第3组
880度试样 第1次测量硬序号 1 2 度/HRC 58 58.5 第2次测量硬度/HRC 56 60 第3次测量硬度/HRC 56.5 60 57 59.5 平均值/HRC 表2-10 880℃淬火下测得试样硬度值
根据上述数据可得出如下表数据（续表2-7淬火方案） 序号 6 试样分组 淬火后硬度|HRC 1 59 2 60 3 58 表 2-11 不同淬火温度下测得的硬度值
从上述测得的硬度值来分析，淬火温度在800℃到880℃对40Cr钢淬火后硬度影响不大，40Cr钢的理论最佳加热温度在820正负10℃。
2.2.5.3、回火处理
回火是指将淬火钢重新加热至A1以下某预定温度并保温一定时间，然后冷却至室温的热处理工艺。
回火的目的是：消除或减小淬火应力，降低淬火钢的脆性，达到零件要求的使用性能，稳定钢件的组织和尺寸。 1、回火的作用
①提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。②消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。
回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢铁中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散，实现原子的重新排列组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。内应力的消除还与温度升高时金属强度降低有关。一般钢铁回火时，硬度和强度下降，塑性提高。回火温度越高，这些力学性能的变化越大。有些
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合金元素含量较高的合金钢，在某一温度范围回火时，会析出一些颗粒细小的金属化合物，使强度和硬度上升。这种现象称为二次硬化。 2、回火方案的确定
1、回火温度的确定:为了得到不同的回火组织，选择不同的会回温度进行实验，一般在选择不同的回火温度时都选择低温（150－250℃）中温（350－500℃）高温（500－650℃）
2、回火保温时间的确定，材料进行淬火后，必须进行充分的保温回火，一般根据材料的回火温度，工件的尺寸，对材料的性能要求和加热炉而定，一般由经验公式得出：规定不得小于1h，一般取60—120min。由于本工件比较小，且回火温度适当，则在本方案中取保温时间为60min。 则在本实验中方案确定如表2-12所示：
回火温度|℃ 试样个数 保温时间|min 冷却方式 回火后硬度|HRC 180 1 60 水冷 表2-12 回火方案
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、回火后硬度测量
经加热保温后取出水冷后用砂纸打磨去除表面的氧化层，通过洛氏硬度计测得如下表不同回火温度下的硬度值。 第1组
180℃ 第1次测量硬第2次测量硬度/HRC 53 第3次测量硬度/HRC 53 53 平均值/HRC 420 2 60 水冷 580 1 60 水冷 低温回火 度/HRC 1 53 表2-13低温回火测得硬度值
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第2组
420℃ 第1次测量硬第2次测量硬度/HRC 43 45 第3次测量硬度/HRC 44 45 44 45 平均值/HRC 中温回火 度/HRC 1 2 45 45 表2-14中温回火测得硬度值
第3组 580℃ 第1次测量硬第2次测量硬度/HRC 33 34 第3次测量硬度/HRC 34 34 32 34 平均值/HRC 高温回火 度/HRC 1 2 32 34 表2-15 高温回火测得硬度值
4、实际测得值
根据分析实际测得数据得出40Cr钢回火硬度变化图(图2-16)
硬度值/ HRC 54 44 33 180 420 580 回火温度/℃ 图2-16 40Cr钢回火硬度变化图
通过上面所得数据得出40Cr钢在低温回火时硬度值比中温回火要高，高温回火硬度值比中温回火要低。原因是淬火钢在低温回火时，得到的组织为回火马氏体，其作用是在保证淬火钢的硬度不变或略有降低的条件下，降低其淬火内应力和脆性，稳定组织，以免使用时崩裂或过早损坏。
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5、理论数据
通过查阅资料得出40Cr钢回火硬度变化理论值，得出理论曲线如下图：
硬度值/ HRC 54 50 44 41 36 33 31 180 320 420 480 540 580 600 回火温度/℃ 图2-17 40Cr钢回火硬度变化理论值
通过对比分析，发现实际实验测得值于理论数据相符合，淬火钢在随着回火温度的升高组织由回火马氏体到回火托氏体再到回火索氏体，硬度也随之降低。可得出下图:
硬度 （高） 回火马氏体 回火托氏体 回火索氏体 HRC (低) 低温回火 中温 高温 图2-18 回火组织变化图
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2.3 热处理实验小结
2.3.1、淬火实验小结
试样40Cr钢含碳量在0.37%～0.45%，属于中碳（Wc：0.25～0.5％）调质钢，根据铁碳合金状态图分析钢的淬火：
t/A G Q D F K E 1147 ℃ A（奥氏体） 910℃ A3 C S A1(723℃) P 0 0.02 0.08 2.06 4.3 6.67 Fe Wc/% Fe3C 图2-20 铁碳合金状态图
（一）最佳淬火加热温度
由于40Cr的含碳量在0.5%以下，结合铁碳合金状态图分析，亚共析钢的淬火加热温度一般为A3以上30到50℃。选择温度过高会导致钢的奥氏体晶粒粗大，淬火后得到的马氏体的韧性较低，所以选择一个合适的加热温度非常重要，则通过上诉实验分析得出40Cr钢的最佳淬火温度在840℃左右。
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