真空高压气淬炉流场和温度场的数值模拟

建立了高压气淬过程的数值模型,对不同工艺参数下真空高压气淬炉内气体流场和工件温度场进行模拟和预测,得到淬火过程中工件的温度变化和特征点的冷却曲线。根据不同的工件形状和材料以及淬火气体压力进行计算,据此分析了工艺参数对工件冷却过程的影响。     

细长轴类零件的真空高压气淬工艺

采用具有交替吹风功能的立式真空高压气淬炉(LZGQ80)对Cr12Mo1V1细长轴(长径比高达25～35)进行了气淬试验,研究了气淬工艺对工件表面温度分布的影响,以及工件表面温度分布对变形量的影响,为此类零件的淬火工艺研究奠定了基础。试验表明,交替吹风形式的真空高压气淬技术能够减小细长轴类零件的两端温差,改善温度分布,解决淬火均匀性和变形控制的问题。     

27SiMnMoV钢针阀体的高压气淬工艺

采用低压真空渗碳工艺对27SiMnMoV钢针阀体进行渗碳处理,比较了高压气淬与油淬对表面渗层组织和心部组织的影响。结果表明,不同淬火参数对渗碳层组织影响不大,淬火温度越高,气淬压力越大,心部组织中铁素体含量越少,同一温度下,15 bar(1 bar=10⁵ Pa)气淬与油淬得到的心部组织相近;装料方式对心部组织影响很大,同炉装料中,上层比下层的铁素体含量少;27SiMnMoV钢针阀体气淬易出现同炉不同零件心部硬度不均匀的现象,通过适当的调整气淬压力,在一定程度上可以减小不均匀程度;选用适当工艺,27SiMnMoV钢针阀体气淬可以取代油淬。     

精密齿轮件的真空低压渗碳高压气淬热处理

采用真空低压渗碳和高压气淬相结合的工艺代替以往的气氛渗碳和油淬工艺,在WZST-60G双室真空渗碳设备上进行SCM420精密齿轮的热处理工艺研究,并对其显微组织、硬度、表面碳浓度、变形量等重要工艺指标进行分析。结果表明:930℃渗碳后,在830℃进行2. 0 MPa高压气淬,经160℃回火后,齿轮碳化物等级为1级,表面硬度可达60 HRC,变形量小于0. 04 mm,完全符合工艺要求。     

两种真空高压气淬炉淬火工艺的数值模拟及验证

对管道式和压入式真空高压气淬炉中实施的高压气淬工艺进行了数值模拟和实物验证试验。研究结果表明,在相同的冷却压力下,管道式真空高压气淬炉的冷却速度比压入式真空高压气淬炉快,小型工件更适宜在管道式真空高压气淬炉中进行淬火。     

真空淬火常见故障

真空淬火中出现淬后制件硬度不足、不均匀及氧化、渗碳等现象,本文针对这些缺陷,分析了其产生原因,提出工艺工件控制制度、设备管理和日常监督等三方面控制措施,以解决真空淬火中常见故障。     

扩散时间对20MnCrS5齿轮钢真空渗碳的影响

采用真空低压渗碳高压气淬工艺对20MnCrS5齿轮钢进行表面真空渗碳处理,分析扩散时间对硬度梯度、渗层深度、显微组织以及碳含量分布的影响,并优化真空渗碳工艺。结果表明,随着扩散时间的延长,C原子由表层向基体发生扩散,当扩散时间超过100 min后,C原子的扩散速度减缓;当C含量超过1.0%后,淬火后容易形成尺寸较大的残留奥氏体,随着C含量的降低,显微组织由孪晶马氏体向位错马氏体转变,硬度下降;在本试验条件下,20MnCrS5钢合适的真空低压渗碳高压气淬工艺为930 ℃强渗42 min,扩散140 min,0.6 MPa高压气淬至室温,并在160 ℃低温回火2 h。经该工艺处理后,组织中碳化物等级为1级,残留奥氏体等级为2级,马氏体等级为3级,表层无内氧化,渗碳层厚度约为0.91 mm,符合技术要求。     

