45钢光轴连续感应淬火过程的数值模拟

建立45钢无限长轴对称工件连续感应淬火过程的二维物理模型,并进行温度场的数值模拟。根据连续感应淬火过程中温度场的分布给出了判断淬硬层深度的依据,并结合Maynier组织预测模型与硬度公式计算出工件不同深度处的硬度值进行验证。结果表明,可根据工件感应加热区域进入喷水冷却时刻的径向温度分布曲线来预测连续感应淬火最终淬硬层深度。根据这一结论,可以用所建立的有限元模型对连续感应淬火工件淬硬层深度进行预测。     

台阶轴连续感应淬火组织硬度分布预测及其工艺优化

建立了S45C钢台阶轴连续感应淬火过程的分区模拟模型,加载相应的物性和工艺参数,采用感应加热结束时刻轴径向温度分布、Maynier模型、Carsi修正模型和钢CCT曲线拟合预测其淬硬层深度分布,通过联动分析各方法的模拟结果优化了连续感应淬火工艺参数。结果表明,感应淬硬层中关键点b的100%、50%和0%马氏体的模拟深度分别为1.31、1.49和2.97 mm,误差分别为-12.67%、-13.87%和-1.00%,关键点e分别为1.44、2.02、2.54 mm,误差分别为-4.00%、-3.38%和-18.06%,与试验结果较吻合。通过感应淬火工艺参数改变和物理模型调整等探讨了零件各点处的轴径淬硬层变化,给出拟优化的感应淬火工艺参数。初步探讨了换热系数h变化对感应淬硬层的影响。     

感应淬火硬化层深度的预测方法及其精度探讨

建立了模拟感应淬火过程的物理模型并合理划区、加载相应的材料物性参数,分析了感应淬火工艺参数变化对模拟结果的影响,得到了模拟计算时相应的计算参数确定原则。感应淬火淬硬层深度的预测采用了五种预测方法进行计算预测,给出了零件感应淬火淬硬层深度预测值的相应误差,针对五种预测方法的特点,提出了零件感应淬火淬硬层深度的预测方法组合联动处理思路。     

Cr3型压铸模具钢4Cr3Mo2V的CCT和TTT曲线

利用DIL805A淬火变形膨胀仪对新型Cr3型热作模具钢4Cr3Mo2V进行过冷奥氏体连续冷却转变和过冷奥氏体等温转变试验,研究了冷却速度对相变组织和硬度的影响,绘制了Cr3钢的CCT曲线和TTT曲线,并与Cr5型4Cr5Mo2V钢的CCT曲线和TTT曲线进行对比。结果表明,Cr3钢的Ms=320℃,Ac₁=795℃,Ac_cm=895℃。当Cr3钢以不同速度连续冷却时,分别出现了珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。与Cr5钢相比,Cr3钢的CCT曲线左移,淬透性降低。Cr3钢的TTT曲线呈“双C型”,贝氏体转变区的温度范围在320～410℃,珠光体转变区的温度范围在650～750℃,“鼻尖”温度出现在715℃左右,珠光体转变结束所需时间为17 882 s。     

42CrMo钢激光-感应复合淬火淬硬层几何特征及组织研究

采用激光-感应复合淬火的新工艺,将激光和电磁感应两种热源复合提高42CrMo钢激光淬火的淬硬层深度和均匀性。利用COMSOL Multiphysics 5.5软件对42CrMo复合淬火过程中温度场的演变过程进行分析,通过淬火实验对模型进行了验证,淬硬层深度模拟值与实验值一致性较高。采用该模型,比较了复合淬火与单一激光和单一感应淬火在同工艺下淬硬层的表面温度和深度,分析了不同扫描速度和激光光斑尺寸对淬硬层深度的影响。通过实验对复合淬火的淬硬层深度、硬度、晶粒大小和显微组织进行分析。结果表明,激光-感应复合淬火可以有效提高试样的表面淬火温度,提高淬硬层宽度和深度,弥补单一激光淬火功率不足的缺点,通过模型预测了复合淬火最优扫描速度和光斑尺寸。相较于两种单一淬火,复合淬火的晶粒度和显微组织形态在深度方向上的变化趋势与激光淬火相似,且具有更高的淬硬层平均硬度。     

