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1、摘 要本文是研制一种针对40Cr连杆锻造余热淬火的水基淬火液，代替价格高又不能保证生产安全的淬火油，本文主要是利用具有降低淬火冷却速度的水玻璃、加快冷却速度的氯化钠和碳酸钠以与作为保持悬浊液稳定的氢氧化钠做溶质，自来水做溶剂，通过调整溶质比例，配制合理的淬火液。通过测定淬火和回火的硬度和观察金相组织，验证所配制的淬火液是否符合能达到力学性能要求，如不能达到，视情况调整各溶质浓度。经过多次实验，最后得出结论，所配置的方案六淬火液（水玻璃 412g ,NaCl 1100g,Na2CO3 1100g, NaOH 50g,自来水7500g，配合900淬火、560回火）是既能保证力学性能要求，又能兼顾节
2、省成本并环保的最佳配方。关键词 连杆 水基淬火液 水玻璃 力学性能 / Title: The Development of40Cr Connecting Rod with Water-soluble Quenching LiquidAbstractThis article is developing awater-based quenching liquid for 40Cr connecting rod forging Quenching.Instead of the quenching oil which is high prices and cant guarantee the prod
3、uction safety.In this paper,solutes are sodium silicat, NaCl, sodium carbonate and sodium hydroxide.sodium silicateis usedtoreduce quenching cooling rate,NaCl and sodium carbonateis usedto improvequenching cooling rate,and sodium hydroxide acts as keeping the suspension stable sodium.Water to do the
4、 solvent.By adjusting the solutes ratio, make upa reasonable quenching liquid.Determination of the hardness of the quenched and tempered, and observation of the microstructure, to verify the preparation of the quenching liquid in line with to achieve the mechanical performance requirements or not.If
5、 it can not reach, as the case may adjust the solutes concentrationAfter a series of adjustments, the final experimental verification that We configure the program five quenching liquid (sodium silicate 412g,NaCl 1100g and Na2CO3 1100g and NaOH 50g, water 7500g, with the 840 quenching, 560 tempering
6、) can guarantee the mechanical performance requirements, while maintaining the cost-saving and environmental protectionthe best formula.Keywords:Connecting rod Water-based quenching liquid Sodium silicateMechanical properties目录第一章绪论41.1 40Cr连杆41.1.1 40Cr的特性41.1.2 连杆的性能要求41.1.3 40Cr淬火对力学性能的影响51.1.4 锻
7、热淬火51.1.5 锻热淬火后的力学性能61.1.6 40Cr淬火的意义61.2钢的淬火缺陷71.2.1淬火裂纹71.2.2淬火变形71.2.3淬火后硬度不足71.2.4淬火硬度不均匀71.3淬火剂的要求81.3.1 淬火剂的工艺要求81.3.2淬火剂环保节约的要求81.4常用的淬火介质91.4.1水91.4.2盐水和碱水91.4.3油91.4.4新型淬火剂101.5理想淬火液111.6 水基淬火剂的发展前景121.6.1 淬火介质的发展历程121.6.2 水基淬火介质发展的现状131.6.3 水基淬火介质发展前景151.6.4 本文所研究的容16第二章实验172.1 实验材料与设备172.1
8、.1 实验材料172.1.2实验设备172.2实验方案172.3 实验步骤19第三章 40Cr连杆的组织与性能分析213.1 引言213.2 40Cr连杆的硬度测试分析213.3 40Cr连杆的显微组织性能分析233.4 本章小结28第四章结论29致30参考文献：31第一章 绪论1.1 40Cr连杆1.1.1 40Cr的特性40Cr钢在机械制造业应用十分广泛。调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。钢的淬透性良好，水淬时可淬透到2860mm,油淬时可淬透到1540mm。表1-1 40Cr的化学成分牌号40CrC0.370.44Si0.170.37Mn0.500.8