淬火温度对刀剪用M390粉末冶金不锈钢组织和性能的影响

通过对M390粉末冶金不锈钢进行不同温度下的平衡相计算和真空气淬+低温回火处理,研究了淬火温度对回火后显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着淬火温度的升高,M390钢回火后的碳化物尺寸不断长大,单位面积的颗粒数量减少而所占面积分数提高,碳化物分布均匀性降低。硬度随淬火温度的升高呈先上升后略微下降趋势,在1130 ℃淬火时达到最大值60.2 HRC,回火后降为58.5 HRC。抗弯强度受淬火温度的影响不大,为4000 MPa级水平。为获得良好性能,淬火温度应控制在1200 ℃以下,1130~1180 ℃真空气淬+200 ℃低温回火是刀剪用M390钢的最佳热处理工艺制度。     

关于隔板高压气淬真空热处理工艺的研究

从节能减排的角度出发,利用高压气淬真空热处理炉取代等温淬火,并结合实际产品,实现工件无氧化、无脱碳、无渗碳,达到表面光亮净化、硬度均匀的效果和可控制工件的冷却及变形。最终实现了工艺方式的替代,又满足产品要求,还避免环境污染问题,实现了清洁热处理。     

提高汽车从动锥齿轮压淬合格率的措施

为了控制汽车从动锥齿轮的安装端面和内孔淬火畸变,对影响齿轮压淬畸变的主要冈素,如材料淬透性、齿坯预备热处理、压床及压模精度等采取改进措施,并对淬火压床工艺参数及工作台凸凹进行合理设定与调整,较好地控制了齿轮淬火畸变,压淬合格率得到较大提高.     

汽车工业中的真空渗碳和高压气淬技术

由于用于汽车工业动力系零件的传统气体渗碳炉和淬火油槽已经过时,迫切需要引入新的装备和技术。当前对既能提高零件的力学性能和生产率又能对环境的影响减少到最小的需求使得真空渗碳/高压气淬成为极具吸引力的替代技术。然而,真空渗碳的过渗碳和炭黑,以及高压气淬的低冷却能力和高运行成本等构成了它推广应用的障碍。本文介绍了通过试验和数值模拟来解决这些问题所作的尝试。     

长轴类零件高压真空气淬工艺应用研究

结合生产实际采用高压气淬真空炉对30CrMnSiA、1Cr17Ni2和GH4169三种轴类零件进行热处理,通过测试抗拉强度、观察显微组织和检测零件变形量及硬度,并与真空油淬炉热处理后的试验结果进行对比。结果表明,在6 bar气体淬火压力下30CrMnSiA零件(直径?20 mm)硬度不合格,与真空油淬工艺相比,其硬度、显微组织和淬透性差异较大。1Cr17Ni2零件(直径?30 mm)硬度合格,与真空油淬工艺相比,硬度、显微组织和淬透性无明显差异。直径不大于?40 mm的GH4169零件的硬度合格。在垂直吊装的情况下,三种零件变形量均能够控制在0.15 mm内,无需进行校正。     

高速钢真空气淬的组织和硬度

研究了真空加热条件下奥氏体化温度和时间对W6Mo5Cr4V2高速钢真空气淬的晶粒度、淬火硬度、回火硬度以及红硬性的影响。结果表明,真空淬火的高速钢除有时会出现晶粒不均匀长大的现象外,在相同的淬火温度下,当真空气淬的保温系数为20～60s/mm时,其晶粒度与盐浴淬火者基本相近。仅回火硬度和红硬性一般分别偏低HRC 0.5～1.5和HRC1～3,文中对上述现象作了分析并提出了相应措施。     

基于多场耦合模拟的齿毂高压气淬工艺设计

针对20CrMnTi齿毂高压气淬工艺设计的需求,建立了一套流场-温度场-组织场-应力应变场耦合模拟体系,能够实现对淬火气流与工件的同步耦合计算。利用该体系模拟了不同淬火气压和进气方式下的齿毂高压气淬过程,分析了不同工艺方案下齿毂的组织成分、硬度以及畸变,确定了2.0 MPa、下方单向进气的工艺方案,模拟结果满足齿毂性能要求。     

