高碳钒钢球化退火的研究

一、为什么对活塞要进行球化退火凿岩机是用于矿山采掘及各种石方工程的重要机具。活塞是凿岩机的关键零件,也有“心脏”之称。活塞是典型的承受多次冲击载荷的零件,工作环境与服役条件都十分恶劣,所以它是凿岩机中的易损件。失效方式主要是端面下凹、剥落、崩齿、折断。而端面下凹主要是由于端面在多次冲击接触负荷下的接触疲劳产生麻点剥落所引起的。根据七三、七四年的矿山试验以及对国外先进活塞的分析,颗粒小、数量少、圆正度好、分布均匀的碳化物颗粒对提高疲劳强度,减少麻点的生成,减低端面下凹的速度都是很重要的,因此这次球化退火的试验目的就是探索得到“小、少、圆、匀”碳化物颗粒的球化退火规律,以达到生产上的需要。     

高碳钒钢盐浴短时加热淬火及回火研究

实验方案的提出凿岩机活塞主要失效形式表现为:1.小头端面下凹;2.花键崩齿;3.杆部折断;4.磨损等几个方面。其中2.、3.是当前的主要矛唇。初步分析认为,崩齿的原因是:采用的原材料不是低淬透性钢;淬火后的活塞硬化层深,过渡区大,这样降低了淬硬层表面的残余压应力,同时,深的硬化层又使裂纹易于较快地向纵深发展;花键设计高而窄,且齿根圆弧很小,造成较大的应力集中,对抗弯曲载荷是不利的。另外,钎尾几何形状不规则,硬度不均匀,端面不平,受力面积大小不均等。     

从冲击接触疲劳角度论钢的渗碳及热处理工艺

本文对渗碳钢的表层状态与多冲接触疲劳性能之间的关系进行了试验研究,指出:渗碳件的最佳多冲接触疲劳抗力所对应的渗层深度,淬火加热温度,加热时间和回火后表面硬度等是随着材料成分,另件尺寸和冲击能量大小而改变的; 渗层的碳浓度应从马氏体的含碳量,碳化物大小,数量,渗碳层淬透性及淬硬性诸方面综合考虑来确定。文中还指出:带有冲击性质的接触应力作用下的渗碳件,应该采用多冲接触疲劳试验方法来评定材料和热处理工艺。表面滚压强化是进一步提高渗碳件多冲接触疲劳寿命的有效途径。     

渗碳钢等温淬火多次冲击抗力的试验研究

本文试验研究证明:三种渗碳钢在渗碳一次再加热等温淬火处理后比通常渗碳一次再加热淬火回火处理具有更高的多次冲击弯曲抗力。当等温温度较低时,多次冲击侧向压缩抗力也较高。这就为进一步提高渗碳钢强度特性提供了一种新的强化工艺措施。试验分析指出:多次冲击抗力的这些变化规律是与载荷性质,金相组织(马氏体组织形态,马氏体与贝氏体相对量)及残余应力沿渗碳层分布密切相关的。     

提高三牙轮钻头牙爪使用寿命的研究

本文对20CrMo钢制的三牙轮钻头牙爪的服役条件和主要失效形式进行了分析,指出:牙爪跑道过早发生块状剥落是由于渗碳层的多次冲击接触疲劳抗力不足引起的。采用高温淬火、回火来调整碳化物形态和低温短时加热淬火,适当提高回火温度和滚压强化等措施后。钻头台架试验寿命比原工艺钻头提高了3.5倍,并超过了美国同类型钻头台架试验寿命。油田试验结果,使用寿命与美国同类型钻头相当。文中还对美国钻头用钢、热处理后组织特点、机械性能、钻头台架等作了对比分析和试验,为合理选择象钻头牙爪这样一类承受多冲接触疲劳的零件的用钢及制订热处理工艺提供了依据。     

齿轮移动感应加热温度均匀性研究

风电齿轮体积庞大、结构较复杂且在感应加热时存在端部效应，导致难以实现齿廓及齿宽的均匀加热，影响最终强化质量.本文以平均温度、最大温差和相对温度浮动率作为加热效果判定指标，研究了风电齿轮在扫描感应加热过程中沿齿廓及沿齿宽方向的温度场，并对齿轮相变和淬硬情况进行分析.研究发现，一定范围内的温度均匀性在齿宽方向由齿顶至齿底逐渐提升，其原因在于齿形结构厚度的剧烈变化.在稳态位置经感应淬火强化的齿轮，齿廓方向淬硬层深度整体上几乎与宏观相变层深度保持一致，过渡区域相对较窄.阐明了齿轮扫描感应加热的效果以及强化结果，为高性能钢铁材料在风电领域广泛应用提供了研究基础.     

