7055铝合金零件开裂原因与预防

通过体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度测试仪等手段,对2件喷射成形、在热处理过程中发生开裂的7055铝合金零件的宏观开裂特征、微观断口形貌、金相组织和显微硬度进行对比分析,结果表明:2件铝合金零件成分、组织、状态均未见异常;裂纹断面主要呈冰糖状沿晶界断裂特征,而人工断面则主要呈韧窝型穿晶断裂特征。综合零件制备工艺分析认为,零件裂纹应为淬火裂纹,产生原因与7055铝合金淬火敏感性及零件热处理工艺控制有关。建议采取淬火前充分均匀化处理、淬火时减小淬火速率、合理控制零件截面形状、应力集中部位采用圆角过渡等措施预防淬火裂纹产生。     

碳氮含量对4Cr16NiMo钢淬火温度及耐蚀性能的影响

通过光学显微镜、洛氏硬度计等设备,分析了碳氮含量对4Cr16NiMo钢的微观组织、淬火温度、硬度以及耐点蚀性能的影响。结果表明,随着N含量增加到0.1%,4Cr16NiMo钢的最佳淬火温度由未添加氮的1070 ℃降低到1010 ℃,组织出现了明显的细化,最高硬度得到了提高。同时,加入氮可提高4Cr16NiMo钢的耐点蚀性能,且在一定范围内,氮含量越高,耐点蚀性能越强。在相同氮含量的基础上,降低0.1%的碳含量,硬度下降,淬火组织由隐晶马氏体变为板条马氏体,耐点蚀性能提高。因此通过对碳氮含量的调控,可有效降低4Cr16NiMo钢的淬火温度,提高其耐蚀性。     

真空油淬马氏体不锈钢表面白亮层的形成原因

马氏体不锈钢螺母的表面在空气环境中易出现棕黄色锈迹,利用光学显微镜、扫描电镜和化学元素检测等方法对马氏体不锈钢表面锈蚀进行分析。结果表明,马氏体不锈钢在真空固溶+油液淬火后表面形成一层均匀的白亮层组织,白亮层组织耐蚀性较正常的马氏体组织差,白亮层组织在空气中易锈蚀,锈蚀通常不穿透白亮层。通过碳含量测定及机理分析,认为白亮层产生的必要条件为真空加热、油液冷却。真空加热引起不锈钢表层合金元素Cr贫化、冷却时油液中的碳渗入导致表层增碳,导致淬火时不锈钢表层未发生马氏体转变,形成耐蚀性较差的白亮层组织。     

锻钢活塞余热淬火裂纹机理分析

针对42CrMo4锻钢活塞余热淬火过程出现裂纹缺陷的现象,借助于能谱仪、金相显微镜对开裂件常温组织、断口形貌及活塞零件外形进行分析,发现锻后余热淬火工艺不规范造成淬火应力过大及工件外形引起的应力集中是导致工件产生裂纹的主要原因,基于该结论对锻钢活塞锻后余热过程添加红外感应枪对锻后温度加以控制,避免出现淬火温度过高现象,以获得断裂抗力更大的细密组织;并调整淬火介质,提高淬火介质冷却性能。通过这两种改进后产品未出现裂纹。     

NOS525钢热锻模具早期开裂失效分析

采用直读光谱仪、数显洛氏硬度计、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪,对NOS525钢热锻模具早期开裂失效件的化学成分含量、断口特征形貌及金相组织进行检测和分析。结果显示,显微组织中的马氏体针尤为细长,该组织属于晶粒粗大的过热组织,主要原因为:模具在热处理过程中高温区加热时间过长,造成组织晶粒的急剧长大,且随着基体组织中碳含量的增加,马氏体形态由条状转变为针状,材料强度降低且脆性增大。由扫描电镜检测得知,模具开裂断面呈准解理断口及出现条状撕裂棱,表明组织中存在低硬度的软点区,断口表面的撕裂棱特征形貌属于淬火后未转变的残余奥氏体组织。残余奥氏体在应力作用下易发生马氏体相变,从而增加组织应力,进一步加大了材料开裂风险,降低模具的使用性能。同时,热锻模具在使用过程中,工作面存在冷却不及时或冷却不彻底的现象,使得模腔凹槽部位产生明显的热疲劳裂纹。     