感应淬火对42CrMo钢曲轴连杆轴颈组织性能的影响

采用OM、SEM、X射线应力分析、力学性能测试等手段,分析了感应淬火处理对42CrMo钢曲轴连杆轴颈截面组织和残余应力的影响,探讨了不同淬火功率对淬硬层形貌、显微组织和力学性能的影响。结果表明,42CrMo钢曲轴连杆轴颈截面由淬硬层、过渡层和基体3部分组成,淬硬层组织为均匀细小的马氏体,过渡层组织为马氏体和回火索氏体的混合组织,基体组织为回火索氏体。经感应淬火处理,42CrMo钢曲轴连杆轴颈表面残余应力由拉应力变为压应力,随着感应淬火功率的增加,淬硬层深度增加,组织不断细化,当感应淬火功率为2500 W,组织最为均匀细小,表面硬度达到了751.3 HV0.1,耐磨性大幅提升;但是淬火功率过高会导致组织粗化,当感应淬火功率为2600 W时,组织有所粗化,硬度也有所降低。     

42CrMo钢驱动轮轴的感应热处理

利用GCK10150感应淬火机床(KGPS250/8000电源)和自主研发设计的感应器对某型号大轮拖拉机(≥160马力)42Cr Mo钢驱动轮轴进行表面淬火工艺试验,借助磁粉探伤仪、洛氏硬度计、金相显微镜和静扭试验机对感应淬火后的42Cr Mo钢驱动轮轴的组织与性能进行了分析。结果表明,42Cr Mo钢驱动轮轴感应淬火后的淬硬层深满足花键根部3.25~8.25 mm、光轴表面7~12 mm、键槽≥2 mm,硬度满足淬火硬度52~57 HRC、调质硬度262~302 HBW,并且淬硬层连续,同时零件表面不存在烧伤、裂纹等缺陷。42Cr Mo钢经调质+感应淬火+200℃×2 h回火后的抗扭性能最高。     

50CrMo4钢感应淬火微观组织和磨损机制

通过对50Cr Mo4(德国)滚珠丝杠钢表面感应淬火,低温下回火处理,分析了淬火硬化层的物相、显微组织、断口形态、显微硬度等,计算了淬硬层残留奥氏体含量,探讨了在往复直线干摩擦条件下及不同载荷条件下的磨损特性。结果表明,感应淬火处理后,50Cr Mo4钢淬硬层的硬度由250 HV提高到700 HV,淬硬层组织主要为细小的回火马氏体,从表层到心部的断口形态分别为沿晶断裂、韧窝+穿晶混合断裂,韧性断裂。随着磨损载荷的增大,材料的摩擦系数逐渐降低。低载荷下材料磨损表面存在明显的犁沟,磨损机制为磨粒磨损;随着载荷的增加,磨损表面开始出现剥落凹坑,且剥落凹坑的数量增多;高载荷下磨损表面存在犁沟和明显的剥落凹坑,磨损机制为磨粒磨损和剥层磨损。     

淬火温度对17 Cr2 Ni2 MoVNb重载齿轮钢组织和硬度的影响

研究了新型齿轮钢17Cr2Ni2MoVNb渗碳之后经不同温度淬火后的微观组织和硬度。结果发现,随淬火温度的升高,渗碳层中未溶碳化物减少、残留奥氏体增加。在860℃淬火时,17Cr2Ni2MoVNb钢渗碳层组织和硬度最佳,其碳化物为3级、残留奥氏体含量为23.55%、硬度达到750 HV0.2、且波动较小。     

