湘钢生产的ML40Cr钢板Q-1成品盘条奥氏体晶粒度难以满足客户需求通过对成品盘条进行奥氏体晶粒度检测确认ML40Cr成品盘条近表面部分区域存在混晶现象混晶现象是由于钢中AlN分布不均匀造成。将钢中Al含量适当调低控制初轧的终轧温度提高钢轧加热温度和吐丝温度有利于后期AlN均匀析出减轻混晶现象。 

  为了提高40Cr钢基体的力学性能和耐蚀性利用激光熔覆方法在40Cr钢板钢基体上熔覆Fe基、Ni基合金涂层。通过扫描电子显镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）对涂层的组织、相以及元素分布进行分析鉴定并采用显硬度、电化学腐蚀及摩擦磨损测试手段表征了两种涂层的综合性能。结果表明:两种涂层的厚度均为4mm左右且涂层与基体结合界面处均有明显过渡带形成了较好的冶金结合。其中Fe基涂层显组织主要由α-Fe和Fe Cr相组成而Ni基涂层显组织主要由γ-Ni和Fe Ni3相组成;Fe基、Ni基涂层的显硬度值分别为440HV0.5和340HV0.5均高于基体（240HV0.5）。此外Fe基、Ni基涂层相对基体而言均具有较低的腐蚀电流密度（0.51μA·cm-2、1.08μA·cm-2）和较高的自腐蚀电位（-0.26 V）同时Fe基和Ni基涂层较基体的相对耐磨性分别提高了11.2倍和2倍两种涂层均改善了40cr钢板基体的耐腐蚀性和耐磨性其中Fe基涂层的耐腐蚀性和耐磨性能较优。 

利用Gleeble3800型热力模拟试验机对40cr钢板中厚板试样进行热压缩试验得到不同温度和应变速率下的应力-应变曲线。用XRD、SEM和OM对热压缩后试样表面物相和金相形貌进行表征分析了不同温度和不同应变速率下热压缩对试样表面组织性能的影响。结果表明:变形抗力与应变速率成正比与试验温度成反比残留奥氏体含量同样遵循此规律;650℃时表面以片状珠光体为主750℃时表面组织以马氏体和贝氏体为主随着温度升高材料表面出现轻氧化;在650℃时可获得约350 MPa的平均残余应力且在同一温度下应变速率的提高有利于提高表面残余应力这将有利于提高材料的抗疲劳性能。 

  对40Cr钢板汽车半轴中频淬火时发生开裂熔化原因进行了检测和分析。结果表明由于轧制工艺不当汽车半轴件原材料表面形成严重的纵向折叠裂纹裂纹的尾部甚至延伸到材料中心在中频感应淬火时发生开裂裂纹间隙甚至发生熔化。为彻底该类质量事故的发生必须加强原材料的进货检验。 

  利用激光造型技术在环形试样表面加工出直径在20μm到80μm之间且具有相同深度和面积占有率的圆凹坑通过Talysurf CCI Lite非接触式三维光学轮廓仪测量试样表面并采用ISO 25178参数对各试样表面进行三维表征 利用JPM-1双盘磨损试验机在重载条件下（赫兹接触压力≥1 GPa）40cr中厚钢板研究各组试样在不同工况下的摩擦特性及表面三维形貌参数对摩擦学性能的影响.试验结果说明:直径为80μm和20μm的织构表面润滑效果优于光滑表面.载荷、转速、滑滚比对摩擦系数的影响具有一定的规律性且不同的工况下呈现的规律有所差别在高速低载大滑滚比条件下织构表面对提高摩擦副润滑效果为显著还进一步探索了表面三维表征参数Sa、Vv、Spc、Vmp、Vxp与重载条件下40Cr钢摩擦特性的关系. 

