50CrV钢螺丝刀刃口的激光淬火工艺优化与组织性能特征

为提高螺丝刀头刃口硬度与耐磨性,延长其使用寿命,在已做激光淬火薄壁件预试验基础上,采用大功率光纤耦合半导体激光器于螺丝刀刃口上进行激光淬火试验。利用光学显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验仪等试验测试仪器,分析刃口激光淬火区域组织形态特征、显微硬度及耐磨损性能,确定螺丝刀刃口激光淬火可行的工艺参数。试验结果表明:激光淬火后刃口由完全淬透区、过渡区、基材3部分组成,完全淬透区显微组织为针状马氏体与残留奥氏体,过渡区由马氏体与回火索氏体组成。刃口激光淬火合理工艺参数为激光功率600 W、扫描速度900 mm/min。激光淬火后刃口截面平均硬度为805.7 HV0.3,相对淬火前提高了177.4 HV0.3,表层硬度值达到816.7 HV0.3,相对淬火前提高了188.4 HV0.3。淬火后刃口表面磨损量为0.5 mg,为基材磨损量的27.8%,稳定摩擦因数为0.25,为基材稳定摩擦因数的65.8%。激光淬火工艺能有效提高螺丝刀刃口的显微硬度与耐磨性,可用于螺丝刀刃口表面性能强化。     

65Mn钢锯齿激光淬火的组织和硬度研究

使用Nd:YAG脉冲激光器对65Mn钢锯齿进行表面强化,研究了不同激光淬火工艺参数对表面硬化层的影响.使用光学显微镜和维氏硬度计对不同激光淬火工艺条件下的试样进行显微组织分析和硬度测试.结果表明:各组试样均完全淬透,激光淬火后组织全部为马氏体,试样硬度均显剧提升.其中1号工艺参数淬火区硬度分布均匀,硬度为60HRC,满足生产要求.     

重载汽车20CrMnMo齿轮激光淬火热处理工艺

为研究20CrMnMo齿轮经激光淬火后的硬度值和微观组织以及与其他热处理方式相比的差异,采用"渗碳淬火"和"渗碳后不同参数的激光淬火"等工艺方法处理了一批齿轮;测定其齿面硬度值并对数据进行Matlab软件分析;采用扫描电子显微镜(SEM)对典型试样进行显微组织观察;测定和分析部分试样的晶粒度。结果表明:"渗碳后激光淬火"齿面的硬度值最高可达61.4 HRC,比渗碳淬火齿轮高2.3 HRC左右;渗碳后激光淬火的高硬度值试样的微观组织为致密的针状马氏体与板条状马氏体的混合,晶粒度为9级左右,有熔融现象的试样微观组织为回火索氏体,且不同激光参数处理的试样其微观组织类型和尺寸差别较大。因此20CrMnMo齿轮可以通过渗碳后的激光淬火工艺获得较高的硬度值、较好的微观组织和晶粒度。     

激光淬火对调质预处理Cr12MoV钢组织及性能的影响

为改善Cr12MoV钢的表面组织并提高硬度,采用不同的工艺参数对调质预处理的Cr12MoV钢进行表面激光淬火,并对其显微组织、淬硬层深度以及硬度进行表征。结果表明:当激光功率为1 000 W,淬火速度为4 mm/s时,Cr12MoV钢表面有效淬硬层约为0.6 mm,表面硬度相对于调质预处理态提高了47.8%,为66.5 HRC。     

激光淬火对调质预处理Cr12MoV钢组织及性能的影响

为改善Cr12MoV钢的表面组织并提高硬度,采用不同的工艺参数对调质预处理的Cr12MoV钢进行表面激光淬火,并对其显微组织、淬硬层深度以及硬度进行表征.结果表明:当激光功率为1 000 W,淬火速度为4 mm/s时,Cr12MoV钢表面有效淬硬层约为0.6 mm,表面硬度相对于调质预处理态提高了47.8％,为66.5 HRC.     