高碳低合金耐磨钢过冷奥氏体组织转变和淬透性

针对厚度超过140 mm的厚大耐磨工件,设计一种C含量为0.67%~0.73%的Mn-Cr系高碳低合金耐磨钢。利用DIL805A热膨胀仪结合金相—硬度法,测得了该钢的临界点温度A_(c1),A_(c3)以及Ms;并绘制了该材料的过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线);研究了过冷奥氏体连续冷却过程中组织转变规律;并且利用末端淬火实验研究了该钢的淬透性。结果表明:该钢的CCT曲线大大右移,临界冷却速度为5℃/s;测得了该钢淬透性曲线,淬透层深度达到36 mm,淬透性大大增加。     

加热温度及保温时间对55CrMo钢相变的影响

为了改善精密滚珠丝杠感应淬火后的表层硬度及硬度均匀性,提高耐磨性及寿命,利用Gleeble-1500D热模拟试验机,以50℃/s的加热速度,将55CrMo钢试样分别加热到800、850、900、950、1000、1100和1200℃,并在相应温度分别保温8、16和32 s,然后以50℃/s的冷却速度进行冷却,研究加热温度及保温时间对55CrMo钢相变温度、微观组织、显微硬度的影响。结果表明:在快速加热条件下,55CrMo钢奥氏体化温度升高;升高加热温度和延长保温时间均有利于促进奥氏体化均匀,抑制贝氏体转变,有利于增加均匀细小的马氏体组织,改善丝杠表面淬硬层硬度值的均匀性;55CrMo钢感应淬火时,应将感应加热的温度控制在900~1000℃范围内。     

四匝感应圈与倾斜感应圈表面感应淬火丝杠光杆的工艺分析

分别采用四匝感应圈与倾斜30°单匝感应圈对国产CrMo钢与德国CrMo钢丝杠光杆进行表面感应加热淬火处理,经材料成分、显微组织、表面淬硬层的硬度梯分布等检验,综合分析了表面感应加热淬火的工艺质量。结果表明,两种CrMo钢的化学成分存在差别,经四匝感应圈和倾斜30°单匝感应圈感应淬火处理后的组织基本相同;但经四匝感应圈感应淬火处理的淬硬层深度均大于经倾斜30°单匝感应圈感应淬火处理的结果。而且德国CrMo钢的淬硬层深度均大于国产CrMo钢,这与德国CrMo钢的淬透性高于国产CrMo钢有关。     

45钢激光相变硬化和感应加热表面淬火硬化后的组织和性能

采用光学显微镜、电化学工作站和力学性能测试等对45钢在激光相变硬化和感应加热表面淬火两种不同淬火方法下的淬硬层组织、导电性能、耐腐蚀性能进行了对比分析。结果表明:经过激光相变硬化处理过的45钢试样导热性要低于感应加热表面淬火试样,而经过表面淬火处理的试样导热性明显低于未经过处理的试样;在相同扫描速度4 mm/s下,感应加热表面淬火试样的淬硬层深度远大于激光相变硬化试样的淬硬层深度,淬硬层组织分布相对弥散,马氏体转化率较低,激光相变硬化试样淬硬层组织晶粒相对细小,淬硬层较薄,转化马氏体组织较为均匀;同时激光相变硬化试样的腐蚀程度小于感应加热表面淬火试样,而感应加热表面淬火试样腐蚀后的硬度值及强度不如前者,总体而言,激光相变硬化试样的淬火效果要优于感应加热表面淬火试样的淬火效果。     

淬火介质浓度对45钢淬硬层深度及组织性能的影响

研究了不同浓度淬火介质对45钢组织、淬硬层深度及冲击性能的影响.结果表明:随着淬火介质浓度的升高,淬火后组织中的残余奥氏体含量减少,马氏体板条尺寸更细小.45钢的淬硬层深度随淬火介质浓度的升高逐渐增加,但试块表面硬度和距淬火表面10 mm处的冲击性能则随淬火介质浓度的升高呈先升高后降低的趋势,且当淬火介质浓度为10％时...     