45钢阀芯零件淬火裂纹的工艺分析及改进

针对生产中45钢制零件出现的淬火裂纹问题进行分析,发现零件淬火裂纹产生的主要原因是由于零件尺寸处于淬火裂纹的敏感尺寸范围,同时钢中碳的质量分数影响了加热时奥氏体形成的相变点.经过不同的热处理工艺试验后,得到在790℃加热采用水-油淬火的方法可有效避免零件淬火裂纹的产生.     

高频淬火缺陷分析

齿轮和轴类零件采用高频淬火处理来改善表面组织结构,提高表面硬度和强度,以提高零件的使用寿命。高频淬火时,若工艺和操作不当,使零件产生裂纹等缺陷,造成废品。 (1)淬硬层深度达不到技术要求:高频淬火淬硬层深度一般为0.5—2mm,但有时小于0.5mm。对于选定材科,影响淬透深度的因素是电流频率和工件旋转、移动速度。因此,为了达到一定的淬硬层深度,需选择合适的电流频率和工件旋转、移动速度。 (2)软点与软带:软点为淬火件个别区域的硬度比邻近区域的硬度低得多。其主要是由于冷却液不纯净、含有油珠,使局部冷却速度降低(小于临界冷却速度),或工件局部氧化     

瓦楞辊的表面强化工艺

研究了经渗氮、碳氮共渗后高频淬火处理后42CrMo及45钢瓦楞辊试样的表面组织和力学性能。结果表明,两种试样经渗氮加高频淬火处理后表层主要为氮化物和回火马氏体组织;碳氮共渗加高频淬火处理后试样表层组织主要为回火马氏体和有少量氮化物。45钢和42CrMo钢试样经过处理表面硬度分别达到740和800 HV0.1,经高频淬火处理后,试样表面硬化层有较好的硬度梯度。     

42CrMo大型厚壁钢管裂纹形成原因

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对42CrMo大型厚壁钢管裂纹性质及形成原因进行了分析。结果表明,该大型厚壁钢管内壁裂纹性质为淬火裂纹,其产生原因为厚壁钢管淬火冷却时,内外壁冷却速度不均。将淬火冷却方式改为立淬,及喷油循环冷却可避免淬火裂纹。     

淬火-配分处理对二次淬火时钢中残留奥氏体分解转变的影响

对0.26C-1.72Si-1.56Mn钢进行了不同碳配分时间的淬火-配分(Q-P)处理,并研究了其组织,特别是二次淬火中奥氏体的分解转变。结果表明:Q-P处理后都形成了板条马氏体+二次淬火组织,且二次淬火组织中都存在孪晶马氏体;碳配分时间在10~300 s范围内,Q-P处理后残留奥氏体中的C含量均高于1.0wt%,残留奥氏体的含量不低于11%(体积分数),有利于钢韧性的改善;初次淬火后未转变奥氏体的形态和尺寸是影响其稳定性的关键因素,初次马氏体板条界膜状奥氏体容易形成残留奥氏体;相对于块状未转变奥氏体,条状未转变奥氏体容易形成二次淬火马氏体及片状残留奥氏体。     

表面淬火工艺对大型轴承套圈用42CrMo钢淬硬层的影响

对42CrMo中碳轴承钢进行不同温度中频感应加热及淬火介质的表面淬火处理,并使用洛氏硬度计、光学显微镜、扫描电镜及透射电镜对淬火试样不同区域组织及硬度进行测试分析。结果表明,经表面淬火处理后,按硬度由大到小试样可分为淬硬区、过渡区及基体3个区域,随着表面淬火加热温度的升高,表面淬硬层的深度增加,并且相对于水淬,油淬的淬硬层深度显著减少。组织分析表明,水淬淬硬区组织均为马氏体,而油淬工艺由于冷速较慢,淬硬层组织为马氏体+铁素体组织,不同表面淬火工艺条件下过渡区组织均为马氏体+回火索氏体,基体为原始调质态的回火索氏体。淬硬区、过渡区及基体的组织差异导致不同区域的硬度差异。实际应用中应根据所需淬硬层深度选择合适的水淬加热温度。     

