GCr15钢滚珠丝杠感应淬火漏磁控制及耐磨性

通过涂覆导磁体对GCr15钢滚珠丝杠表面感应淬火进行漏磁控制,对比分析了漏磁控制前后试样淬火组织、硬度、深度及耐磨性.研究表明:GCr15淬火后的组织为马氏体+残留奥氏体,控制漏磁淬火工艺显著增加丝杠滚道处的磁力线密度,提高整个丝杠表面的温度和加热深度,增加淬火硬化层的深度,也减小硬度曲线的梯度,从而显著提高了耐磨性,相对于未淬火试样耐磨性提高了2.5 ～4倍.感应淬火试样的磨损主要是磨粒磨损和剥层磨损,未涂覆导磁体时,剥层厚且是脆性和塑性断口混杂的粗糙形貌,而涂覆导磁体后,因为组织和硬度均匀,硬化层深度大,磨削片层薄且表面光整,耐磨性好.     

精化55钢滚珠丝杠双匝感应加热淬火及性能分析

通过精化国产55钢的成分,提高Mn元素含量,降低P元素含量,在保持55钢力学性能的前提下,提升其热处理性能,Ms(马氏体开始转变温度)和Mf点分别为282℃和220℃。采用双匝感应器对55钢滚珠丝杠进行表面感应淬火,淬火后丝杠沟道顶部及底部都得到了理想深度的淬硬层,且硬度梯度分布合理;淬火后丝杠表层呈现低压应力状态,摩擦系数稳定在0.6,精度保持性试验证明丝杠精度保持性良好。利用数值模拟,得到了双匝感应器加热冷却时丝杠沟道处的温度分布曲线,阐释了双匝感应淬火机理。     

圆弧滚道中频感应淬火工艺

对40CrNi2Mo钢弧形滚道进行了中频感应淬火工艺试验。研究了感应设备输出功率、滚道转速、滚道与感应器之间的间隙等工艺参数对滚道表面硬度和淬硬层深度的影响。结果表明,当输出功率为70%、旋转速度为33°/min、感应器与滚道之间的间隙为1.4 mm时,滚道表面硬度≥56 HRC,硬化层深度为4.5~5.5 mm,满足技术要求。     

四匝感应圈与倾斜感应圈表面感应淬火丝杠光杆的工艺分析

分别采用四匝感应圈与倾斜30°单匝感应圈对国产CrMo钢与德国CrMo钢丝杠光杆进行表面感应加热淬火处理,经材料成分、显微组织、表面淬硬层的硬度梯分布等检验,综合分析了表面感应加热淬火的工艺质量。结果表明,两种CrMo钢的化学成分存在差别,经四匝感应圈和倾斜30°单匝感应圈感应淬火处理后的组织基本相同;但经四匝感应圈感应淬火处理的淬硬层深度均大于经倾斜30°单匝感应圈感应淬火处理的结果。而且德国CrMo钢的淬硬层深度均大于国产CrMo钢,这与德国CrMo钢的淬透性高于国产CrMo钢有关。     

调心滚子轴承感应淬火工艺与组织性能的数值模拟

基于电磁场-温度场-组织场-应力应变场耦合模型,利用DEFORM软件模拟双列调心滚子轴承内圈感应淬火过程,并提出分段电流密度的淬火工艺,研究了轴承内圈感应淬火过程中温度变化、组织演变以及表层与次表层硬度、残余应力和残留奥氏体等。结果表明:分段电流密度的感应淬火方法能够使轴承内圈淬硬层均匀分布;加热效率随线圈电流密度增加而增大,且尖角位置温度会出现突变;淬火后滚道表面残留奥氏体含量约为6.97%,马氏体含量约为92.3%,表面硬度约为60.9 HRC,滚道淬硬层约为2.97 mm;深冷处理后残留奥氏体含量与残余应力降低,马氏体含量与硬度均提高;残余应力沿内圈中心径向平面对称分布,且次表层残余应力最大;数值模拟结果与试验具有一致性。     

9Mn2V钢螺纹磨床丝杠热处理工艺

丝杠是各类机床上的关键传动件,是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动的传动、定位功能部件.螺纹磨床丝杠传动必须保证直线移动有高度的精确性和均匀性,是切削过程中保证均匀进给和精确加工的关键,因此要求它具有高精度及高的精度保持性,即要求它有高的耐磨性和尺寸稳定性.螺纹磨床丝杠形状尺寸如图1所示,其热处理技术要求:①淬火、回火后硬度为54~58 HRC;②淬硬层深度≥6 mm.     