退火和调质处理的40Cr钢的性能研究

对尺寸为?15 mm×20 mm的40Cr钢试样分别进行了840℃保温40 min炉冷退火、840℃保温50 min水淬和油淬以及淬火后540℃回火40 min空冷。检测了交货态棒材和热处理后试样的显微组织和硬度。采用JMatPro软件对40Cr钢的奥氏体化、马氏体转变和CCT曲线及淬火和回火过程进行了模拟。结果表明：交货态40Cr钢棒材的表面硬度为61 HRA;840℃退火后试样的硬度为49 HRA,组织为铁素体和珠光体;840℃水淬后试样的硬度为73 HRA,油淬后为71 HRA,组织均为板条马氏体;水淬和油淬随后540℃回火后试样的硬度均为66 HRA,组织主要为回火索氏体。     

感应淬火对Cr12MoV钢轧辊硬度和硬化层深度的影响

针对Cr12MoV钢轧辊感应淬火易开裂及硬化层深度的问题,研究了预热温度、淬火加热温度、感应圈移动速度和电源频率对Cr12MoV钢轧辊的硬度、开裂和硬化层深度的影响,探索了Cr12MoV钢轧辊具备高硬度不开裂及厚硬化层的方法。结果表明,Cr12MoV钢轧辊调质态硬度低于32 HRC与预热温度高于450 ℃时,能避免淬火开裂;随着感应淬火温度或感应圈移动速度提高,淬火Cr12MoV钢轧辊硬度出现先升高后降低的趋势,但无法明显影响硬化层深度;而随着感应电源频率降低,淬火Cr12MoV钢轧辊硬化层深度明显增加,但对淬火件硬度影响较小。     

调心滚子轴承感应淬火工艺与组织性能的数值模拟

基于电磁场-温度场-组织场-应力应变场耦合模型,利用DEFORM软件模拟双列调心滚子轴承内圈感应淬火过程,并提出分段电流密度的淬火工艺,研究了轴承内圈感应淬火过程中温度变化、组织演变以及表层与次表层硬度、残余应力和残留奥氏体等。结果表明:分段电流密度的感应淬火方法能够使轴承内圈淬硬层均匀分布;加热效率随线圈电流密度增加而增大,且尖角位置温度会出现突变;淬火后滚道表面残留奥氏体含量约为6.97%,马氏体含量约为92.3%,表面硬度约为60.9 HRC,滚道淬硬层约为2.97 mm;深冷处理后残留奥氏体含量与残余应力降低,马氏体含量与硬度均提高;残余应力沿内圈中心径向平面对称分布,且次表层残余应力最大;数值模拟结果与试验具有一致性。     

Cr5钢过冷奥氏体转变研究

通过膨胀法测试了Cr5钢过冷奥氏体连续及等温转变曲线,根据测得的CCT和TTT曲线对显微组织与硬度进行了研究,为Cr5钢的热处理与应用提供依据。     

机械传动丝杠用ZG30CrMnSiMoTi钢淬火工艺研究

研究了机械传动丝杠用ZG30CrMnSiMoTi钢的淬火工艺。结果表明,当感应加热温度稍高于A_(c3)时可得到细小的马氏体组织。随着加热速率增加,ZG30CrMnSiMoTi钢奥氏体化完成所需时间越来越短,该钢种的奥氏体化起始与完成温度与加热速率成正比。传动部件在单感应圈感应加热时厚度方向上存在着温度梯度,这在随后的冷却过程中将会导致淬硬层硬度不均匀分布和应力开裂;双感应圈感应加热后完全奥氏体化厚度大,且沟道端部和底部之间温度接近,在端部淬火时残余应力很小、无裂纹产生。     

Cr12MoV钢的高功率半导体激光表面硬化

应用高功率半导体激光器对Cr12MoV钢表面进行硬化处理。研究了扫描速度、加热温度以及搭接率等工艺参数对Cr12MoV钢表面硬度以及淬硬层深度的影响。试验结果表明,当扫描速度固定时,随着加热温度的升高,表面硬度和淬硬层深度增加;当加热温度固定时,随着扫描速度的升高,表面硬度和淬硬层深度下降;搭接率为30%时,表面硬度的波动幅度最小。