35CrMo钢磨削淬硬的试验研究

采用刚玉砂轮在普通平面磨床上对35CrMo钢进行磨削硬化,研究其硬化层组织及变化规律。结果表明:磨削淬火工艺可获得700HV以上的高硬度淬硬层,最大淬硬层深达1.8 mm;磨削淬火加热速度极快,细化了奥氏体晶粒,淬火马氏体组织非常细小,得到板条马氏体和片状马氏体的整合组织。     

干磨和湿磨对42CrMo钢磨削强化的影响

磨削淬火技术具有工程应用价值。在精密卧式磨床M7132A上,采用干磨和湿磨对42CrMo钢进行磨削淬火试验。研究表明,完全强化层的组织是以条片状马氏体为主的整合组织,强化层显微硬度在700HV以上,与基体相比提高了3倍。在相同磨削工艺下,湿磨的磨削淬火强化层厚度最大。     

淬硬超高强度钢45CrNiMoVA硬车削加工性研究

为避免淬硬钢磨削工艺易引入残余拉应力以及大量使用切削液对环境造成严重污染的问题，采用硬车削代替磨削的加工方法。针对淬硬-回火45CrNiMoVA钢进行以车代磨工艺的研究，分析硬车削过程中的切削力、加工表面形貌、残余主应力及显微硬度。结果表明，切削力随切削深度和进给量的增大而增大，切削速度的改变对切削力的影响不大；硬车削后工件表面形貌一致性良好，表面粗糙度Ra值可达0.64μm；残余主应力随进给量和切削深度的增大而减小，随切削速度的增大先减小后增大；最大残余主应力的方向角随切削速度与切削深度的增大在37°～45°范围内保持稳定，随进给量的增大在22°～45°范围内先增大后保持稳定；表面显微硬度随切削速度的增大而减小，硬车削后表面显微硬度提高了13%，硬化层深度约200μm。     

轴承滚道激光淬火的温度场数值模拟

利用CO2激光对GCr15钢轴承滚道表面进行激光相变硬化处理实验。对GCr15轴承滚道表面激光相变硬化处理过程进行数值模拟,讨论激光工艺参数对轴承滚道表面激光硬化处理后相变硬化区宽度和深度的影响,得出与实验比较吻合的结果。激光参数变化所造成的微观结构变化导致表面硬度值差异较大。模拟结果表明,激光工艺参数固定时,激光扫描进、出端的温度场有明显的不同,导致沿激光扫描方向硬度分布的不均匀性和激光扫描进、出端淬硬层深度分布的不均匀性。并探讨改善硬化层深度分布均匀性和表面硬度均匀性的方法。     

砂轮粒度对42CrMo钢磨削强化层的影响

在精密卧式磨床M7132A上,利用磨削加工产生的大量磨削热对磨削加工表面进行淬火处理。采用砂轮作为磨削淬火的加工工具,研究不同粒度的刚玉砂轮对42CrMo钢进行磨削淬火试验及强化层的组织和硬度的影响。结果表明:随着砂轮粒度的减小,距加工表面的强化层组织越细小;强化层的显微硬度分布曲线基本相同,但是距强化层至加工表面0.25mm时,随着砂轮粒度的减小,强化层显微硬度增大,磨削强化层厚度增加。     

42CrMo钢的磨削淬火强化层的研究

在精密卧式磨床M7132A上对42CrMo钢进行磨削淬火试验,研究磨削淬火强化层的组织形貌、显微硬度、强化层厚度及耐磨性。结果表明:42CrMo钢进行磨削淬火,强化层主要是由板条状马氏体组成,显微硬度达到771.8HV,与基体相比提高3倍以上;强化层厚度是以最小值t1为有效使用值;与调质态基体相比,磨削淬火强化层的耐磨性提高2~9倍。     

中碳低合金钢不同组织与耐磨性的关系

研究了45CrMnSiMoRE钢不同组织状态的机械性能以及在不同磨料磨损条件下的耐磨性。结果表明,在两体静载磨损条件下,钢的耐磨性主要取决于钢的硬度,淬火马氏体及150℃回火马氏体由于硬度较高均具有良好的耐磨性。在三体冲击磨损条件下,钢的耐磨性取决于硬度与韧性的匹配情况,冲击磨损耐磨性最佳的组织是300℃回火后的回火马氏体及回火马氏体+25％下贝氏体,这两种组织状态均具有较好的强韧性。通过对磨面形貌的显微分析,探讨了两种磨损条件下的磨损机制,从微观角度阐明了钢的耐磨性与其它机械性能的内在联系。     