物探气动冲击钻头热处理工艺试验研究

物探气动冲击钻头本体失效的主要形式有:冲击端面的疲劳破坏;花键的塑性变形、压溃剥落;钻头本体的磨损。钻头本体失效,一方面导致能量传递效率下降,另一方面导致钻头牙齿的脱落,危害很大。选择低碳超高强度钢22SMi nNi2CrMoA作为新型钻头本体材料,经试验研究,确定其最佳的热处理工艺为:锻造毛坯、均匀化处理及退火、890℃淬火、300℃回火。最佳淬硬层深度范围为: 1. 8 ~ 2. 0mm。经过热处理后,其强度、硬度和冲击韧性都接近或高于国外钻头,且明显高于国内钻头。     

高耐磨冷模具钢120Cr4W2MoV的研究

我们研究了一种少铬的高耐磨冷模具钢120Cr4W2MoV,用于代替Cr12型高碳高铬钢。这种钢的冶金生产工艺比较简便,共晶碳化物量少。钢的锻造温度范围比Cr12MoV钢稍窄,但锻造工艺不难掌握,退火后的硬度可以满足切削加工的要求。 这种钢可以采用低温淬火、低温回火和高温淬火、高温回火等不同热处理工艺,均可以得到较高的硬度和良好的机械性能。经过适宜的热处理,这种钢的机械性能优于Cr12MoV钢。钢的淬透性高,淬火操作简便。 生产实践证明这种钢的变形量很微,容易控制,耐磨性为Cr12型高碳高铬钢的3—4倍,有可能全面代替Cr12型高碳高铬钢以满足模具和其他方面的要求。     

BJ212轮壳螺栓的热处理工艺研究

通过对ＢＪ２１２轮壳螺栓热处理工艺的小型及工业性试验，提出了解决其低扭矩脆断问题的浅淬硬层Ｃ－Ｎ共渗淬火工艺及回火方法。     

提高65Nb钢强韧性的热处理工艺研究

对新型冷作模具用钢６５Ｎｂ 进行了提高强韧性的工艺研究,结果表明：６５Ｎｂ 钢预先热处理采用经充分锻造后球化退火,最终热处理采用高温加热淬火后三次高温回火可获得高的强韧性。以１ １２０℃淬火＋ ５６０℃三次回火性能最佳,适合于用来生产连续工作并要求有足够红硬性的冷作模具,特别是冷镦模。     

Al对淬回火H11钢力学性能和碳化物的影响

研究了Al质量分数为0.77％及不含Al的H11钢在不同淬回火处理工艺下的硬度和冲击功的变化规律,并对两种钢原始退火态、1060℃淬火、1060℃淬火+510℃回火、1060℃淬火+560℃回火和1060℃淬火+600℃回火处理后的试样进行碳化物萃取,同时借助扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了Al对H11钢中碳化物形态及类型的影响.结果表明:(1)Al能提高H11钢的冲击韧性和回火硬度,但会使淬火硬度有所降低.(2)Al可以促进H11钢淬火过程中碳化物的溶解和元素的均匀分布.(3)Al会阻碍H11钢回火过程中碳化物的析出和聚集,这种作用在560℃以下回火时更加显著.(4)Al可以使H11钢回火时的(Fe,Cr)2C、MoC、Cr7C3类碳化物更加稳定,抑制(Fe,Cr)3C、Mo2C和Cr23C6类碳化物的析出,这是因为Al可以阻碍H11钢中碳及合金元素在回火过程中的聚集.     

薄层软化及不同热处理对性能的影响

本文研究了22CrMnMo和18CrMnTi钢在渗层深度1.2mm—1.3mm条件下,经薄层软化直接淬火,薄层软化缓冷再加热淬火和薄层软化缓冷再加热高浓度碳氮共渗淬火等不同热处理后,对接触疲劳、弯曲疲劳和多冲性能的影响。试验结果表明、在渗层深度相近情况下,薄层软化缓冷再加热高浓度碳氮共渗淬火的接触疲劳强度最高,簿层软化直淬次之,薄层软化缓冷再加热淬火最低;相反,薄层软化缓冷再加热淬火的弯曲疲劳和多冲抗力最高。     

淬火介质对耐磨铸钢组织和性能的影响

分别研究了以水和机油作为淬火介质的42CrMo钢和双相耐磨钢淬火+回火后的显微组织和性能.确定了双相耐磨钢和42CrMo钢的最佳热处理工艺及性能.结果表明:双相耐磨钢经水淬和油淬回火后的显微组织均为板条马氏体+针状贝氏体+碳化物;42CrMo钢经水淬和油淬回火后的显微组织分别为回火马氏体+残余奥氏体和回火马氏体+铁素体+贝氏体.经过480h的低应力磨料磨损实验发现,水淬+280℃回火处理的42CrMo钢耐磨性能最好,其相对耐磨性可达高锰钢的1.558倍.     

