一种提高18Cr2Ni4WA钢渗碳淬火效率的方法

一种提高１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ钢渗碳淬火效率的方法扬州齿轮厂（扬州２２５０００）徐昌１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ钢常规渗碳淬火回火工艺如图１所示。１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ钢渗碳后，不能直接淬火。其原因是此钢合金元素含量较高，经渗碳直接淬火后表面存在大量残留奥氏体，...     

齿轮渗碳淬火工艺的改进

ＱＤＹ10 11摩托车起动机的转轴是传递动力的重要部件。其带齿端部在工作过程中易发生磨损和崩齿。转轴用2 0ＣｒＭｏ钢制造 ,端部齿轮模数为 0 6 ,齿数为 11,节圆直径为6ｍｍ。齿轮部位要求渗碳层深 0 2～ 0 3ｍｍ ,淬火后表面硬度为 80～ 87ＨＲＡ。装机后起动机启动寿命应在 1万次以上。齿轮渗碳、淬火在ＲＪＪ 6 0 9ｔ井式渗碳炉中进行。原渗碳工艺如图 1所示 ,装机启动仅 10余次 ,齿轮的 11个齿便全图 1　 2 0ＣｒＭｏ钢齿轮原渗碳淬火工艺Ｆｉｇ .1Ｏｒｉｇｉｎａｌｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇａｎｄｑｕｅｎｃｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ…     

20Cr2Ni4A钢稀土渗碳的组织与齿轮的接触疲劳强度

采用８６０℃稀土高碳势渗碳，在２０Ｃｒ２Ｎｉ４Ａ钢的过共析区沉淀析出大量累小弥散的碳化物，使奥氏体的稳定性大幅度下降，从而实现了渗碳后直接淬火，与９２０℃传统渗碳后二次加热淬火处理工艺相比，用新工艺处理后的齿轮接触劳强度可提高近一个数量级。     

CZY型铁路轴承淬火压床

铁路货车采用滚动轴承替代滑动轴承是铁路运输向高速化发展的重要改进之一。我国目前已具有年产 60万套铁路轴承的生产能力 ,发展速度很快。铁路轴承的外圈材料为渗碳轴承钢 (Ｇ2 0ＣｒＮｉ2ＭｏＡ ) ,成品要求渗碳层厚度1 5～ 2 3ｍｍ ,工作表面淬火回火后硬度 60～ 64ＨＲＣ ,心部硬度 35～ 45ＨＲＣ。由于Ｇ2 0ＣｒＮｉ2ＭｏＡ钢淬火畸变大、收缩严重 ,以致在后续加工中造成渗碳层偏浅甚至被加工掉、或者因为变形不均匀、部分区域黑皮加工不掉而导致批量报废。因此 ,轴承行业普遍采用内撑式淬火模具强行阻止变形。淬火压床则把模具与具…     

淬火烈度估价及传热数据计算系统

在实际生产中，要准确预测式件的最终金相组织和硬度分布，其计算机模拟过程首先要输入真实，准确的传热系数以计算截面上任意点的冷却速度。本项目开发的淬火烈度测量系统，可用于任何淬火剂传热数据的记录，评估和计算，适用于各种淬火条件和淬火工艺。主要硬件是装有多头热电偶的ＬＩＳＣＩＣ－ＮＡＮＭＡＣ柱状探头，基于温度梯度法，该系统可计算和图示整个淬火过程中探头表面的热通量，并以聚合物溶液为例，研究了其浓度的影响     

稀土低温高浓度气体渗碳工艺及其在20Cr2Ni4A钢上的应用

２０Ｃｒ２Ｎｉ４Ａ钢由于渗碳层奥氏体十分稳定，无法渗碳后直接淬火，而需经过复杂的热处理，本文采用稀土低温高浓度大气体渗碳，使渗层过共析区沉淀析出大量细小弥散的碳化物，奥氏体的稳定性大幅度下降，实现了渗后直接淬火，同时使组织和性能得到进一步改善。     

18Cr2Ni4WA钢渗碳层中等温形成的角状马氏体

１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ钢经１０００℃×５ｈ固体渗碳，空冷淬火后，６０℃×１２ｈ等温处理，发现渗层过渡区中的残余奥氏体区域内有新的等温马氏体，呈规则的角状，不同于这种钢渗碳后常规淬火所得到的片状。     

