一、42CrMo 钢的基本特性

• C：0.38%~0.45%
• Si：0.17%~0.37%
• Mn：0.50%~0.80%
• Cr：1.20%~1.50%
• Mo：0.15%~0.25%
• Ni：≤0.30%，P/S：≤0.035%

• 高强度、高淬透性，比 40Cr 钢的强度和淬透性更高；
• 合金元素 Cr 和 Mo 可提高耐磨性、耐疲劳性及抗回火稳定性；
• 适合制造承受重载荷、大截面的零件（如齿轮、轴、连杆等）。

二、热处理工艺及性能影响

1. 退火处理

• 工艺：加热至 840~860℃，保温后随炉冷却。
• 目的：消除锻造应力，软化组织，改善切削加工性能。
• 性能变化：
  • 硬度：≤217HBW
  • 组织：珠光体 + 铁素体，晶粒均匀细小。

2. 正火处理

• 工艺：加热至 860~880℃，保温后空冷。
• 目的：细化晶粒，均匀组织，消除网状碳化物。
• 性能变化：
  • 硬度：241~285HBW
  • 强度和韧性比退火态略高，切削性能良好。

3. 淬火 + 回火（调质处理）

（1）淬火工艺

• 加热温度：850~880℃（油冷或水冷，大截面零件建议油冷以减少变形开裂）。
• 目的：获得马氏体组织，提高硬度和强度。
• 关键影响：
  • 淬透性：由于 Cr、Mo 元素的作用，淬透性显著优于碳钢，Φ100mm 截面可淬透。
  • 常见问题：淬火温度过高易导致晶粒粗大，增加开裂风险；冷却速度不足会影响淬硬层深度。

（2）回火工艺及性能对比

4. 表面淬火（可选工艺）

• 工艺：感应加热淬火 + 低温回火（200~220℃）。
• 性能提升：
  • 表面硬度：52~58HRC，耐磨性能显著提高；
  • 心部保持良好韧性，适用于承受冲击和磨损的零件（如齿轮齿面）。

三、热处理后显微组织与性能关联

1. 马氏体组织：淬火后形成板条状或针状马氏体，硬度高但脆性大，需通过回火改善韧性。
2. 回火索氏体：调质处理后形成均匀细小的铁素体 + 渗碳体颗粒，实现强度与韧性的最佳平衡。
3. 残余奥氏体：淬火后少量残余奥氏体会降低硬度，但可缓解应力集中，需控制其含量（一般≤5%）。

四、热处理关键问题及对策

1. 淬火开裂与变形：
   • 原因：截面温差大、冷却速度过快。
   • 对策：采用阶梯式升温预热、油冷替代水冷、及时回火。
2. 回火脆性：
   • 第二类回火脆性（450~600℃）：Mo 元素可抑制此现象，故 42CrMo 比 40Cr 抗回火脆性能力更强。
   • 对策：避免在脆化温度区间回火，或采用快冷（水冷）通过脆化区间。

五、应用场景与性能优势

• 典型应用：
  • 工程机械：齿轮、主轴、活塞杆；
  • 汽车工业：发动机曲轴、变速箱齿轮；
  • 模具制造：冷作模具、压铸模。
• 性能优势：
  • 高强度（调质后 σb≥1000MPa）满足重载荷需求；
  • 良好的淬透性适用于大尺寸零件；
  • 抗疲劳性能优异，适合长期交变载荷工况。

六、与同类钢种的性能对比

七、总结