曲轴感应淬火及残余应力的仿真与试验研究

曲轴在感应淬火时产生应力集中或应力分布不均会导致曲轴变形过大而失效。本文采用有限元方法对曲轴加热和冷却过程及残余应力进行了仿真,并对轴颈显微组织、轴颈淬硬层深度及曲轴残余应力进行了测试分析。结果表明,轴颈淬硬层为细针状马氏体,基体为回火索氏体,表面平均硬度为52.8 HRC,心部硬度为26.0~30.0 HRC,淬火后轴颈表面残余压应力为-154.3~-254.9 MPa;连杆颈淬硬层深度为4.0 mm,过渡圆角处淬硬层深度为2.1 mm。曲轴感应淬火后淬硬层深度预测和残余应力的仿真结果与试验结果基本一致,仿真可预测淬硬层深度。     

T10钢激光相变硬化的组织与性能研究

采用激光相变硬化工艺对T10钢表面进行改性处理,并对改性后的组织与性能进行研究.结果表明,硬化区组织为针状马氏体 少量残余奥氏体;热影响区组织为少量针状马氏体 珠光体 网状渗碳体;基材组织为珠光体 网状渗碳体.淬硬层表面的洛氏硬度最高值为63.5HRC,淬硬层内的显微硬度分布均匀,从硬化IX---,热影响区-基材显微硬度呈梯度变化.激光相变硬化后淬硬层耐磨性比常规淬火后耐磨性提高10%左右.     

TJ620汽车后半轴的中频淬火

TJ620汽车后半轴和BJ212汽车后半轴的形状尺寸相似。原热处理工艺要求淬火、回火、硬度为37～44HRC。为了提高半轴的疲劳强度，我厂采用了中频感应加热淬火工艺，经过二年多的试验，累计生产半轴十万支以上，半轴质量稳定。现将我们的经验简介如下。1半轴的热处理技术要求半轴材料为40Cr钢，经正火预处理。根据半轴技术条件，中频淬火后，杆部表面硬度≥52HRC（花键部允许降低三个硬度单位），根部圆角处应淬硬。金相组织心部为珠光体＋铁素体，硬化层内为细致马氏体。硬化层深度为杆部直径的10％～20％。根据有关资料和我们的经验，T…     

履带板销轴选材及强化热处理工艺

履带板销轴 (图 1)是工程机械的关键零件之一 ,它在服役中承受强烈剪切、冲击、弯曲和扭转作用 ,同时受到摩擦。因此 ,销轴应具有高的抗剪、抗屈服和抗断裂强度 ,同时要有较好的抗冲击、抗疲劳和抗磨损综合力学性能。销轴通常用 45钢制造 ,经高频表面淬火 ,淬硬层深度 2～ 3 mm,硬度 42～ 5 0 HRC。在使用中常发生早期剪断失效。对失效销轴进行金相分析和力学性能测试 ,结果表明 ,在距销轴表面 1mm处为细针状马氏体 ,2～ 3 mm处为隐晶马氏体 ,硬度 45～ 5 0 HRC;过渡区为马氏体、珠光体与铁素体混合组织 ,硬度 3 0～3 5 HRC;心部为原始…     

42CrMo钢单程与往复磨削淬硬试验研究

在MM7132平面磨床采用单程、往复磨削对调质态42CrMo钢进行磨削淬硬试验.结果表明:0.2 mm 三次往复磨削、0.3 mm两次往复磨削、单程0.6 mm磨削条件下淬硬层均获得了马氏体组织.0.2 mm 三次往复磨削淬硬层为细小的针状马氏体组织,其显微硬度最高值为824.2 HV;0.3 mm两次往复磨削淬硬层为板条状马氏体组织,其显微硬度最高值为752.2 HV,单程0.6 mm磨削淬硬层为体积略大的板条状马氏体组织,淬硬层的硬度最高值为724.4 HV.     

内孔锥形底面的高频感应加热

我厂生产的一种柴油机进排气摇臂,材料为40Cr钢,其形状和尺寸见图1。技术要求:零件的小端内孔底部的115°锥形底面要高频淬硬,淬硬层深度为2～3mm,淬硬层硬度为HRC≥56。     

对淬硬层有特殊要求的曲轴中频感应热处理

6R22HF柴油机曲轴(42CrMo4V制,主要尺寸见图1),预先经调质处理,加工后对主轴颈及连杆轴颈进行感应加热表面淬火。淬火质量要求:表面硬度为HRC55±5;淬硬区的形状和深度见图2(按照ISO3754规定的维氏硬度法测定,a、b、C点硬度为450HV_5);淬硬层显微组织,表面为细针状马氏体,过渡区为屈氏体+马氏体。为达到上述硬化层形状及金相组织要求,我们通过工艺试验取得成功,并得到国家船检部门的认可。     