4145H钻具钢的激光淬火工艺

采用激光淬火工艺对4145H钻具钢进行热强化处理,通过金相显微镜及洛式硬度计的观察和检测,分析激光功率及激光扫描速度对4145H钢淬火表层的显微组织和硬度的影响,并进行摩擦磨损试验,考察不同激光功率及激光扫描速度变量下的表面磨损情况,优选出最佳的激光淬火工艺参数。结果表明:同其他激光淬火工艺参数相比,以2 k W及400 mm/min的激光工艺参数淬火,4145H钢表层可形成细密的马氏体组织,表层硬度达到55. 7 HRC,磨损量最小,试样表层磨损形式主要以刮擦为主,磨损轻微,表现出较好的耐磨性。     

激光熔凝强化45钢的组织与性能

对45钢进行激光熔凝加工,研究了激光处理后的组织结构及显微硬度,并探讨了它的影响因素。结果表明:激光熔凝组织由表层熔凝区、完全淬火区、不完全淬火区和热影响区组成;完全淬火区的显微硬度最高。除表面熔凝区薄层外,随距表面深度的增加,该组织的显微硬度逐渐减小。     

高强钢汽车转向节淬火组织转变

为模拟高强钢转向节淬火后的微观组织和硬度分布,使用Jmatpro软件计算了42CrMo钢的热物性参数和等温转变曲线,获得了42CrMo钢的珠光体、贝氏体、马氏体转变动力学模型参数。基于Comsol软件建立了42CrMo钢淬火过程的传热、相变多场耦合有限元分析模型,模拟了转向节在PAG(聚烷撑乙二醇水溶液)中淬火冷却的过程,获得了温度、微观组织和硬度分布。分析了锻件杆部淬火后的硬度和显微组织,并与模拟结果进行对比。模拟结果表明：锻件杆部表面主要为82.1%的马氏体和17.9%的贝氏体,硬度为31.9 HRC,心部主要为15.9%的马氏体、72.5%的贝氏体、9.1%的铁素体和2.5%的珠光体,硬度为26.8 HRC。试验测得的锻件表面硬度最高为32.0 HRC,心部硬度最低为26.4 HRC,表面的组织为短板条状马氏体和部分粒状下贝氏体,心部为针状马氏体、羽毛状上贝氏体和铁素体,模拟结果与试验结果基本吻合,表明建立的多场耦合有限元分析模型能准确预测高强钢转向节锻件淬火微观组织和硬度分布。     

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。     

4Cr13不锈钢游标卡尺太阳能加热淬火

数显游标卡尺4Cr13不锈钢尺身和尺框示于图1a。其中丁字部横向的外水平部位是尺身和尺框的刃口，如图1b中的A向。卡尺在加工制造过程中，尺身和尺框的刃部都需要进行局部高频感应加热淬火，再经低温回火，以提高刃口部位的硬度和耐磨性。尺身和尺框刃口使用60kW高频电源加热淬火，要求刃口部位硬度达到53-56HRC。由于加工工艺的需要尺身硬度要求38-42HRC。     

木材加工旋切刀和刨切刀材料及其热处理

木材加工旋切刀和刨切刀用7CrWMoVSi和5Cr8WMo2VSi钢是通用性刃钢,8Cr2W2MoVSi和6Cr6W3MoV2Si钢是新研制的超细碳化物刃钢。新钢种克服了碳化物粗化,可使刀具有高的锋利度和耐磨性。研究表明,8Cr2W2MoVSi钢淬火后剩余碳化物平均尺寸为0.33μm,回火后硬度为61.5～63.5 HRC;6Cr6W3MoV2Si钢淬火后剩余碳化物平均尺寸为0.5μm,回火后硬度为62～64 HRC。旋切刀和刨切刀的锋利度、耐磨性、抗冲击性及热硬性是主要的使用性能,既与刃钢的综合力学性能有关,也与碳化物细化相关。     

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。     

P20BSCa大截面塑料模具钢淬透性的研究

用模拟试验的方法研究了用于大截面塑料模具的P20BSCa预硬易切削塑料模具钢的淬透性。结果表明，该钢具有优异的淬透性，经淬火及回火处理后，截面尺寸为600mm的模块心部硬度可达33HRC以上。可以满足预硬硬度为30～35HRC的大型塑料模具的使用要求。     

马氏体锻球的研制及生产应用

采用攀钢生产的X90方钢材料，通过先进的切割下料、加热、锻造、淬火及低温回火工艺得到锻球，其金相组织袁面为细针状马氏体＋微量残余奥氏体；心部为珠光体＋马氏体＋微量铁素体；锻球淬硬层厚度为20～30mm，淬硬层硬度为59～61HRC，各面之间具有较小的硬度差值1～2HRC，工业性试验表明，平均单耗为0．68kg／t原矿，破碎率〈1％。     

