40cr合金鋼，是我國我國GB的標準鋼號。40cr合金鋼是機械製造業使用最廣泛的鋼之一。調質處理後具有良好的綜合力學性能，良好的低溫衝擊韌性和低的缺口敏感性。鋼的淬透性良好，水淬時可淬透到Ф28～60mm,油淬時可淬透到Ф15～40mm。40cr合金鋼除調質處理外還適於氰化和高頻淬火處理。切削性能較好，當硬度為HB174～229時，相對切削加工性為60%。40cr合金鋼適於製作中型塑膠模具。
基本介紹
- 中文名：40cr合金鋼
- 外文名：40cr alloy stee
- 試樣毛坯尺寸：25
- 臨界點溫度：Acm=780℃
- 正火規範：溫度850~870℃
概述,力學性能,參考對應鋼號,物理性能,特性,用途,腐蝕損傷,
概述
40cr合金鋼是我國我國GB的標準鋼號，40cr合金鋼是機械製造業使用最廣泛的鋼之一。調質處理後具有良好的綜合力學性能，良好的低溫衝擊韌性和低的缺口敏感性。鋼的淬透性良好，水淬時可淬透到Ф28～60mm,油淬時可淬透到Ф15～40mm。40cr合金鋼除調質處理外還適於氰化和高頻淬火處理。切削性能較好，當硬度為HB174～229時，相對切削加工性為60%。40cr合金鋼適於製作中型塑膠模具。
力學性能
試樣毛坯尺寸（mm）：25 熱處理： 第一次淬火加熱溫度（℃）：850；冷卻劑：油 第二次淬火加熱溫度（℃）：- 回火加熱溫度（℃）：520；冷卻劑：水、油 抗拉強度（σb/MPa）：≧980 屈服點（σs/MPa）：≧785 斷後伸長率（δ5/%）：≧9 斷面收縮率（ψ/%）：≧45 衝擊吸收功（Aku2/J）：≧47 布氏硬度（HBS100/3000）（退火或高溫回火狀態）：≦207
參考對應鋼號
我國GB的標準鋼號是40Cr、德國DIN標準材料編號1.17035/1.7045、德國DIN標準鋼號41Cr4/42Gr4、英國EN標準鋼號18、英國BS標準鋼號41Cr4、法國AFNOR標準鋼號42C4、法國NF標準鋼號38Cr4/41Cr4、義大利UNI標準鋼號41Cr4、比利時NBN標準鋼號42Cr4、瑞典SS標準鋼號2245、美國AISI/SAE/ASTM標準鋼號5140、日本JIS標準鋼號SCr440(H)/SCr440、美國AISI/SAE/ASTM標準鋼號5140、國際標準化組織ISO標準鋼號41Cr4。
物理性能
臨界點溫度 （近似值） Acm=780℃
正火規範 溫度850~870℃，硬度179~229HBS。
冷壓毛坯軟化處理規範 溫度740~760℃，保溫時間4~6h，再以5~10℃/h的冷速，降溫到≤600℃，出爐空冷。處理前硬度≤217HBS，軟化後硬度≤163HBS。
生鐵屑保護擺動回火規範 （670±10）℃×2h，隨爐升溫，（710±10）℃×2h，隨爐降溫，（670±10）℃×2h，隨爐升溫，（710±10）℃×2h，再隨爐降溫，（670±10）℃×2h，隨爐升溫, （710±10）℃×2h，隨爐降溫,共3個循環，再降溫至550℃，出爐空冷。處理後硬度153HBS。