20CrMoH钢淬透性带宽对心部硬度的影响

20CrMoH钢是齿轮制造的主要材料之一。齿轮心部硬度偏高超差 ,对齿轮的工况影响很大 ,断齿便是其失效现象之一。为此热处理工程技术人员都会从钢材成分 ,淬透性是否达标及所制定的热处理工艺规范是否适宜等进行分析 ,但多以牺牲齿轮的某些性能为代价来保证心部硬度满足设计要求 ,例如采用提高回火温度或降低淬火温度的方法来降低心部硬度。当淬火热处理工艺条件固定时 ,钢材的淬透性能往往决定零件心部硬度的高低 ,因此控制零件材质的淬透性带宽 ,是一种控制零件心部硬度的有效方法。     

12Cr2Ni4A钢的高压气淬

高压气淬是一种先进、环保的淬火工艺。对12Cr2Ni4A钢制负拉力油缸分别进行了9×10~5 Pa压力的高压气淬和普通的碱浴等温淬火,然后进行-70℃冷处理和180℃低温回火。热处理后,检测了油缸的显微组织和力学性能,以揭示12Cr2Ni4A钢零件采用高压气淬替代等温淬火的可行性。结果表明:经高压气淬、冷处理和低温回火的12Cr2Ni4A钢油缸的显微组织、硬度及力学性能与经等温淬火、冷处理和低温回火的12Cr2Ni4A钢基本相同,且高压气淬的零件畸变更小,说明对于12Cr2Ni4A钢零件,以高压气淬替代现有的等温淬火是可行的。     

42CrMo钢激光-感应复合淬火淬硬层几何特征及组织研究

采用激光-感应复合淬火的新工艺,将激光和电磁感应两种热源复合提高42CrMo钢激光淬火的淬硬层深度和均匀性。利用COMSOL Multiphysics 5.5软件对42CrMo复合淬火过程中温度场的演变过程进行分析,通过淬火实验对模型进行了验证,淬硬层深度模拟值与实验值一致性较高。采用该模型,比较了复合淬火与单一激光和单一感应淬火在同工艺下淬硬层的表面温度和深度,分析了不同扫描速度和激光光斑尺寸对淬硬层深度的影响。通过实验对复合淬火的淬硬层深度、硬度、晶粒大小和显微组织进行分析。结果表明,激光-感应复合淬火可以有效提高试样的表面淬火温度,提高淬硬层宽度和深度,弥补单一激光淬火功率不足的缺点,通过模型预测了复合淬火最优扫描速度和光斑尺寸。相较于两种单一淬火,复合淬火的晶粒度和显微组织形态在深度方向上的变化趋势与激光淬火相似,且具有更高的淬硬层平均硬度。     

汽车齿轮高压气淬试验及气淬室的结构优化

由于齿轮等工件在进行高压气淬时,受多层工件储热影响较大并且风速逐层递减,导致位于气淬室内中心及底层区域工件冷却较慢,难以满足齿轮心部的硬度要求。使用流体仿真软件对汽车齿轮高压气淬过程进行模拟仿真,对气淬室及工件垛进行三维建模并进行结构化网格划分和仿真模拟,并对气淬室进行了结构优化。结果显示,经优化后进口的高压气流向中心区域聚拢,使中心区域的来流速度提高24%左右,并提高此区域的冷却速度。随后对高压气淬室进行改造,采用试验验证,结果表明此方法有效可行。     

H13钢压铸模具真空高压气淬变形控制的探讨

分析了真空淬火件发生变形的原因,探讨了真空高压气淬时H13钢压铸模淬火变形的控制方法,在实际生产应用中取得了良好的效果和经济效益。     

20CrMoH钢淬透性带宽对心部硬度的影响

20CrMoH钢是齿轮制造的主要材料之一。齿轮心部硬度偏高超差，对齿轮的工况影响很大，断齿便是其失效现象之一。为此热处理工程技术人员都会从钢材成分，淬透性是否达标及所制定的热处理工艺规范是否适宜等进行分析，但多以牺牲齿轮的某些性能为代价来保证心部硬度满足设计要求，例如采用提高回火温度或降低淬火温度的方法来降低心部硬度。当淬火热处理工艺条件固定时，钢材的淬透性能往往决定零件心部硬度的高低，因此控制零件材盾的淬透性带宽，是一种控制零件心部硬度的有效方法。