25CrMo钢端淬试验改进与淬透性分析

为了克服常规端淬试验中25Cr Mo钢试样在空气中发生淬火现象,提出了一种改进的加套管的末端淬火试验方法。通过显微组织观察、定量金相和硬度测量,分析了25Cr Mo钢的显微组织与淬透性。结果表明,改进的端淬试验能够使热量沿轴向传递,避免了产生边角效应。端淬后的试样由水冷端向空冷端的显微组织依次为马氏体、马氏体+贝氏体、贝氏体。25Cr Mo钢淬硬层深度可达20 mm,具有良好的淬透性。     

描述钢淬透性的一个新数学模型

提出了一个新的描述钢淬透性的数学模型及淬透性表征参数．根据端淬实验数据和实验曲线导数变化规律,用线性试探法建立了端淬曲线微分方程,然后解得硬度分布函数．硬度分布函数将端淬曲线描述为直线段和曲线段构成的分段函数：直线段描述试样端部获得全部马氏体区域的硬度,在此区域硬度保持恒定最高值;在曲线段硬度递减,最后趋近恒定最低值．钢的淬透性值用数学参数来表示,它数值上等于从原点到硬度分布曲线拐点的距离．用非线性模拟程序代入实验值获得了淬透性值．模拟结果表明,所获得的模型与实验值吻合很好．     

结构钢端淬曲线预测新方法

端淬试样硬度分布模型采用了含有待定参数一淬透性系数的解析函数,本文定义的钢的淬透性系数与现有合金元素的淬透性系数不同,其大小直接决定端淬曲线的递减速率．端淬曲线的计算预测问题转化成淬透性系数的求解．在端淬实验标准状态下,淬透性系数取决于钢的化学成分．用分部逼近法建立了结构钢淬透性系数与化学成分之间的关系式．将计算获得的淬透性系数代入到硬度分布模型对端淬曲线进行了预测,结果表明预测曲线与实验值吻合很好．     

高铁齿轮用钢18CrNiMo7-6的端淬曲线与模拟计算

采用3种端淬曲线预测模型计算两炉次高铁齿轮用钢18CrNiMo7-6的端淬曲线,对比端淬硬度检测结果,分析了不同模型的预测误差。结果表明,金满模型的预测结果与端淬试验检测结果误差较小,可以用做这类钢的端淬结果预测。根据端淬曲线预测与实测结果的对比分析,结合相关高铁齿轮用钢技术条件的硬度规范对高铁齿轮用钢18CrNiMo7-6的冶炼成分控制给出了建议。     

基于ELM的齿轮钢淬透性预测模型

利用极限学习机(ELM)研究了20Cr齿轮钢端淬硬度曲线和化学成分的预测,并将其预测结果与传统预测模型进行比较。结果表明,ELM可以根据齿轮钢的化学成分预测其淬透性,计算精度明显优于传统线性拟合及神经网络模型,同时ELM也能通过齿轮钢淬透性硬度曲线反测化学成分,元素含量误差在5%以内。     

用油淬硬度对45钢淬透性的检验及其应用

对45钢试块油淬后的硬度值进行检测，并与卡爪淬火后的淬硬层对比发现，油淬硬度与淬硬层之间有很好的对应关系，能够用于45钢淬透性的检验。油淬硬度检验法具有简便、经济的特点，对45钢制零件的热处理具有很大的实用价值。     

SAE8620H齿轮钢的淬透性及其预测模型

利用理想临界直径、非线性方程和硬度分布函数等方法,对SAE8620H齿轮钢的淬透性进行了计算,并与实测结果进行了对比分析。结果发现,试验钢淬透性较低,距淬火端3～9mm范围内硬度变化达到3 HRC/mm。采用理想临界直径预测模型和非线性方程预测模型计算J9和J15点硬度与实测结果偏差不到2 HRC,但J5点硬度偏差超过2 HRC;采用硬度分布函数预测模型计算J9和J15点硬度误差分别达到6.1 HRC和3.8 HRC,经修正后的硬度分布函数预测模型在J5、J9和J15点硬度预测误差均小于2 HRC,可用于SAE8620H齿轮钢淬透性预测。     

40Cr钢端淬试验过程的数值模拟

使用COSMAP热处理数值模拟软件对40Cr钢端淬试验过程进行了模拟。测定了40Cr钢试样标准端淬试验后的硬度和显微组织分布,同时通过计算机模拟得到了试样淬火过程中每一瞬间的温度、应力、组织及硬度的变化情况,模拟结果与端淬试验结果基本吻合。     