火炮身管内表面激光硬化处理的实验研究

提高身管寿命是火炮行业亟待解决的关键技术问题，激光表面改性技术是解决这一问题的有效方法之一。本文在分析激光表面相变硬化性能的基础上，对身管内表面进行了激光硬化处理实验研究，检测了其内表面阳线和阴线的硬化层硬度和深度，对比分析了离焦量和焦深对其内表面硬化层硬度的影响，并对激光相变硬化层金相组织进行了分析。经激光硬化处理后，身管的内表面硬度有明显提高，硬化层较深，且为很细的条状马氏体组织。     

20CrMnTi渗碳钢齿轮成形磨削工艺优化试验研究

为优化20CrMnTi渗碳钢齿轮高效精密成形磨削工艺,对砂轮线速度、工作台进给速度、磨削深度和V型槽深度4个磨削参数进行粗、精磨正交试验分析。基于灰色关联分析法分析不同砂轮线速度、工作台进给速度和磨削深度对粗磨磨削力及磨削温度的影响规律;基于极差分析法分析不同磨削深度、V型槽深度对精磨表面质量的影响规律;通过细化试验,获得最优成形磨削工艺参数。结果表明,运用优化后的工艺参数,齿轮表面粗糙度可达到精密级,且不会产生磨削烧伤。     

淬火速度对AISI4320和4340钢显微组织和拉伸性能的影响

本文研究了淬火速度对两种具有全马氏体组织的商用AISI4320和4340钢的显微组织和拉伸性能的影响 试验钢以两种不同的冷却速度自1323～1473K的不同温度淬火。快速淬火处理采用冰盐水,慢速淬火处理采用373K的油。试验钢经473K双重回火,中间快冷和冷冻。使用Instron试验机测定室温下的拉伸性能。不同淬火速度产生的显微组织的变化用光学和薄膜透射电子显微镜技术进行观测。M_s温度较高的4320钢经缓慢淬火处理后,无论原奥氏体晶粒度大或小,其0.2％屈服强度和极限拉伸强度均比晶粒度相同的快速淬火处理钢高,面总延伸率相似。但随着原奥氏体晶粒度增大,慢淬钢强度数据的分散度变大。M_s温度较低的4340钢对淬火速度不敏惑,与快淬处理相比,慢淬处理仅使0.29％屈服强度稍有提高。根据显微组织观察的结果提出,慢淬之所以提高钢的强度,是淬火(即自回火)时碳偏聚或微细碳化物在马氏体基体上析出造成弥散硬化的结果。     

气压砂轮双层结构弹性力学分析及加工特性

为了提升激光强化后高硬度模具自由曲面的光整效果,提出基于软固结磨粒和双层结构弹性体的气压砂轮加工方法。对气压砂轮双层结构弹性力学特性进行分析。在圆形均布载荷环境下,分别引入磨粒层弹性模量与橡胶层弹性模量的比值m及橡胶层厚度与载荷半径的比值n,建立了双层结构弹性体加工应力计算模型以及接触形变公式。通过有限元分析软件ANSYS建立了气压砂轮双层结构弹性力学模型,给出了气压砂轮的应力分布规律以及形变特征。在试验分析中,通过短纤维增补的方法增强内橡胶层,通过耐水黏结剂控制外磨粒层,微观分析证实了双层结构弹性力学的分析假设。搭建气压砂轮加工试验平台,验证了气压砂轮可在短时间内提升高硬度激光强化模具表面质量的加工效果。试验结果表明,面向凹面工件时,较低n值的气压砂轮有助于提升表面质量;面向凸面工件时,在获得相同表面质量的情况下,较高n值的气压砂轮有助于提升加工效率。     