45Mn2V锯片钢相变规律及热处理工艺研究

针对当前锯片用钢油淬工艺污染空气、成本较高等缺点,开发了其水淬工艺。以实际工业生产的15.3 mm厚45Mn2V锯片用钢板为研究对象,结合热模拟试验,对试验钢相变过程进行了研究。同时,结合实验室模拟和工业水淬试验,并与工业油淬进行对比,研究了45Mn2V钢板水淬条件下组织和性能变化。结果表明:采用w(C)=0.43%~0.46%、w(Mn)=1.45%~1.60%、w(V)=0.040%~0.055% 的化学成分设计,热模拟条件下45Mn2V 钢Ac₁=728 ℃、Ac₃=774 ℃、Ar₃=685 ℃、Ar₁=633 ℃,Ms=272 ℃。当冷速不大于3 ℃/s时,试验钢板组织类型为先析铁素体+珠光体;随着冷速的增加,先析铁素体含量减少,珠光体片层间距逐渐变小,向索氏体及屈氏体组织转变;冷速不小于30 ℃/s时,基本得到全马氏体组织。随水淬温度由770 ℃提升至850 ℃,钢板硬度由55.4HRC增加至63.8HRC;回火后钢板硬度变化趋势与淬火态类似,硬度为25.4HRC~-29.3HRC;不同淬火温度下,钢板20 ℃冲击功均在30 J以下;随着淬火温度的升高,钢板冲击韧性逐渐降低;不同温度淬火并经580 ℃回火后,钢板冲击韧性大幅提高。工业生产表明:采用820 ℃水淬+580 ℃回火工艺与850 ℃油淬+550 ℃回火处理的钢板,组织均为回火索氏体,但前者残余奥氏体含量略微增加;力学性能方面,前者强度和硬度略微降低,但冲击韧性更加优异。     

高强韧热作模具钢SR19的组织与力学性能

通过冲击试验、硬度测试、显微组织观察和断口分析研究了不同淬火、回火工艺对SR19热作模具钢微观组织及力学性能的影响,并与H13钢进行了对比。结果表明:960~1060 ℃温度范围内淬火时,SR19钢的硬度比H13钢高3~4 HRC;在高于540 ℃回火时,相同温度下SR19钢的硬度比H13钢要高0.5~1.0 HRC,且SR19钢回火后的冲击吸收能量比H13高40~50 J。增Mo加W增加了纳米析出相的数量,提高了抗回火软化能力和冲击性能。SR19钢的最佳热处理工艺为1020 ℃油淬、560~600 ℃回火,此工艺下的硬度为50.9~54.8 HRC。     

基于分段热边界的杆件连续淬火过程的数值模拟

提出了一种针对连续淬火过程数值模拟的分段热边界方法,并得出了模型分段判据。以30CrNi3MoV钢多孔杆件为例,采用MARC软件对其进行了水淬模拟,得到了温度场、应力场、组织分布比例与硬度场。模拟结果表明,分段热边界法较整体热边界淬火模拟更符合实际工况,且工件内部温度随入水深度的增加而降低,工件应力由工件前端向后端衰减;淬火后的表面硬度为51.9~53.7 HRC,心部硬度为36.8 HRC,其与工件实际淬火后的硬度差最大不超过10%;孔偏向中心的畸变量为0.18~0.20 mm,工件长度的畸变量为1.85 mm,孔和工件的畸变量相差在5%以内。该结果验证了分段热边界方法的准确性。     

4Cr13大型模具钢模块喷淬工艺研究

4Cr13模具钢模块在油淬时有容易变形、开裂和组织硬度分布不均匀且厚模块不易淬透等缺陷。利用自制的喷淬系统实施喷水淬火代替油淬,采用ANSYS数值模拟喷淬过程,并根据模拟结果制定喷淬工艺。试验结果表明：可以采用喷水淬火方式对4Cr13模具钢模块进行热处理;喷淬回火后对模块解剖分析发现610mm×300mm规格的4Cr13大模块完全淬透,且表面和心部硬度差仅为2HRC。