球墨铸铁的激光相变硬化

利用TJ—HL-T5000激光器，对QT600-3球墨铸铁进行激光相变硬化研究，测量了淬硬层深度和硬度分布，并对其金相组织进行了观察和分析。结果表明，QT600—3球墨铸铁激光淬硬层组织的表层结构致密，硬度可达920HV，淬硬深度约为0．5mm，从表面沿深度方向出现包围石墨球的马氏体壳组织，对提高耐磨性有利。     

链齿中频淬火淬硬层深度的质量改进

链齿是推土机主要的传动部件，用于推土机行走驱动，工作时承受很大的弯曲力、冲击力和强烈磨损，所以要求链齿具有良好的冲击韧度、合理的硬度和较深的硬化层深度。图1是我公司生产的链齿形状示意图，毛坯为铸钢件，材料为ZG42SiMn，齿面要求中频淬火后硬度为48～55HRC，淬硬层深度为4～5mm。     

65MnCr耐磨钢的淬透性及厚断面工件淬火组织

针对新设计的一种高碳低合金耐磨钢65MnCr,利用末端淬火实验测得了淬透性曲线,研究了该钢的淬透性;分析了该钢Φ130 mm柱状工件淬火后从表层到心部的相变组织,并测得了从表层到心部的硬度分布。结果表明:该钢的淬透层的深度为48 mm,相比65Mn钢,淬透性得到了很大提高。Φ130 mm柱状工件的65MnCr钢淬火后半马氏体深度距表面约为40 mm,淬硬层硬度达到60~61 HRC。在30~40 mm深度,主要为马氏体和索氏体的混合组织,硬度下降到54 HRC左右。心部组织为索氏体+少量贝氏体+少量的马氏体,硬度大约为48 HRC。     

大直径锻造耐磨钢球的热处理工艺

采用二次加热淬火和低温回火工艺改善ø120 mm锻造耐磨钢球的使用性能,研究了二次加热淬火工艺中不同升温速率和淬火冷却时间对钢球硬度分布、冲击性能和显微组织的影响。得出钢球的最佳热处理工艺为:以2.8 ℃/min的速率升温至840 ℃并保温1 h,出炉空冷至800 ℃后淬入35 ℃水中冷却 350~400 s,然后出水空冷至80 ℃以下并在200 ℃回火4 h,炉冷至80 ℃以下出炉空冷。此工艺下耐磨钢球表面至心部硬度均在58~60 HRC范围内,且球心处室温无缺口冲击吸收能量≥15 J,单颗落球次数大于5000次,证明此工艺方法可提高大直径锻造耐磨钢球的质量和寿命。     

3Cr2NiMo钢模块锻后热处理的数值模拟

以3Cr2NiMo模具钢锻造模块为研究目标,通过JMatPro软件计算获得其热物性参数,利用Deform-3D软件对其锻后热处理进行了数值模拟研究,最后进行了试验验证。结果表明:淬火过程中模块外表面的冷速大于心部;从心部到表面,马氏体转变出现不等时现象,淬火后从表面到心部的组织分布依次为马氏体、贝氏体和铁素体。等效应力沿厚度方向分布较均匀,但在棱边处出现应力集中现象;硬度值的分布与马氏体的分布呈正相关,表面的平均硬度值为34.86 HRC。试验验证测得的马氏体层平均深度为45 mm,表面平均硬度为36.23 HRC,模拟结果与试验结果的误差在10%以内,具有较好的吻合度。     

锻造斗齿的热处理工艺及组织性能

以锻造斗齿成品及斗齿用30CrMnSi钢亚温淬火工艺为研究对象,对斗齿成品不同部位的洛氏硬度及显微组织进行了分析;对30CrMnSi钢经不同模拟锻造余热淬火工艺处理后的组织和性能进行了对比研究。结果表明:斗齿成品表面硬度略低于次表层2~3 HRC,齿尖硬度高于齿根硬度5~10 HRC。通过模拟锻造余热分段淬火工艺,30CrMnSi钢在870 ℃水淬时,其冲击韧性最高,为74 J;当淬火温度低于870 ℃时,由于奥氏体化不均匀或较多铁素体的出现会导致冲击韧性降低;当淬火温度高于870 ℃时,由于加热时奥氏体晶粒粗大,淬火后所得马氏体也粗大,冲击韧性降低。建议生产中采用斗齿齿尖、齿根同时入水的整体淬火工艺,以使斗齿整体获得较高的硬度和韧性。     

大型矿用挖掘机WK40CrNi2Mo钢支重轮热处理工艺研究

本文对大型矿用挖掘机WK40CrNi2Mo钢支重轮进行热处理,并采用金相显微镜进行了组织研究。研究表明:经870℃淬火+(480~500)℃回火的调质处理和工频表面感应处理后能完全满足技术要求,并获得预期的显微组织,调质处理可使支重轮基体硬度达到315~336 HBW,表面组织主要为细小回火索氏体;工频表面处理后淬硬区域可保持在58~61 HRC,组织为微细马氏体针+少量碳化物,且距轮缘表面深30 mm处硬度可达到45 HRC。     

