40CrNiMoA 為超高強度鋼,用作要求韌性好、強度高及大尺寸的重要調質件,如重型機械中承受高載荷的軸類,直徑大于250 mm的汽輪機軸、葉片,高載荷的傳動件、堅固件、曲軸、齒輪等。我公司在某氨合成塔產品設計中采用了40CrNiMoA 作為螺柱。這種螺柱要求很高的常溫力學性能,與螺母配套使用(要求螺硬度值不小于HB315),同時由于產品的使用溫度較低,還有-22.3℃低溫沖擊要求。具體技術要求見表所示。為了探討獲得綜合工藝性能的最佳熱處理工藝,進行了不同工藝參數的實驗及力學性能。

40CrNiMoA材質的淬火熱處理數實驗及結果

40CrNiMoA材質的奧氏體化溫度為830 ℃,本實驗將鋼加熱至860℃ ,并保溫一段時間,使材質*奧氏體化,然后以不同方法進行冷卻,顯著提高鋼的強度和硬度。40CrNiMoA材質的淬火熱處理數實驗及結果見表所示。

40CrNiMoA材質的回火熱處理實驗

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

從以上結果可知:試樣油淬后,表面硬度達到HB331 , HB321 、 HB331 , HB320、 HB311 , HB315,回火后,硬度強度降低,均未達到技術要求;試樣水冷后形成裂紋,說明冷卻速度過大,使這種高碳的材質在冷卻過程中產生了過大的內應力,說明此工藝在生產過程中無法進行;水,油雙冷后,試樣完好無損,表面硬度達到HB470 ( HRC48 )、 HB585( HRC55 ) 、HB486 ( HRC49 )，550℃和570 ℃回火后強度﹑伸長率、硬度、常溫沖擊韌性、低溫沖擊韌性均達到技術要求。且在實驗的過程中,所有水.油冷的試樣表面硬度均在 HRC45 ~59以內，工藝參數穩定可靠。