摩擦磨损中的马氏体相变及其对材料磨损特性的影响

本文以１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ为试验材料，经渗碳、淬火、回火处理，采取剥层跟踪分析的办法，对奥氏体在摩擦磨损过程中的相变行为、相变产物的晶体结构及形态进行了试验研究；同时在相变对磨损特性影响方面也进行了详细的分析研究，结果表明奥氏体在摩擦过程中会发生相变，相变有利于提高材料耐磨性。     

渗碳件渗层碳浓度与硬度分布的模拟

零件渗碳后渗层的碳浓度分布可以用有限差分法预测，而碳浓度的高低决定了工件淬火后的硬度。根据试验数据建立了马氏体含碳量与硬度的函数关系，预测了圆柱形工件渗碳后的碳浓度分布和淬火后的硬度，硬度的预测结果与试验结果相吻合。     

Fe－28Al合金中相转变

应用电镜及Ｘ射线衍射技术研究了含Ｃｒ及不含Ｃｒ的Ｆｅ－２８ａｔ．－％Ａｌ合金中相变结果表明，１０８０℃淬火过程中，Ｂ２结构热畴已开始形成；缓冷通过Ｂ２相区，沿晶界出现α相；对Ｆｅ－２８Ａｌ－５Ｃｒ合金还出现细小的ＣｒＮ相沉淀，板状合金中Ｂ２→Ｄ０３是一缓慢转变过程．     

20CrMoH钢的真空低压渗碳工艺模拟及优化

利用真空低压渗碳软件对20CrMoH钢的渗碳过程进行模拟,并根据模拟输出在WZSTQ真空渗碳炉上进行了试验。在800 Pa压力和960 ℃温度下渗碳,保压25 s,对比渗碳有效硬化层深度优化工艺。结果表明,最佳渗碳时间为120 min。优化工艺后,试验测得有效硬化层深度与软件预测的深度偏差在+0.23 mm以内,满足设计要求。软件预测的有效硬化层深度更接近齿轮产品的实测深度,最小偏差为+0.10 mm。通过930 ℃下渗碳试验,对比表面碳含量,证明了软件预测表面碳含量为0.75%时,与实测值基本一致,最大偏差为-0.02%。     

基于饱和值调整法的真空低压渗碳工艺计算与验证

基于Fick第二定律与饱和值调整法,结合真空低压渗碳工艺控制过程,绘制了算法流程图,并利用数学计算软件编写了真空低压渗碳工艺计算程序,以20Cr钢为试验对象对该程序进行了验证。结果表明:基于饱和值调整法的真空低压渗碳工艺处理后,20Cr钢渗碳工艺总时间比传统方式约快240 s,渗碳时间节约600 s以上;渗碳工艺计算程序可以实现渗层深度的准确预测,且能满足产品的表面碳化物级别、组织形态等较高的技术要求。     

真空低压渗碳对304与316L奥氏体不锈钢组织和性能的影响

采用真空低压渗碳技术对304和316L奥氏体不锈钢进行表面强化,利用光学显微镜、扫描电镜、Thermo-Calc热力学软件、X射线衍射仪和显微硬度计等对渗碳层显微组织、相组成及硬度分布进行分析表征,计算了奥氏体不锈钢渗碳层中不同衍射峰的偏移量及渗碳前后晶格常数的变化量。结合钼对奥氏体不锈钢渗碳过程的影响,对比研究了304和316L奥氏体不锈钢渗碳后,在渗碳层深度、表面硬度及碳化物的析出规律等方面的差异。结果表明,经750 ℃真空渗碳2.6 h后,304和316L奥氏体不锈钢晶格常数分别增加了1.33%和1.14%,形成了由膨胀奥氏体和Cr₂₃C₆组成的渗碳层,Cr₂₃C₆在渗碳层中主要以条状沿膨胀奥氏体晶界析出,表面硬度较基体硬度均提升了两倍以上。     

渗碳工艺CAD软件的研究开发

研究开发的渗碳工艺CAD软件,采用模块结构,菜单式操作,可对不同钢种进行不同渗碳工艺的工艺参数设计和渗碳过程模拟。     

18CrNiMo7-6钢的可控气氛高温渗碳工艺

基于机车用重载齿轮的热处理工艺要求,对18CrNiMo7-6钢进行920~1050 ℃的伪渗碳工艺处理,横向对比研究了试验钢经常规渗碳以及不同温度高温渗碳处理后的组织及力学性能;结合Aichelin计算机辅助模拟设计软件工艺模拟结果,制定高温渗碳工艺流程,对18CrNiMo7-6钢制齿轮进行高温渗碳处理,并与常规渗碳齿轮进行了组织及性能的对比研究。结果表明,与热处理前相比,经不同温度和时间的伪渗碳处理后,18CrNiMo7-6钢的综合力学性能均有所下降,但通过控制渗碳后的冷却过程,可以显著提高其最终热处理后综合力学性能;增加渗碳温度和碳势,可以大幅提高渗碳效率;对18CrNiMo7-6钢制齿轮进行最高温度1050 ℃高温渗碳,渗碳效率提高约65%,经高温渗碳后,齿轮组织、综合力学性能以及单齿弯曲疲劳强度相比于常规渗碳齿轮均未降低。     