大直径锻球的制备工艺及其磨损性能研究

研制了一种用于大型球磨机的新型大直径锻球。分析了磨球心部和表面的显微组织,测试了磨球距心部不同部位的硬度分布、冲击韧度和冲击磨料磨损等性能。结果表明,锻后空冷处理后的磨球整体组织均匀,心部与表面硬度差小于2 HRC,其体积硬度可达52 HRC;磨球冲击韧度为16 J/cm2。冲击磨料磨损试验结果表明,大直径锻球的磨损性(W-1)比65 Mn大直径锻球高出约30％,其耐磨性能明显提高。     

淬火介质对42CrMo钢棒淬火组织及硬度影响的数值模拟及试验验证

基于有限元计算分析了直径为ø40 mm的42CrMo钢圆棒试样分别使用淬火油和PAG水基液淬火后试样不同位置的组织、硬度以及淬火过程中的温度变化,采用硬度检测和显微组织分析对模拟结果进行了验证。结果表明,当使用淬火油淬火时,试样表面由奥氏体向马氏体和贝氏体转变,心部由奥氏体向贝氏体转变;当使用PAG水基液淬火时,试样表层几乎转变成马氏体,心部转变成马氏体和贝氏体;试样经淬火油和PAG水基液淬火后,表面硬度分别为58和55 HRC,均由表面至心部硬度逐渐降低,但使用PAG水基液淬火后试样的心部硬度比用淬火油的高5 HRC,约为50 HRC。     

热处理工艺对30Cr16Mo1VN钢组织和性能的影响

为探索30Cr16Mo1VN钢最佳的热处理工艺,采用冲击、拉伸试验机、洛氏硬度计、OM、SEM、XRD、TEM研究了淬、回火温度对该钢组织和力学性能的影响。结果表明:该钢最佳的淬火温度为1050 ℃,淬火后存在少量M₂₃C₆碳化物和M₂N氮化物阻碍晶界迁移,其平均晶粒尺寸为14.1 μm,而大部分碳/氮化物固溶进基体中,导致Ms点降低,残留奥氏体含量增至59.2%。经-73 ℃冷处理后,大量残留奥氏体转变成马氏体,硬度提高至57 HRC。该钢300 ℃回火时具有良好的强韧性匹配,抗拉强度达2030 MPa,断面收缩率为10.0%。回火后基体发生回复,位错密度降低,随回火温度的升高,基体上析出细小弥散的球状碳化物阻碍位错运动产生二次硬化,450 ℃回火时出现硬度峰值。回火温度低于500 ℃时,该钢的硬度值皆大于55 HRC,具有良好的回火稳定性。     

贝氏体复相球墨铸铁磨球的研究

本文采用覆砂金属型铸造工艺,水玻璃水溶液淬火介质试制了一种贝氏体复相球墨铸铁材质。经热处理后磨球可获得针状贝氏体+少许马氏体+残余奥氏体组织,该复相组织心表硬度值相差不超过2.0HRC,硬度值在55~58 HRC之间,冲击韧性可达21~23 J/cm2,是一种理想的磨球用耐磨材料。     

工业机器人用SCM420钢行星齿轮热处理工艺的优化

针对工业机器人用SCM420钢制行星齿轮热处理畸变问题,采用改进的正火工艺以调整渗碳前的预备组织,并设计合理的装料方案和冷却方式等措施,同时在渗碳过程中采用阶梯升温的工艺,有效地控制了渗碳淬火过程中齿轮畸变。结果表明,采用优化正火后可得到均匀一致的铁素体+珠光体的组织,硬度为175 ~180 HBW。随后经渗碳淬火回火后,批量生产的行星齿轮表面硬度、心部硬度和有效硬化层深度均值分别为59.74 HRC、40.44 HRC和0.530 mm。渗碳层中的马氏体级别为1级,残留奥氏体和碳化物级别为1~2级;心部组织级别为1~2级。齿轮精度、平面翘曲、齿沟振幅和齿形齿筋等全部满足技术要求。     

热处理工艺参数对Cr8冷作模具钢组织和性能的影响

针对Cr8冷作模具钢的二次硬化问题,采用金相显微镜、SEM、EDS和洛氏硬度计,研究了低温回火和高温回火对Cr8冷作模具钢材料组织和性能的影响。结果表明,原材料组织为珠光体和少量长为9~41μm、宽为2~11μm大颗粒共晶碳化物;不同回火温度下,材料的组织为马氏体和少量长为4~25μm、宽为1~8μm的大颗粒共晶碳化物及细小二次析出碳化物;经1030℃淬火、高温520℃回火之后材料出现二次硬化现象,硬度为58. 4 HRC,比低温200℃回火下的硬度高出1. 4 HRC。Cr8钢的二次硬化是由于高温520℃回火之后,二次纳米级小颗粒碳化物析出较多,且颗粒均匀弥散分布于基体中造成的。