40Cr傳動軸淬火異常組織分析
40Cr是傳動軸常用材料，但是在生產實踐中淬火時出現了針束狀異常組織，嚴重影響了零件的性能。本文通過金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡觀察分析異常組織，根據其特征判斷為無碳貝氏體，形成的溫度區間為500℃～520℃，并對貝氏體的形核長大機制展開了討論。無碳貝氏體異常組織產生的原因是40Cr鋼在高溫區的冷卻速度不足，冷卻速度不均勻。通過對冷卻介質進行攪拌等提高冷速的方式能夠消除異常組織。
近年來我國汽車的產銷量突飛猛進，對汽車零部件特別是動力傳輸的主要部件———汽車傳動軸的需求也日益增長。軸是機器中***基本的零件之一，也是關鍵零件，它直接影響機器的精度和壽命。依據承受載荷的不同，軸可以分為轉軸、傳動軸和心軸三種。其中傳動軸是只傳遞轉矩，不承受彎矩或承受彎矩較小的軸，如汽車的傳動軸等。對于傳動軸類零件一般要求具有較好的綜合力學性能，較高的硬度和耐磨性以及較高的疲勞強度等性能要求。中碳合金鋼40Cr鋼是普遍使用的傳動軸的原材料之一，這類鋼經調質處理后，具有較好的綜合機械性能。然而在生產中經常發現，當軸徑大于100mm 的傳動軸在淬火后經常出現異常組織，如圖1中箭頭所示。異常組織常出現在傳動軸的次表面及心部，表現為沿晶界大致平行的單針鐵素體或多針束狀鐵素體。異常組織的出現，使得傳動軸的性能大幅下降，壽命大幅降低。本文將從形態特征和亞結構等方面對40Gr傳動軸淬火異常組織進行分析，從而確定其組織及產生的主要原因，從而通過修改熱處理工藝來避免異常組織的出現。
經過OM、SEM、AFM 對40Cr傳動軸中異常組織的分析，得到以下結論：
1.大尺寸40Cr傳動軸淬火后的異常組織為無碳化物貝氏體。異常組織出現的溫度范圍是500℃～520℃，形成原因主要是在高溫區冷卻速度不足，冷卻速度不均勻。
2.無碳化物貝氏體中的鐵素體是由一些邊緣形狀不規則的泡狀亞單元組成的，亞單元由更細的超細亞單元構成。
3.無碳化物貝氏體中鐵素體針束的周圍為馬氏體組織，可能是由富碳的奧氏體在形成貝氏體后，繼續冷卻過程中，發生了馬氏體相變，而轉變成為馬氏體組織，且沒有發現碳化物析出。
4.消除異常組織的方法包括對冷卻介質進行攪拌、更改冷卻介質的成分或濃度、更換冷卻介質、改進零件的裝卡方法等。
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