W18Cr4V钢真空气淬和普通油淬的组织与性能比较

采用真空气淬法和普通空气加热油淬法分别对W18Cr4V钢进行热处理。利用金相显微镜和洛氏硬度计对热处理后W18Cr4V高速钢的组织和硬度进行了比较观察和测试分析。结果表明,两种淬火工艺处理的试样组织基本一致,均为隐晶形的淬火马氏体基体组织、大颗粒状的共晶碳化物和细小点粒状的二次碳化物及残留奥氏体,气淬后的组织更均匀;回火后的组织也很相似,为回火马氏体及未溶解的共晶碳化物和二次碳化物。经真空气淬的试样硬度（65HRC）仅比普通空气加热油淬的（66HRC）略有降低,但能满足工模具的硬度要求,而且试样表面光洁,呈银灰色,变形微小,对于要求精度不太高的零件,无需进行后续加工,对环境也无污染。     

层流等离子体点状淬火面积比对轮轨材料磨损性能的影响

目的 运用层流等离子体点状淬火工艺,提高轮轨材料的耐磨性,并探究最佳的表面处理面积比率.方法 采用层流等离子体点状淬火方式,对高速轮轨材料进行表面处理,利用MJP-30型滚动接触磨损试验机,对4组不同点状淬火面积比(0％、15％、30％、45％)的轮轨试样进行滚动接触磨损试验,利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、硬度计等对轮轨试样进行磨损形貌表征和耐磨性分析.结果 层流等离子体点状淬火可获得板条状马氏体组织,轮轨材料表面硬度提升200％以上,磨损率降低80％以上.当面积比为30％时,轮轨材料的磨损率最小,相比于未处理试样,总磨损率下降约89.2％,车轮的磨损率降低约89.6％,钢轨降低约88.7％.对磨损试验后的轮轨试样进行表面损伤分析和截面显微组织观察,结果表明,点状淬火试样表面损伤显著减轻,剥离和裂纹主要集中在淬火过渡区域,淬火区域可以显著抑制材料的塑性变形,淬火区和基体结合层可抵抗裂纹的进一步扩展.当面积比为30％时,轮轨试样的耐磨性能最佳.结论 层流等离子体点状淬火可有效提高轮轨材料的耐磨性,最佳的淬火面积比为30％左右.     

光纤激光淬火对凸轮用45钢表面磨损性能的影响

为了提升凸轮表面耐磨性,采用YLS-4000型光纤激光器通过不同的激光功率对基体材料45钢表面进行激光淬火。通过SEM观察激光淬火前后材料表面和界面形貌,金相显微镜观察组织形貌,通过HVS-1000A型显微硬度仪测试了试样表面硬度,并测试了试样的摩擦因数和磨损形貌。结果表明:淬火层界面显微组织为淬火马氏体及少量残余奥氏体,在激光功率1 000~1 800 W时分别获得淬硬层深度为0.3~0.8mm的单道热影响区;淬硬层硬度分布基本均匀,平均硬度约为547~765HV,比基体硬度提高了2~3倍,激光淬火后组织细化和形成大量马氏体是硬度提高的主要原因;在一定激光功率范围内(1 200~1 800 W),激光淬硬层的抗磨损性能比基体有较大的提升,且当激光功率为1 600 W时能获得最佳的磨损性能。     