齿轮钢18Cr2Ni4WA磨削烧伤实验及仿真预测研究

18Cr2Ni4WA钢以其韧性好和强度高的特点,广泛使用于螺旋伞齿轮等重载齿轮的生产与制造。磨齿作为齿轮加工的最后工序,磨削区域较高温度场容易引起磨削烧伤发生,使加工表面质量和疲劳寿命难以保证。针对齿轮钢18Cr2Ni4WA磨削烧伤问题,设计SG砂轮磨削实验,研究其发生磨削烧伤时表面形貌、显微硬度的变化规律,并通过有限元仿真预测烧伤层深。研究结果表明：当砂轮速度为20.3 m/s、工件速度为0.03 m/s、磨削深度大于0.05 mm时工件发生磨削烧伤,随着磨削深度的增加,烧伤程度加重,磨削表面氧化层颜色由淡黄色转为褐色最后呈现青色,表面形貌由纹理清晰转为涂覆;工件产生回火烧伤时,产生硬度较低的回火索氏体;烧伤层深的仿真模拟值与实验测量值基本吻合,验证了有限元仿真对磨削烧伤预测的可行性。     

磨粒簇有序化砂轮磨削凹坑摩擦减阻表面的策略

结构化表面在减小机械零件摩擦或表面拖曳阻力方面起到重要的作用。为获得一种结构化摩擦减阻表面的高效磨削法,基于砂轮的磨粒有序化排布设计理论,提出一种嵌齿式磨粒簇有序化排布砂轮磨削凹坑摩擦减阻表面的策略。开展磨粒簇有序化砂轮的设计理论研究,分析砂轮磨粒簇排布参数和工件凹坑表面排布参数的关系。探讨实现凹坑排布的磨削参数条件,以及凹坑与磨粒簇几何形状之间的联系。通过磨削试验验证了结构化凹坑表面的磨削形态及磨削创成机制。结果表明：利用嵌齿磨粒簇有序化砂轮能够实现叶序排布、错位排布和阵列排布结构化凹坑摩擦减阻表面的磨削;被磨削结构化凹坑表面的排布形态和凹坑形状取决于砂轮排布设计参数、磨粒簇几何形状参数、磨削参数的选择。     

42CrMo钢激光淬火组织和硬度的研究

采用YLS-3000型光纤激光器对42CrMo钢进行表面熔凝淬火处理,通过金相显微镜、扫描电镜及维氏硬度计的观察与检测,分析淬硬层组织、硬度、深度及其与激光工艺参数之间的相互关系。结果表明,淬硬层深度随激光功率的增大和扫描速度的降低而增大,随激光功率的减小和扫描速度的增加而减小,而硬度的变化不大。激光熔凝淬火后表层出现深约0.3 mm的熔化区,其硬度比内侧稍低,淬硬层深度可达2 mm以上,硬度约为660HV,但熔化区域中心会出现不均匀的变形,进行熔凝淬火时需预留0.2 mm的加工余量。     

可再制造的电镀金刚石砂轮结构设计

为了实现金刚石砂轮的绿色回收和再制造,设计了一种可拆卸式电镀金刚石砂轮结构。应用磨料层与基体的界面模型,分析了砂轮拆卸过程中磨料层的破坏形式。分析了砂轮拆卸过程中的磨料层应力状态,并计算出磨料层的开裂点位置。制备了新型可拆卸的电镀金刚石砂轮,并进行了磨料层与基体的分离试验。研究结果表明,在砂轮的拆卸过程中,滑道附近的磨料层与基体产生了界面破坏或曲折破坏,并使磨料层发生断裂。装配半圆形滑块的砂轮外圆具有较好的表面平整性,采用对称式凹形滑块结构可以提高砂轮的重复利用次数。所设计的电镀金刚石砂轮能够实现基体和磨料层的绿色分离和金刚石砂轮的再制造。     

铁基粉末冶金材料的激光淬火研究

主要研究了铁基粉末冶金材料激光淬火处理后的显微组织和硬度变化。结果表明 ,沿层深方向 ,显微组织可分为淬硬层、过渡层和原始组织高温回火区。淬硬层的最高硬度达到 82 0HV ,与基体硬度相比提高了 3倍多 ,硬度提高的主要原因是晶粒细化 ,固溶强化和位错密度的提高。