調質處理規範 淬火溫度850℃ ±10℃，油冷；回火溫度520℃±10℃，水、油空冷。
特性
中碳調製鋼，冷鐓模具鋼。40cr合金鋼加工容易，經適當的熱處理以後可獲得一定的韌性、塑性和耐磨性。正火可促進組織球化，改進硬度小於160HBS毛坯的切削性能。在溫度550~570℃進行回火，40cr合金鋼具有最佳的綜合力學性能。40cr合金鋼的淬透性高於45鋼，適合於高頻淬火，火焰淬火等表面硬化處理等。
用途
40cr合金鋼經調質後用於製造承受中等負荷及中等速度工作的機械零件，如汽車的轉向節、後半軸以及工具機上的齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等；經淬火及中溫回火後用於製造承受高負荷、衝擊及中等速度工作的零件，如齒輪、主軸、油泵轉子、滑塊、套環等；經淬火及低溫回火後用於製造承受重負荷、低衝擊及具有耐磨性、截面上實體厚度在25mm以下的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環等；經調質並高頻表面淬火後用於製造具有高的表面硬度及耐磨性而無很大衝擊的零件，如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、連桿、 螺釘、螺帽、進氣閥等。此外，這種鋼又適於製造進行碳氮共滲處理的各種傳動零件，如直徑較大和低溫韌性好的齒輪和軸。
供貨狀態及硬度
退火態，硬度≤207HBS。 40cr合金鋼彈性模數:彈性模量E(20℃) /MPa 200000～211700 ，切變模量G(20℃) 80800
腐蝕損傷
40Cr合金圓鋼在各種環境條件下，因腐蝕而受到的損傷或破壞形態是多種多樣的。一些常見的腐蝕破壞形態：a)均勻腐蝕b)電偶腐蝕c)縫隙腐蝕d)孔蝕e)晶間腐蝕f)應力腐蝕8)腐蝕疲勞h)氫鼓泡i)磨損腐蝕。
【1】均勻腐蝕——腐蝕均勻地分布在整個金屬表面。它屬於全面腐蝕的一種形式。
【2】電偶腐蝕(雙金屬接觸腐蝕)——兩種不同的40Cr合金圓鋼在同一種電解質溶液中發生電聯接(相互接觸或用導線聯接），電位較負(較活潑）的金屬更強烈地受到腐蝕，電位較正(較不活潑）的40Cr合金圓鋼或電子導體的腐蝕減緩。這種由於不同金屬的接觸並產生電流而引起的腐蝕稱為雙金屬接觸腐蝕或電偶腐蝕。例如當用銅螺釘把兩塊鋼板聯接在一起時，螺釘周圍的40Cr合金圓鋼比其它部位的鋼板腐蝕嚴重得多。
防護措施：力求避免異40Cr合金圓鋼相接觸；在異40Cr合金圓鋼接觸處要採取絕緣措施等。
【3】縫隙腐蝕——40Cr合金圓鋼之間或金屬與非金屬之間，由於存在特定的狹小縫隙、縫隙限制了與腐蝕有關的物質的擴散，從而造成了縫隙內的腐蝕，稱為縫隙腐蝕。該腐蝕與孔穴、搭接縫、墊片底面、沉積物、螺帽、鉚釘等處存在少量不易流動的積液有關。
防護措施：力求有較合理的結構設計，減少各類縫隙；設計容器時要避免死角，便於排淨液體，力求使用不吸濕材料做墊片。
【4】孔蝕——在40Cr合金圓鋼表面的局部區域產生向深處發展的小孔的腐蝕形態。孔蝕是對設備破壞性最大的腐蝕形態之一。