采用LDF 4000-100型半导体激光器对40Cr钢齿条齿面进行了淬火处理研究。结果表明40cr钢板:在矩形光斑17 mm×5 mm、激光头到淬火齿面中心距离375 mm、激光束入射齿面夹角75°下选取 参数激光加热温度1400℃、扫描速率10 mm/s时齿面的淬硬层深度均匀可达到1.2 mm淬硬层组织为细小、弥散马氏体表层组织硬度 可达到750 HV0.2并在工业化试生产中取得了较好应用效果。 

  为了延长齿轮钢使用寿命采用热扩散法盐浴渗钒在40Cr钢表面制备VC渗层并测得了900～1050℃盐浴渗钒6 h的渗层厚度利用光学显镜和扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对VC渗层的组织形貌、物相成分进行了分析同时对渗层硬度进行了测试。结果发现40Cr钢板表面形成了5～50μm厚的渗层组织且不同的处理温度造成了不同程度的渗层组织迁移渗层物相主要由VC和少量α-Fe相组成同时VC晶粒生长具有VC（111）和VC（200）两个择优取向且随处理温度升高择优取向减弱而渗层对基体表面硬度均有不同程度地提高。 

现有的硬度法和金相法无法满足40Cr钢板产品渗氮层深度的全覆盖检测的需求故提出一种利用激光超声技术进行渗氮层深度无损测量的方法。首先利用脉冲激光在不同渗层深度的40Cr钢表面激励出表面波通过激光干涉仪接收表面波从而实现表面波号的非接触激励和接收。然后采用二维傅里叶变换（2D-FFT）方法提取出表面波的频散曲线。实验结果表明:随着渗层深度的增加表面波的相速度也随之增加;表面波在低频时有较大的频散特性而在高频范围内表面波的传播速度变化较小;当渗氮层深度达到394μm时表面波速度的变化趋势不明显;表面波的频散曲线和渗氮层深度有一定的对应关系通过测量表面波的频散曲线可近似得到渗氮层的深度。激光超声技术是一种潜在的40Cr钢渗氮层深度的无损测量方法具有一定的工程应用价值。 

温度、时间是离子共渗工艺中的重要两个因素本文通过实验寻找佳的工艺参数并与常规等温离子共渗作比较。利用显硬度计对试样进行研究分析。40cr钢板结果表明:40cr钢板经530°变温共渗6h氨气流量0.3L/h乙醇流量0.4L/min循环离子共渗处理表面硬度高达到硬化要求共渗层厚度为0.245mm且梯度平缓优于常规恒温离子共渗使工件达到了优化的目的。 

  汽车传动轴总成是汽车的关键零部件之一。其中传动轴部分常采用45钢的空心管和40Cr钢板实心轴焊接获得以实现汽车传动轴的轻量化和低成本。开展45#-40Cr传动轴激光焊接工艺研究具有重要意义。采用激光焊接技术进行传动轴的焊接主要面临以下问题:不同钢材料传动轴激光焊接过程中的接头性能的不一致和管材焊缝搭接的焊接缺陷问题。针对上述问题本文主要研究内容如下:首先提出采用偏移激光光斑的方法来解决不同钢焊接接头性能不一致的问题

  先对40Cr-45钢进行激光对接焊的激光功率和焊接速度的优化实验再基于激光深熔焊原理及上述优化参数进行光斑偏移影响焊接接头性能的实验研究。并对比分析焊缝成型、观组织和力学性能。研究表明:采用偏移激光光斑的方法能较好的解决焊接接头性能一致性的问题。优化参数为激光功率4.65 kW、焊接速度0.9m·min-1、离焦量-2mm。即当激光偏向40Cr钢侧0.1mm时获得的焊缝成型较好且关于连接线对称分布;焊缝各区域显组织和硬度均匀且焊件的抗拉强度高于母材45钢。其次提出实时调控焊接工艺参数的方法来解决管材焊缝搭接的焊接缺陷问题。采用40cr中厚钢板管材进行了管材环缝激光焊实验。选择易于控制的激光功率为变量研究不同变激光功率下所获得焊接接头的优劣。并结合理论分析和实验结果作为参照优化激光功率变化趋势。研究结果表明:管材焊接缺陷主要为收尾处的凹陷缺陷和焊缝前后段工件基础温度差引起的焊缝不均匀缺陷。