激光淬火齿轮和渗碳淬火齿轮X射线衍射分析

在40CrNiMoA钢激光相变硬化基础工艺研究的基础上,通过采用齿轮激光热处理关键技术,获得了沿齿廓均匀分布的理想硬化层。对渗碳淬火齿轮(20Cr2Ni4A)和激光淬火齿轮(40CrNiMoA)进行了齿轮X射线衍射分析。试验表明,激光淬火齿轮淬硬层中微晶尺寸明显小于渗碳淬火齿轮的微晶尺寸,激光淬火齿轮淬硬层的残余奥氏体含量较高,而其位错密度比渗碳淬火齿轮高一个数量级。从不同角度证实了激光淬火齿轮接触疲劳强度高于渗碳淬火齿轮接触疲劳强度。     

不同热处理对热模钢H13的组织和性能的影响

本文研究了热模具钢H13(4Cr_5MoSiV_1)经不同热处理工艺处理后的显微组织和性能。结果表明:H13钢经软氮化处理后,耐磨性、热疲劳抗力较好而冲击韧性较低,250℃等温淬火加回火处理后的冲击韧性最高,热疲劳抗力比正常淬火加回火处理的好,耐磨性较差,300℃等温淬火加回火处理的冲击韧性和热疲劳抗力较低。据此,在受冲击载荷情况下,采用250℃等温淬火加固火热处理工艺较好;受冲击载荷较小时,采用正常淬火加固火软氮化复合热处理工艺较好。     

残留奥氏体数量对65CrMo3W2VSiTi钢组织和性能的影响

本文系统研究了六种不同热处理工艺对６５Ｃｒ５Ｍｏ３Ｗ２ＶＳｉＴｉ钢残留奥氏体数量、形态、分布及其回火稳定性的影响，探讨了残留奥氏体对钢在不同组织状态下的强度、韧性、疲劳裂纹扩展速率和冲击疲劳寿命的影响及变化规率，得出了高碳高合金冷作模具钢淬硬组织中存在有一定数量和形态良好的稳定性较高的残留奥氏体可以改善其强韧性配合和提高疲劳抗力的结论．     

淬火回火工艺对高碳热磨片显微组织及耐磨性的影响

为了解决热磨片服役过程中出现的磨损失效问题,对高碳热磨片在淬火回火过程中的显微组织变化及耐磨性进行了研究。以高铬高碳铸铁为研究对象,利用金相显微镜、X射线衍射仪、硬度计、磨损试验机等对经过热处理后的样品进行组织观察和性能测试。实验结果表明：样品原始组织由初生(Cr,Fe)₇C₃、共晶(Cr,Fe)₇C₃、马氏体及奥氏体组成;低温回火时,碳化物变化不明显,基体为回火马氏体+奥氏体;随着回火温度的升高,碳化物逐渐增加,回火马氏体逐渐减少;当温度超过450 ℃时,回火马氏体消失,基体组织转变为铁素体+奥氏体;硬度随回火温度的升高呈现先略微减小、然后增大再减小的趋势,在450 ℃时硬度最高,为63.4HRC;与铸态相比,均匀分布的碳化物耐磨性提高了2.53倍。研究淬火回火工艺对高碳热磨片显微组织及耐磨性的影响,为提高高碳热磨片的耐磨性、延长其使用寿命提供了理论依据。     

热处理工艺对Ni45粉末堆焊层磨粒损性能的影响

研究了不同热处理工艺对Ni45粉末堆焊层耐磨粒磨损性能的影响规律，找出了加热至950℃，以不同冷却后堆焊层的磨损量（△G）与磨擦时间t的关系（△G-t),淬火后，不同温度回火后的△G-t关系，淬火后经不同时间500℃回火后的△G-t关系，结果表明，经950℃水淬＋500℃回火2h，堆焊层有最好的耐磨粒磨损性能。     

齿面激光淬火性能试验研究

采用2kW连续式CO_2激光器探讨了激光淬火用于齿面强化的可行性、特点及其意义.分析了齿面激光淬火后淬硬层的硬度分布、组织变化及变形问题。采用Locati快速疲劳试验法测定了激光淬火后的齿面接触疲劳极限。并与齿面高频淬火及未经表面处理的调质齿轮作了对比性研究。结果表明,激光淬火亦适用于齿轮的表面硬化处理。经处理的齿轮(30CrMnTi)具有变形小,齿面光洁度高,齿面硬度高(约HV873)及接触疲劳强度(1 323.1MPa)高等特点。     

渗硼对钢材机械性能的影响

本文研究了固体渗硼对钢材(20CrMo,45,T8及 GCr15)机械性能的影响。渗硼后得到Fe_2B或 FeB Fe_2B渗硼层。本研究进行了渗硼试样的拉伸、多次冲击以及旋转弯曲疲劳试验,并与未渗硼试样进行比较。其结果为:(1)对于低碳合金钢(20CrNiMo、20CrMo),渗碳对拉伸强度及多次冲击抗力的影响很小,韧性有所下降;渗硼后进行淬火及低温回火处理,使强度及韧性均下降。(2)对中碳结构钢(45),渗硼对拉伸强度及多冲抗力影响也很小,韧性也有所下降。渗硼后经淬火高温回火,刚拉伸强度有所增加,塑性稍有下降。若渗硼后再经淬火及低温回火,拉伸强度及塑性均有显著降低。45钢渗硼后,疲劳强度提高,单相时提高更多。(3)对于高碳工具钢T8及滚动轴承钢GCr15,渗硼后拉伸强度及塑性均下降,后者下降幅度更大;多冲抗力也有所下降。