通常容易受到孔蝕破壞的金屬有鋼鐵、不鏽鋼、鈦、鋁、鎳等。
一般來說，提高40Cr合金圓鋼材料的純度和表面光潔度，除去介質中的氧和氧化劑、提高介質的流動速度等，都利於減緩孔蝕的速度。
【5】晶間腐蝕（晶界腐蝕)一一當晶界（晶粒與晶粒之間）或其鄰近區域產生局部腐蝕，而晶粒的腐蝕相對很小時，這種局部腐蝕稱為晶間腐蝕。這種腐蝕常發生在不鏽鋼、鋁銅合金、鎳合金等設備的焊口附近。
【6】應力腐蝕破裂一一40Cr合金圓鋼材料在固定的拉應力和特定的腐蝕介質的共同作用下所引起的破壞。其特徵是應力腐蝕裂紋的外觀為脆性機械斷裂。裂紋只發生在金屬的局部區域，由表及里發展，一般與作用力垂直。它的破壞常常是無先兆的，其發展速度可達孔蝕發展速度的數百萬倍。造成設備滲漏，或受壓設備發生爆炸。是各種腐蝕形態中危害最大的一種。
【7】腐蝕疲勞一一40Cr合金圓鋼材料在腐蝕介質和循環應力的聯合作用下引起的損壞。腐蝕疲勞的外觀特徵是表面有短而粗的裂紋群，一般無分支，斷口大部分有腐蝕產物覆蓋，小部分呈粗糙的結晶狀脆性斷口。
【8】氫鼓泡一一當40Cr合金圓鋼表面由於腐蝕反應或陰極保護而有氫析出時，它滲入40Cr合金圓鋼，使材料內部產生鼓泡以致破壞。
防護措施：減少材料中的缺陷以提高抗氫鼓泡能力；採用氫擴散率低的合金，例如鎳鋼；除去介質中的有害成分；使用緩蝕劑、塗料和襯裡等。
【9】磨損腐蝕一一腐蝕介質及其與40Cr合金圓鋼表面的相對運動的共同作用所引起的金屬的加速破壞或腐蝕。它有幾種特殊形式：
(1)湍流腐蝕一一流動的介質在40Cr合金圓鋼設備的某些特定部位形成的湍流所引起的腐蝕。外觀特徵為金屬表面呈凹槽和深谷狀波紋。凹糟和深谷內表面光滑無腐蝕產物。例如管殼式熱交換器進口附近，由管徑大轉到管徑小的過流區產生湍流腐蝕。
(2)沖刷腐蝕——高速流體直接不斷地衝擊金屬表面所引起的腐蝕。例如在高速流體突然變向的彎管處發生這種腐蝕。
(3)空泡腐蝕一一腐蝕介質與40Cr合金圓鋼作高速相對運動，在金屬表面局部區產生渦流；伴隨著氣泡的迅速形成和破滅不斷破壞表面膜而產生的腐蝕。例如泵葉輪上發生的腐蝕就是一例。
(4)磨振腐蝕一一在受載的兩塊相互接觸的材料表面之間，由於摩擦、振動和大氣的聯合作用所產生的腐蝕。這種腐蝕發生在各種機械及聯接件中，例如滾動軸承、齒輪、螺栓聯接件及許多化工機械零件。
防護措施:選用耐磨耐蝕材料，在設備的造型上力求避免產生湍流、渦流，採用塗料和襯裡，除去環境中的腐蝕物，用高韌性低粘度的油脂潤滑接觸面等。
【1】均勻腐蝕——腐蝕均勻地分布在整個金屬表面。它屬於全面腐蝕的一種形式。
【2】電偶腐蝕(雙金屬接觸腐蝕)——兩種不同的40Cr合金圓鋼在同一種電解質溶液中發生電聯接(相互接觸或用導線聯接），電位較負(較活潑）的金屬更強烈地受到腐蝕，電位較正(較不活潑）的40Cr合金圓鋼或電子導體的腐蝕減緩。這種由於不同金屬的接觸並產生電流而引起的腐蝕稱為雙金屬接觸腐蝕或電偶腐蝕。例如當用銅螺釘把兩塊鋼板聯接在一起時，螺釘周圍的40Cr合金圓鋼比其它部位的鋼板腐蝕嚴重得多。
防護措施：力求避免異40Cr合金圓鋼相接觸；在異40Cr合金圓鋼接觸處要採取絕緣措施等。
