由表面到芯部的硬度分布图，由图知表面硬度最高达到650 HV，并随着距离增加，硬度值逐渐降低并逐渐稳定，在约320 HV值处上下波动，表明表面强化后的42CrMo调质钢硬度明显提高。
硬度提高一方面是由于碳氮共渗后的表面产生的一定厚度的渗层，这种碳、氮化合物的渗层综合力学性能较好[7]；另一方面芯部转变成混合马氏体、铁素体和部分残余奥氏体，离芯部越近，合金元素C、N越少，淬透性减弱，马氏体量逐渐减少，铁素体量逐渐变多，使得材料的强度略有下降，但韧性得到了较大的提高。
这样，经碳氮共渗改性后，零件在表面强度、硬度大为提高的同时，整体依然能保持着较好的整体冲击韧性[10]-[13]。
3.3. 力学性能图7为真应力–真应变曲线。
由图可知，表面材料的抗拉强度在1120 MPa以上，由表及里强度越来越低。
结合图8所示的显微组织变化规律可以看出，经碳氮共渗热处理后，从边缘到芯部铁素体量逐渐增多，导致边缘处强度最高，芯部强度比较低，但芯部的抗拉强度也维持在较高的水平，约为950 MPa。