42CrMo钢驱动轮轴的感应热处理

利用GCK10150感应淬火机床(KGPS250/8000电源)和自主研发设计的感应器对某型号大轮拖拉机(≥160马力)42Cr Mo钢驱动轮轴进行表面淬火工艺试验,借助磁粉探伤仪、洛氏硬度计、金相显微镜和静扭试验机对感应淬火后的42Cr Mo钢驱动轮轴的组织与性能进行了分析。结果表明,42Cr Mo钢驱动轮轴感应淬火后的淬硬层深满足花键根部3.25~8.25 mm、光轴表面7~12 mm、键槽≥2 mm,硬度满足淬火硬度52~57 HRC、调质硬度262~302 HBW,并且淬硬层连续,同时零件表面不存在烧伤、裂纹等缺陷。42Cr Mo钢经调质+感应淬火+200℃×2 h回火后的抗扭性能最高。     

曲轴感应淬火及残余应力的仿真与试验研究

曲轴在感应淬火时产生应力集中或应力分布不均会导致曲轴变形过大而失效。本文采用有限元方法对曲轴加热和冷却过程及残余应力进行了仿真,并对轴颈显微组织、轴颈淬硬层深度及曲轴残余应力进行了测试分析。结果表明,轴颈淬硬层为细针状马氏体,基体为回火索氏体,表面平均硬度为52.8 HRC,心部硬度为26.0~30.0 HRC,淬火后轴颈表面残余压应力为-154.3~-254.9 MPa;连杆颈淬硬层深度为4.0 mm,过渡圆角处淬硬层深度为2.1 mm。曲轴感应淬火后淬硬层深度预测和残余应力的仿真结果与试验结果基本一致,仿真可预测淬硬层深度。     

GCr15钢滚珠丝杠倾斜感应器淬火的质量分析

本文采用倾斜30°感应器的表面感应加热淬火工艺处理了Ф40mm GCr15钢滚珠丝杠。金相观察和显微硬度测量结果表明,滚珠丝杠齿底部位的硬化层硬度及硬化层深度可以满足Ф40mm规格滚珠丝杠的技术要求。因此,Ф40mm规格以下的GCr15钢滚珠丝杠可以采用倾斜感应器的表面感应加热淬火新工艺。     

加热温度及保温时间对55CrMo钢相变的影响

为了改善精密滚珠丝杠感应淬火后的表层硬度及硬度均匀性,提高耐磨性及寿命,利用Gleeble-1500D热模拟试验机,以50℃/s的加热速度,将55CrMo钢试样分别加热到800、850、900、950、1000、1100和1200℃,并在相应温度分别保温8、16和32 s,然后以50℃/s的冷却速度进行冷却,研究加热温度及保温时间对55CrMo钢相变温度、微观组织、显微硬度的影响。结果表明:在快速加热条件下,55CrMo钢奥氏体化温度升高;升高加热温度和延长保温时间均有利于促进奥氏体化均匀,抑制贝氏体转变,有利于增加均匀细小的马氏体组织,改善丝杠表面淬硬层硬度值的均匀性;55CrMo钢感应淬火时,应将感应加热的温度控制在900~1000℃范围内。     

45钢光轴连续感应淬火过程的数值模拟

建立45钢无限长轴对称工件连续感应淬火过程的二维物理模型,并进行温度场的数值模拟。根据连续感应淬火过程中温度场的分布给出了判断淬硬层深度的依据,并结合Maynier组织预测模型与硬度公式计算出工件不同深度处的硬度值进行验证。结果表明,可根据工件感应加热区域进入喷水冷却时刻的径向温度分布曲线来预测连续感应淬火最终淬硬层深度。根据这一结论,可以用所建立的有限元模型对连续感应淬火工件淬硬层深度进行预测。     

55钢与S55C钢丝杠光杆感应加热淬火比较

分别采用双匝感应器和倾斜30°单匝感应器的对国产55钢与日本S55C钢丝杠光杆进行表面感应加热淬火,并对处理后的丝杠光杆进行了显微组织分析和硬度测试。结果表明,日本S55C钢组织中的带状偏析较国产55钢明显;经双匝感应器处理的国产55钢与日本S55C钢的淬硬层深度基本一致;而经倾斜30°单匝感应器处理的国产55钢的淬硬层较深、硬度较高。因此,可以采用国产55钢替代日本S55C钢制作40 mm以下小规格的滚珠丝杠。     