【3】縫隙腐蝕——40Cr合金圓鋼之間或金屬與非金屬之間，由於存在特定的狹小縫隙、縫隙限制了與腐蝕有關的物質的擴散，從而造成了縫隙內的腐蝕，稱為縫隙腐蝕。該腐蝕與孔穴、搭接縫、墊片底面、沉積物、螺帽、鉚釘等處存在少量不易流動的積液有關。
防護措施：力求有較合理的結構設計，減少各類縫隙；設計容器時要避免死角，便於排淨液體，力求使用不吸濕材料做墊片。
【4】孔蝕——在40Cr合金圓鋼表面的局部區域產生向深處發展的小孔的腐蝕形態。孔蝕是對設備破壞性最大的腐蝕形態之一。
通常容易受到孔蝕破壞的金屬有鋼鐵、不鏽鋼、鈦、鋁、鎳等。
一般來說，提高40Cr合金圓鋼材料的純度和表面光潔度，除去介質中的氧和氧化劑、提高介質的流動速度等，都利於減緩孔蝕的速度。
【5】晶間腐蝕（晶界腐蝕)一一當晶界（晶粒與晶粒之間）或其鄰近區域產生局部腐蝕，而晶粒的腐蝕相對很小時，這種局部腐蝕稱為晶間腐蝕。這種腐蝕常發生在不鏽鋼、鋁銅合金、鎳合金等設備的焊口附近。
【6】應力腐蝕破裂一一40Cr合金圓鋼材料在固定的拉應力和特定的腐蝕介質的共同作用下所引起的破壞。其特徵是應力腐蝕裂紋的外觀為脆性機械斷裂。裂紋只發生在金屬的局部區域，由表及里發展，一般與作用力垂直。它的破壞常常是無先兆的，其發展速度可達孔蝕發展速度的數百萬倍。造成設備滲漏，或受壓設備發生爆炸。是各種腐蝕形態中危害最大的一種。
【7】腐蝕疲勞一一40Cr合金圓鋼材料在腐蝕介質和循環應力的聯合作用下引起的損壞。腐蝕疲勞的外觀特徵是表面有短而粗的裂紋群，一般無分支，斷口大部分有腐蝕產物覆蓋，小部分呈粗糙的結晶狀脆性斷口。
【8】氫鼓泡一一當40Cr合金圓鋼表面由於腐蝕反應或陰極保護而有氫析出時，它滲入40Cr合金圓鋼，使材料內部產生鼓泡以致破壞。
防護措施：減少材料中的缺陷以提高抗氫鼓泡能力；採用氫擴散率低的合金，例如鎳鋼；除去介質中的有害成分；使用緩蝕劑、塗料和襯裡等。
【9】磨損腐蝕一一腐蝕介質及其與40Cr合金圓鋼表面的相對運動的共同作用所引起的金屬的加速破壞或腐蝕。它有幾種特殊形式：
(1)湍流腐蝕一一流動的介質在40Cr合金圓鋼設備的某些特定部位形成的湍流所引起的腐蝕。外觀特徵為金屬表面呈凹槽和深谷狀波紋。凹糟和深谷內表面光滑無腐蝕產物。例如管殼式熱交換器進口附近，由管徑大轉到管徑小的過流區產生湍流腐蝕。
(2)沖刷腐蝕——高速流體直接不斷地衝擊金屬表面所引起的腐蝕。例如在高速流體突然變向的彎管處發生這種腐蝕。
(3)空泡腐蝕一一腐蝕介質與40Cr合金圓鋼作高速相對運動，在金屬表面局部區產生渦流；伴隨著氣泡的迅速形成和破滅不斷破壞表面膜而產生的腐蝕。例如泵葉輪上發生的腐蝕就是一例。
(4)磨振腐蝕一一在受載的兩塊相互接觸的材料表面之間，由於摩擦、振動和大氣的聯合作用所產生的腐蝕。這種腐蝕發生在各種機械及聯接件中，例如滾動軸承、齒輪、螺栓聯接件及許多化工機械零件。
防護措施:選用耐磨耐蝕材料，在設備的造型上力求避免產生湍流、渦流，採用塗料和襯裡，除去環境中的腐蝕物，用高韌性低粘度的油脂潤滑接觸面等。