钢淬透性化学成分计算方法分析

用化学成分法和IE0038淬透性计算软件分别对钢的淬透性进行预测计算,并与实际端淬结果进行对比分析,推荐了淬透性计算最接近真实值的计算方法。     

模具钢淬透性及淬火变形分析研究

通过对影响模具钢淬透性因素和淬火变形的机理分析研究,指出模具钢的淬透性及淬火热处理变形的影响因素是十分复杂的问题。在制定淬火热处理工艺时,应充分考虑工件的形状、钢中的碳含量,根据工件所要求的力学性能,合理选择淬火方法及冷却介质,防止变形及开裂,提高产品质量。     

Cr含量对65Mn钢淬透性的影响

为研究Cr对65Mn钢淬透性的影响,进行了Cr含量0%～0.5%(质量分数)的四组试样的末端淬火试验,对淬火试样进行了洛氏硬度和组织检验。试验结果表明：随着与试样淬火端部距离的增加,即淬火冷却速度的降低,末端淬火试样组织中马氏体含量由100%降低到0%,硬度由62 HRC降低到23 HRC;Cr元素明显提高65Mn钢的淬透性,0.1%的Cr含量添加约提高50%的淬硬层深度。     

9310钢螺旋锥齿轮模压淬火的数值模拟

针对9310钢螺旋锥齿轮的模压淬火的过程,采用有限元分析软件建立了温度场-组织场-应力应变场耦合分析模型,并进行了模压淬火工艺的数值模拟研究。结果表明,模具设计对零件的模压淬火畸变有着重要影响。通过调整模具的组合尺寸和压力角,可以显著减小齿轮畸变;上下模的偏心可以导致齿形畸变,通过调整芯模尺寸可以避免由于设备对中偏差导致的畸变。     

铌硼微合金化齿轮钢的晶粒尺寸及淬透性

研究了Nb-B微合金化20CrMoH渗碳齿轮钢的奥氏体晶粒长大规律及微合金化对其淬透性的影响。结果表明,添加0.04%Nb可以有效地细化奥氏体晶粒,并且在1050℃奥氏体化10h无混晶现象。此外,添加0.0008%B能够明显提高钢的淬透性,使淬透性不因晶粒细化及Nb(C,N)析出而降低。     

改善中碳Cr-Mn-Si钢淬透性的合金化研究

借助于传统的末端淬火试验方法研究了添加Mo、Mo+B和Mo+Ni对改善中碳Cr-Mn-Si钢淬透性的有效性。结果表明,中碳Cr-Mn-Si钢及分别添加Mo、Mo+B和Mo+Ni时形成粒状贝氏体相变倾向较大,端淬试样空冷端即形成粒状贝氏体,因此端淬曲线上无法得到符合SAE J406标准的理想临界直径(D_I)等淬透性定量信息。然而,端淬曲线的硬度与微观组织对应关系证明添加Mo、Mo+B和Mo+Ni均可降低粒状贝氏体相变倾向,增大马氏体形成能力,从而改善淬透性。虽然添加Mo+B时抑制粒状贝氏体相变、改善淬透性的效果明显,但易受钢中的冶炼残留Al和N的影响,而添加Mo+Ni复合改善淬透性的作用更具优势,且不受钢中的冶炼残留Al和N的影响,因此添加Mo+Ni成为改善中碳Cr-Mn-Si钢淬透性优选的合金化方向。     

Numerical simulation of steel quenching

The algorithm and computer program are completed to simulate the quenching of complex cylinders, cones, spheres, etc. Numerical simulation of steel quenching is a complex problem, dealing with estimation of microstructure and hardness distribution, and also dealing with evaluation of residual stresses and distortions after quenching. The nonlinear finite volume method has been used in numerical simulation. By the established computer program, mechanical properties and residual stresses and strains distributions in the quenched specimen can be given at every moment of quenching.     

叉车合金钢轴头的水淬可控冷却工艺

分析了水的冷却特性、水淬可控冷却原理,利用水淬可控冷却和普通水淬两种方法对35CrMo合金钢叉车轴头进行了调质处理,并对调质后轴头的组织和微裂纹进行了检测。结果表明:水淬可控冷却调质轴头组织为细小均匀的回火索氏体,无微裂纹,硬度适中,符合技术要求;而普通水淬调质后轴头工件有1/3出现裂纹。可见,对水的起始温度、水和工件的质量比以及冷却时间加以控制,能够对形状复杂的合金钢轴头实现可控冷却,从而获得满意的淬火效果,实现清洁化热处理。