硅含量与淬火温度对Q&P钢组织及性能的影响

采用盐浴对两种硅含量不同的试验钢进行了淬火配分处理,并用金相显微镜、扫描电镜与拉伸试验机对不同淬火温度下试验钢组织及性能的转变规律展开了研究。结果表明,试验钢的显微组织由铁素体、马氏体、残留奥氏体与贝氏体组成;硅含量增加,有利于试验钢中残留奥氏体体积分数提高,抗拉强度和屈服强度显著提高,伸长率降低,强度随淬火温度变化的幅度减小;经260 ℃淬火、360 ℃配分后,2.13%(质量分数)Si钢在拥有高强度的同时保持了较好的伸长率,其抗拉强度为958.66 MPa,屈服强度为458.99 MPa,伸长率为15.35%,强塑积为14.66 GPa·%,综合力学性能最佳。     

冷却介质对不同碳含量合金钢淬火组织及性能的影响

以20CrMnTi齿轮钢为模型,设计制备了不同碳含量及合金成分的试样,以10%NaCl水溶液与液氮作为淬火冷却介质。分析探讨了试样淬火后微观组织形貌与宏观硬度的对应关系,以及不同冷却速度对其组织转变的影响。结果表明:采用10%NaCl水溶液作为淬火介质时,低中碳试样的组织为典型板条马氏体,高碳试样微观组织中保留了大量残留奥氏体,硬度相对较低;液氮淬火过程中,高温区试样表面形成了氮气膜,传热缓慢,导致低碳试样淬火组织中出现少量铁素体组织,致使其硬度低于盐水淬火的全马氏体组织;然而,对于高碳及高Ni合金样品,高温区氮气膜的冷速已达到淬火临界冷速,且低温区的大过冷度进一步促进部分残留奥氏体向马氏体转变,宏观硬度表现为升高;低温区的液氮深冷作用导致细小残留奥氏体向马氏体转变,但粗大残留奥氏体转变较为困难。     

淬火处理对轧辊用高硼高速钢组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、硬度计及MM-200磨损试验机,研究了淬火温度对轧辊用高硼高速钢显微组织和性能的影响。结果表明,高硼高速钢的铸态组织由马氏体、铁素体、珠光体和沿晶界呈连续网状分布的共晶硼碳化物组成,共晶硼碳化物主要是M2B和M7(C,B)3;随着淬火温度的升高,基体全部转变成为马氏体,并有二次硼碳化物M23(C,B)6析出;高硼高速钢的硬度和耐磨性随着淬火温度的升高而明显增加,在1150℃淬火时硬度最高、耐磨性最好。     

2Cr12Ni4Mo3VNbN新型叶片钢高频淬火后的显微组织与疲劳性能

为提高2Cr12Ni4Mo3VNbN马氏体不锈钢叶片的疲劳性能,对调质处理后的叶片刃口区进行了高频淬火处理,研究了高频淬火前后2Cr12Ni4Mo3VNbN钢的显微组织、残余应力分布和疲劳性能。结果表明:2Cr12Ni4Mo3VNbN钢高频淬火后显微组织中的原奥氏体晶粒和马氏体板条束都得到细化,没有明显的析出物,而未高频淬火的马氏体有较多窄条状M3C析出。2Cr12Ni4Mo3VNbN叶片高频淬火区表层层深0.1 mm以内主要为压应力,应力值约在-450 MPa^-20 MPa之间,且随层深增加而减小。高频淬火态2Cr12Ni4Mo3VNbN钢的疲劳裂纹扩展门槛值为6.75 MPa·m^1/2,高于未高频淬火态下的4.73 MPa·m^1/2,并且高频淬火态2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中的疲劳裂纹扩展速率低于未高频淬火态。这表明,高频淬火处理提高了2Cr12Ni4Mo3VNbN马氏体不锈钢的疲劳裂纹扩展抗力和疲劳裂纹扩展寿命。     

1.7%C超高碳钢高频感应淬火工艺及组织特征

研究了含1.7%C超高碳钢高频感应淬火后的组织特征.试验表明,该钢经淬火与高温回火预处理后再进行高频感应淬火后的组织中存在大量的板条马氏体,且板条马氏体数量随感应循环次数的增加而增多,讨论了该钢感应加热淬火后的组织特征.