工模具钢的两相渗碳研究

虽然出现了多种多样的表面硬化技术,但渗碳仍然是生产上常用的表面化学热处理方法,它能有效地提高材料表面的耐磨性。而且生产工艺简单,成本低廉,在生产中一直广泛应用。该方法用于低碳钢或低碳合金钢的表面强化。已有相当成熟的工艺［１］。目前已逐渐用于共析钢和过共析钢［２］。由于这些材料本身含碳量很高,在渗碳温度下处于奥氏体和碳化物两相共存状态,所以把这种渗碳方法称之为两相渗碳。１　试验方法试验材料选用三种常见的工模具钢：热作模具钢３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ、高速钢Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ和Ｔ８钢。在自制的小型滴注式渗碳炉中渗碳…     

合金元素的变化对20MnCr5钢齿轮渗碳淬火后性能的影响

为探究合金元素变化对渗碳淬火齿轮性能的影响规律,以20MnCr5低碳合金钢制齿轮为研究对象,利用JMatPro软件计算得到两种含不同合金元素的20MnCr5钢的材料性能参数;基于有限元方法开展齿轮渗碳淬火模拟分析,根据实际热处理工艺路线,建立渗碳淬火过程的数学模型,通过COSMAP软件模拟了齿轮的渗碳淬火热处理工艺过程,对比分析合金元素变化对渗碳淬火20MnCr5钢齿轮的温度场、组织场和硬度场的作用结果。研究表明,模拟值与试验值具有较好的一致性。温度场和渗碳层对合金元素含量的变化反应不明显,而渗碳淬火后的组织分布和硬度分布受C、Mn、Cr、Al等合金元素变化的影响较大。     

真空低压渗碳炉高精度温控系统的设计与应用

设计了一种基于组态王6.55软件的真空低压渗碳上位机监控系统,通过组态王软件与山武仪表DCP31之间的Modbus通讯,利用仪表自带的二自由度(2-DOF)PID功能,实时进行PID修正保证控温的精确度。将渗碳工艺中的变量如C₂H₂、NH₃和N₂的流量控制及渗碳扩散时间、脉冲次数、保温时间和淬火方式等一系列参数固化成配方形式,供用户调用和修改。这一软件平台的设计及应用减少了操作人员的误操作和复杂程度,大大提高了低压渗碳的热处理品质。     

AISI304奥氏体不锈钢低温离子渗碳工艺优化研究

用正交实验法研究了AISI304奥氏体不锈钢低温离子渗碳工艺。结果表明,优化后的奥氏体不锈钢低温离子渗碳工艺参数为渗碳温度500℃、C3H8：H2=1：30、氩气流量20ml／min、渗碳时间6h。用优化工艺参数处理的奥氏体不锈钢表面可获得单一的Sc相组织,硬度高达780HV0．05。     

TA2钛板掺杂钒离子渗碳层的耐腐蚀性能

为提高钛基双极板的耐腐蚀性能和导电性,在TA2纯钛的表面进行双辉离子渗碳,另外为降低渗碳温度,在渗碳过程中掺杂钒。使用扫描电镜和能谱分析、X射线衍射对改性层的组织结构、化学成分、物相组成进行研究,并测得改性层的界面接触电阻率、耐腐蚀性能。结果表明,在优化的制备工艺参数下,在TA2表面生成结构致密的TiC改性层、钒掺杂渗碳改性层。当压实力为140 N/cm²时,730℃下制备的钒掺杂渗碳改性层、850℃下制备的TiC改性层、TA2基体的界面接触电阻率分别是1.17、3.66、14.71 mΩ/cm²。在模拟双极板的工作环境中,测得730℃下制备的钒掺杂渗碳改性层、850℃下制备的TiC改性层的自腐蚀电流密度分别是5.238、7.563μA/cm²,均比TA2基体的腐蚀电流密度低1个数量级。在离子渗碳的过程中掺杂钒可以有效降低渗碳的工艺温度,并且提高TA2基体的导电性和耐腐蚀性能。