42CrMo钢驱动轮轴的感应热处理工艺

利用GCK10150感应淬火机床（KGPS250/8000电源）和自主研发设计的感应器对某型号大轮拖拉机（≥160马力）42CrMo钢驱动轮轴进行表面淬火工艺试验,借助磁粉探伤仪、洛氏硬度计、金相显微镜和静扭试验机对感应淬火后的42CrMo钢驱动轮轴的组织与性能进行了分析。结果表明,42CrMo钢驱动轮轴感应淬火后的淬硬层深满足花键根部3.25～8.25 mm、光轴表面7～12 mm、键槽≥2 mm,硬度满足淬火硬度52～57 HRC、调质硬度262~302 HBW,并且淬硬层连续,同时零件表面不存在烧伤、裂纹等缺陷。42CrMo钢经基体调质+感应淬火+200 ℃×2 h回火后的抗扭性能最高。     

55CrMo钢感应淬火工艺的数值模拟及工艺优化

借助工艺实验和数值模拟技术,优化了55Cr Mo钢精密滚珠丝杠感应加热及冷却工艺参数,改善了丝杠感应淬火后的淬硬层分布。构建了丝杠单感应圈加热的有限元模型,通过数值模拟得到了单感应圈加热时沟道区域的温度曲线。数值模拟结果表明:沟道区域的温度场分布不合理是导致淬硬层分布不合理的主要原因。针对单感应圈感应淬火工艺的不足,提出了双感应圈加热工艺。数值模拟结果表明,采用双感应圈加热工艺、喷水冷却带宽度为40 mm时,可保证丝杠沟道顶部的淬硬层深度约为6.2 mm,沟道底部的淬硬层深度约为3.0 mm。工艺实验结果表明,丝杠沟道区域的淬硬层分布得到较大的改善,数值模拟结果与工艺实验结果吻合得较好。     

国产55钢与日本S55C钢丝杠光杆的表面感应加热淬火工艺质量分析

分别采用双匝感应器和倾斜30°单匝感应器的表面感应加热淬火工艺处理了国产55钢与日本S55C钢丝杠光杆,并对处理后的丝杠光杆进行了显微组织分析和硬度测试。结果表明,日本S55C钢组织中的带状偏析较国产55钢明显;经双匝感应器处理的国产55钢与日本S55C钢的淬硬层深度基本一致;而经倾斜30°单匝感应器处理的国产55钢的淬硬层较深、硬度较高。因此,可以采用国产55钢替代日本S55C钢制作f40 mm以下小规格的滚珠丝杠。     

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。     

采用CCT和TTT曲线预测感应淬火硬化层组织和硬度

基于不同奥氏体化温度和组织含量的45、40Cr和42Cr Mo钢的CCT和TTT曲线,建立了轴感应淬火过程物理模型,用于预测钢感应淬火淬硬层深度、组织及硬度。结果表明:CCT和TTT曲线物理模型的模拟结果相一致,并与Maynier模型的预测结果和轴感应淬火处理的实测结果相吻合。钢的奥氏体化温度、合金元素含量增加,则相应增加感应淬硬层深度,改变了轴径向的组织和硬度分布,钢中含碳量变化使感应淬火的具有相同主要组织含量位置的硬度波动,主要组织含量和相应硬度计算值的误差在0%~5%内波动,表明采用CCT和TTT曲线预测钢感应淬火淬硬层组织硬度具有普适性。     

Cr-Mo钢精密滚珠丝杠表面硬化层的失效分析

通过扫描电镜观察、金相分析、硬度测量等手段对Cr-Mo钢精密滚珠丝杠表面硬化层出现的淬火裂纹进行了失效分析.结果表明,Cr-Mo钢表面感应淬火裂纹的产生原因与钢材冶炼时局部缩孔形成的疏松缺陷、钢中存在带状组织和感应加热淬火工艺的不合理有关.     

行星架中频感应淬火的工艺研究

针对行星架感应淬火过程中出现的内齿圈淬硬层深不等和表面硬度分布不均的现象,进行了对比试验研究。结果表明,通过改变感应加热的热传递方式,以及调整感应淬火设备的功率、频率等工艺参数,使行星架感应区的淬硬层深度接近、表面硬度分布均匀,金相组织符合国标标准。本研究结论可为行业内类似行星架的淬火处理提供参考。     

机械设计中感应淬火硬化层深及区域标注的常见问题及解决方法

近期在对公司内有些子公司或专业厂送检的感应淬火零件,进行感应淬火质量诸如硬度、层深、淬火范围、组织、断裂失效分析等项目检测时,发现因技术图纸标注存在严重的问题,如轴类零件淬硬层深及淬火区域未标注,感应淬火层深太浅、