2.2.4.40Cr钢的调质处理
Cr能增加钢的淬透性，提高钢的强度和回火稳定性，具有优良的机械性能。截面尺寸大或重要的调质工件，应采用Cr钢。但Cr钢有第二类回火脆性。 40Cr工件调质的淬回火，各种参数工艺卡片都有规定，我们在实际操作中体会是：
（一）40Cr工件淬火后应采用油冷，40Cr钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小。但是小型企业在供油紧张的情况下，对形状不复杂的工件，可以在水中淬火，并未发现开裂，只是操作者要凭经验严格掌握入水、出水的温度。
（二）40Cr工件调质后硬度仍然偏高，第二次回火温度就要增加20~50℃，不然，硬度降低困难。
（三）40Cr工件高温回火后，形状复杂的在油中冷却，简单的在水中冷却，目的是避免第二类回火脆性的影响。回火快冷后的工件，必要时再施以消除应力处理。
2.2.5. 40Gr热处理实验过程
常用仪器设备：温度计、加热炉、箱式电阻加热炉、冷却槽、夹钳、洛式硬度计、金相砂纸、放大镜与游标卡尺
试样：直径30mm、高为15mm的圆柱坯料
2.2.5.1、实验目的
1、熟悉钢的常用热处理方法及工艺要点； 2、掌握使用热处理的各种器材仪器；
3、在淬火温度及变量相同的情况下回火温度对硬度的影响；
4、了解钢普通热处理(淬火、回火)的操作方法。分析钢在热处理时含碳量、加热温度、冷却速度及回火温度等主要因素对钢热处理后组织与性能的影响。
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2.2.5.2、淬火工艺
淬火是将钢奥氏体化后以大于Vk的速度冷却，已获得高硬度的马氏体（或下贝氏体）组织的热处理工艺。
钢的淬硬性是指淬火钢获得高硬度或马氏体硬度的能力。钢的淬硬性与合金元素无关，而主要取决于Wc。
1、实验方法与步骤
（1）先对试样进行倒角，表面的一些初步处理。 （2）根据处理条件不同，进行分组试验。
（3）只有第2组的试样要参与回火实验，其余的不参与。 （4）加热保温时间的确定
根据试样的有效厚度（D）计算加热保温时间（τ）
由公式： τ=αkD 计算得： 保温时间为D=21min 式中：τ-----加热保温时间，min； α-----加热系数，min/mm； k -----工件的装炉方式修正系数； D -----工件的有效厚度，mm；
加热保温时间根据以上公式计算得出为21分钟。
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（5）淬火加热温度的确定
根据上图（参照《工程材料》书中图4.18）确定碳钢的加热温度，亚共析钢的淬火加热温度一般为A3以上30到50℃。本实验试样加热温度就是根据这个确定的。
温度/℃ 1100 1000 G 900 800 700 奥氏体 Acm 淬火加热温度范围 A3 奥氏体 +铁素体 A1S 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 Wc/% 图2-6 碳钢的淬火加热温度范围
（6）常用淬火方法
由于实际冷却介质不能满足淬火要求，所以必须从淬火方法上加以弥补。
1、 单液淬火法（普通淬火法）
将加热后的钢件放入一种淬火冷却介质中冷却。单液淬火法操作简单，易实现自动化操作，但存在明显缺点：水淬易变形、开裂；油淬硬度不足，只适用于形状简单的工件。
2、 双介质淬火法（水淬油冷法）
对于形状复杂的高碳钢零件，为了防止淬火后产生过大的变形或开裂，可在水中淬火至Ms附近，然后立即放入油中（或空气）继续冷却，故双液淬火法又称水淬油冷法。用这种方法既能淬硬，又能防止淬裂。缺点：对操作技术要求较高。
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3、分级淬火法
不管是单液淬火法，还是双液淬火法，都存在零件表面与心部温差较大，易产生较大的热应力导致零件变形、开裂的问题，分级淬火法能很好地解决这个问题。 所谓分级淬火法就是：先将加热好的零件淬入温度稍高于Ms的盐浴或碱浴中，保持一定时间，使零件表面与心部的温度均匀并与热浴一致，然后取出空冷，在热浴中停留的时间以不发生奥氏体中温转变为宜。 缺点：冷却能力较低，只适用于小尺寸零件。
4、 等温淬火法
将加热好的零件淬入温度稍高于Ms的盐浴或碱浴中，保温足够的时间，使奥氏体等温转变为下贝氏体组织，然后空冷至室温。等温淬火法可获得强、韧兼备的组织，且零件的内应力可减低到最小程度，不易变形。缺点：生产周期长，仅适用于形状复杂的小零件。
本实验选用第二种淬火方法（水淬油冷法），为了防止淬火后产生过大的变形或开裂，在水淬后在进行油淬。
根据实验要求及技术方案得出淬火方案表如下图（表2-7）所示 序号 1 2 3 4 5 6 试样分组 试样件数 加热温度/℃ 保温时间/min 冷却方式 冷却时间（min） 淬火后硬度/HRC 1 2 800 21 先水后油淬 冷却到室温 表2-7 淬火方案
注： 1、参与反应的试样硬度应取平均值。
2、水和油的温度均为室温。
3、为下面回火实验及金相实验840℃淬火去试样6个
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2 6 840 21 先水后油淬 冷却到室温 3 2 880 21 先水后油淬 冷却到室温 注意事项：
（1）“加热——保温”时，打开对应加热炉的炉门，用夹钳将试样逐个放入炉膛中央，保持间隔均匀，关上炉门。待控温仪表上黑色控温指针升至红色控温指针（即拟定的加热温度）处，开始计算保温时间。
（2）淬火冷却时，用夹钳夹住试样端部迅速将其浸入冷却液中，并连续搅拌至试样基本冷透为止，方可取出试样。
（3）硬度检测时，应先将被检测面用砂纸打磨平整、去除氧化皮方可进行。
经冷却液冷却后在用砂纸打磨去掉表面氧化层后用洛式硬度计测得如下表: 第1组
800度试样 第1次测量硬序号 1 2 度/HRC 58.5 60 第2次测量硬度/HRC 58 58.5 第3次测量硬度/HRC 59 59.5 58.5 59 平均值/HRC 表2-8 800℃淬火下测得试样的硬度值
第2组 （参与回火、磨片实验） 840度试样 第1次测量硬序号 1 2 3 4 5 度/HRC 56 59 57.5 59 58 第2次测量硬度/HRC 57.5 61 59 59.5 59 第3次测量硬度/HRC 59 57 59 61.5 58 57.5 59 58.5 60 58.3 平均值/HRC 表2-9 840℃淬火下测得试样硬度值
综合上述数据分析：840度淬火下测得试样硬度值为58.5 HRC，其中试样4测出来硬度值为60 HRC，由于是在同一炉内加热，其它客观条件都相同，原因可能有三个（1）、材料本身的原因，（2）、加热保温后冷却时水冷和油冷的时间没把握好，（3）、侧硬度时测的都是偏试样的边部，因为边部的硬度要高于心部。
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