9、0Cr0.801.10Ni0.030P0.035S0.0351.1.2 连杆的性能要求图1-1 连杆连杆（connecting rod）连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。 连杆是汽车与船舶等发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂
10、的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力1。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。1.1.3 40Cr淬火对力学性能的影响钢的淬火就是将钢加热到临界温度（Ac3或Ac1）以上保温一定时间使之奥氏体化后，以大于临界冷却速度的冷速进行冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的工艺方法1。淬火是最重要的热处理工艺，可以显著提高钢的强度和硬度。如果与回火相结合可以得到不同强度韧性和塑性的配合，从而获得不同的应用。亚共析钢一般在Ac3+3050加热，因为这样可以得到细小均匀的奥氏体晶粒，淬火后就可以得到细小的马氏体组织。如果加热温度低于Ac3,钢组
11、织中将会保留部分铁素体，使淬火硬度和强度都低;而加热温度过高，将会引起奥氏体晶粒粗大，使淬火钢的机械性能降低。由于淬火温度Ac3+3050处于完全奥氏体的相区，故称作完全淬火。过共析钢淬火加热温度是Ac1+3050,因为在淬火前需要进行球化退火，得到球化体组织，故加热到上述温度就可以得到颗粒状渗碳体和马氏体。由于存在颗粒渗碳体，不但没有降低钢的硬度，反而提高他的耐磨性；同时，因为加热温度较低，故奥氏体晶粒很小，淬火后就可以得到细小（隐针）马氏体。可以得到机械性能较好的钢。如果加热温度太高，就会带来不良后果：由于渗碳体全都溶于奥氏体中，淬火钢的耐磨性会降低；奥氏体晶粒显著增大，淬火后就会得到粗大
12、的马氏体，进而形成显微裂纹的倾向增大；奥氏体中碳含量显著增高，Ms点降低，淬火后大大增加了残余奥氏体量，使钢的硬度降低，氧化、脱碳加剧，同时淬火变形和开裂程度增大等等2。1.1.4 锻热淬火锻热淬火是指在热锻成型后立即投入淬火介质中淬火以获得淬火组织的一种将锻造和淬火结合于一起的工艺方法。锻热淬火在生产上早早就有应用。如古代在生产刀剑时经常是在最后锻打成型后立即淬火。但是当时并不清楚这种工艺的本质。最初采用这种工艺，主要是为了节约能源和简化工艺。但实践表明，好处远远大于如此，采用锻热淬火还能进一步改善性能，经过锻热淬火结合高温回火后的强度和硬度一般都高于普通调质，但是塑性和韧性稍低。锻热淬火不
13、仅可提高性能外，还有下述一系列优点：1.节约能力采用锻热淬火就可以省去原调质工艺中锻后正火和调质淬火的两道加热工序，所以能显著节约能量。另外，采用锻热淬火工艺时，加热锻坯一般采用连续加热炉。相较于锻造车间通常用的周期式炉，它热效率高，燃料消耗自然低。2.节约钢材由于锻热淬火能在保证足够塑性与韧性的前提下，提高强度，所以采用此工艺可以减轻零件的重量。又由于锻热淬火可显著提高淬透性，因此原来采用水淬的，就可以改用油淬；原来采用的合金结构钢可以改用普通碳钢。这样可以节省昂贵的合金元素，也就降低了原材料成本。3.节约基本投资采用热锻淬火会省去原工艺中正火与调质的工序，因此可以节省用来正火和调质淬火的加
14、热设备与这些设备所占车间面积。另外，减少了设备，所以设备的维修费也会相应得到节省。4.节约工时，缩短生产周期简化了工序，自然工时会显著减少，缩短生产周期。 5.便于机械加工形变热处理就是运用形变强化和热处理强化结合的一种强化工艺。其优点就是能同时提高钢的强度，塑性和韧性。或是保持塑性和韧性不降低的前提下，显著提高强度。缺点就是在提高强度的同时也会改变其形状。因为锻轧成型不能保证零件的几何精度，所以在形变热处理后要进行机械加工。但是强度与硬度的提高增加了机械加工的难度。这就是为什么许多类型的形变热处理不易在生产上得到推广应用。用锻造余热淬火和随后的高温回火代替原来的调质工艺避免了这一缺陷。因为经
15、高温回火，钢的强度和硬度并不高，容易进行机械加工，所以锻热淬火是易于推广的形变热处理3。1.1.5 锻热淬火后的力学性能影响锻热淬火后力学性能的因素很多，一般来说，锻热淬火能在保持韧性和塑性的前提下，显著提高强硬度。锻热淬火和普通淬火相比，韧性和强度的配合一般以锻热淬火的为佳。与普通调质钢相比较，锻热淬火结合高温回火可以使强度极限提高310%，硬度提高10%，延伸率提高1040%，冲击值提高2030%4。同时锻热淬火还可以提高钢的断裂韧性、裂纹扩展功与疲劳极限。一般认为，锻热淬火能抑制可逆回火脆性，并且这种效应还可以遗传，即在锻热淬火后再一次淬火和回火，不仅冲击值高，且不会出现可逆回火脆性的低谷。而未经锻热淬火的钢件在淬火后的回火时会随回火温度升高，在550600时出现一个可逆回火脆性低谷。但是40Cr锻热淬火后，可逆回火脆性没有被抑制，所以一般在锻热淬火后还是要避免在脆化区回火或者缓慢通过脆化区5。1.1.6 40Cr淬火的意义淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、
