工艺孔对齿轮渗碳淬火畸变的影响

为了减小大尺寸薄壁齿轮的渗碳淬火畸变,制作了按比例缩小的12CrNi4钢模拟齿轮,并在齿轮上钻了分布在不同直径的圆周上的工艺孔。随后对齿轮进行了930℃渗碳10 h、850℃空冷淬火、650℃回火和780℃油淬、180℃回火,测定了渗碳、淬火后齿轮的尺寸,并与渗碳、淬火前的尺寸进行了比较。结果表明,优化分布工艺孔的圆周直径可以大幅度减小大尺寸薄壁齿轮的渗碳、淬火畸变,工艺孔圆周直径与齿轮直径之比为0.626时,模拟齿轮的渗碳淬火畸变量最小,其比值最好为0.622~0.630。     

工艺孔的直径和分布对渗碳淬火齿轮畸变的影响

为了减小大尺寸薄壁齿轮的渗碳淬火畸变,制作了按比例缩小的12CrNi4钢模拟齿轮,并在齿轮上加工出了沿圆周分布的工艺孔。随后对齿轮进行了930℃渗碳10～20 h、炉冷至600℃空冷,再850℃空冷淬火、650℃回火和820℃油淬、180℃回火,测定了渗碳、淬火后齿轮的尺寸,并与渗碳、淬火前的尺寸进行了比较。结果表明,只要齿轮的吊装孔与工艺孔的直径相同和工艺孔沿圆周均匀分布,渗碳、淬回火后齿轮的平均椭圆畸变量可减小约65%,畸变量绝对值可减小12%。     

BH复合催渗程控系统的构建及数值模拟

通过对可控气氛多用炉设备进行改造,将闲置不用的氨气管道改为BH催渗用滴注管道并设计了催渗剂滴注控制系统,实现了BH渗碳工艺的自动化控制。研究了20Cr2Ni4A钢930 ℃超级渗碳和BH渗碳两种工艺的渗碳动力学,并模拟了渗层深度与碳浓度分布曲线。结果表明: BH渗碳时碳扩散系数要大于超级渗碳,BH渗碳的扩散系数为2.084×10^-9 mm²·s^-1,超级渗碳为1.667×10^-9 mm²·s^-1。本文模拟的20Cr2Ni4A钢在930 ℃进行BH渗碳及超级渗碳时的碳浓度分布和渗层厚度变化与实际验证情况相符。实际渗碳后要达到相同渗层厚度,采用超级渗碳所需的时间要高于BH渗碳,BH渗碳的渗碳速率提高了22.6%。     

薄壁齿轮的直径与壁厚比对其渗碳淬火畸变的影响

为了减小大尺寸薄壁齿轮的渗碳、淬火畸变量,采用按一定比例缩小的12CrNi4钢齿轮,研究其直径与壁厚之比对渗碳、淬火畸变的影响。齿轮的热处理工艺为:930气体渗碳10 h,850℃空冷,650℃高温回火,780℃第二次油淬,180℃低温回火,随后测定齿轮的尺寸变化。结果表明,直径与壁厚之比小于11的齿轮,渗碳、淬火后的椭圆度可控制在要求范围内;直径与壁厚之比为10的齿轮,渗碳、淬火后的畸变量减小了39%以上。这说明控制直径与壁厚之比可有效减小大尺寸薄壁齿轮的渗碳、淬火畸变量。     

不同材质的重载齿轮热处理后的疲劳性能研究

齿轮是一种普遍使用的传动件,其疲劳性能对机械装备的使用寿命具有极其重要的影响。为了弄清齿轮的材料和热处理工艺对齿轮疲劳性能的影响,分别采用42CrMo、22CrNi2MoNb、20CrMnMo和20CrMnTi钢等4种材料制作了一种推土机用重载齿轮,并进行了不同工艺的热处理:42CrMo钢齿轮离子渗氮,渗层深度0.4 mm;22CrNi2MoNb、20CrMnMo和20CrMnTi钢齿轮渗碳和淬火,渗层深度1.8～2.4 mm。随后检测了齿轮的显微组织和硬度,进行了断口分析,并在120 kN的载荷下进行了疲劳试验。结果表明:经离子渗氮的42CrMo钢齿轮由于渗层较浅,其疲劳性能比渗碳淬火的其余三种钢齿轮差;而三种经渗碳和淬火处理的齿轮中,22CrNi2MoNb钢齿轮由于含碳量稍高,晶粒较细小及强韧性较好,疲劳性能最佳。     

大尺寸薄壁渗碳淬火齿轮的畸变控制

针对大尺寸薄壁渗碳淬火齿轮畸变量大的实际问题,以3种渗碳钢的C形畸变试样、12Cr2Ni4钢的按比例缩小的模拟齿轮为检测对象,分析了预备热处理方法、材料成分均匀性、渗碳后淬火方式、齿轮结构尺寸等对畸变量的影响。结果表明:提高原材料成分的均匀性、采用调质预备热处理、一次淬火,可使畸变量大幅降低。从齿轮结构考虑,工艺孔的数量按3的倍数设计,工艺孔的圆周直径与齿轮直径的关系按黄金分割律设计,均使畸变量大幅降低;齿轮的径厚比为10时,尺寸畸变量最小,径厚比超过11时,椭圆度畸变大幅增加;将吊装孔、工艺孔设计成等直径,可以大幅降低椭圆畸变。综合运用,可以控制大尺寸薄壁渗碳淬火齿轮的畸变。     

四种渗碳齿轮钢热处理畸变特点研究

本文针对20CrMnTi、20CrMnMo、22CrNi2MoNb及22CrMoH四种渗碳齿轮钢进行热处理畸变试验,试验采用C型缺口试样,通过热处理前后缺口尺寸的变化、试样的硬化层及心部硬度的检验结果,对比分析了四种材料在相同渗碳淬火热处理工艺下的畸变特点。     

新型高合金齿轮渗碳钢17CrNiMo6的热处理

研究高合金齿轮钢17CrNiMo6的热处理工艺特性,对17CrNiMo6钢在不同的渗碳工艺和不同的淬火条件进行处理,对渗碳层的显微组织、渗层淬透性、有效硬化层深度及畸变趋势进行探讨.结果表明,17CrNiMo6钢渗碳件表面含碳量控制在0.7wt%~0.9wt%为宜,若考虑渗层的淬透性,则含碳量控制在0.76wt%左右;采用热油并搅拌的淬火均匀性最佳.     

渗碳方式对18CrNi4A钢齿轮渗层的影响

对18CrNi4A钢齿轮试件分别采取可控气氛和低压真空两种方式进行渗碳,研究了渗碳方式对齿轮渗碳层组织的影响。结果表明,在齿高中部有效硬化层深度相近的情况下,与可控气氛渗碳相比,低压真空渗碳处理的齿根圆角处有效硬化层深度显著增加。采取低压真空渗碳处理的齿轮,渗层中碳化物呈细小、弥散分布,而传统可控气氛渗碳处理的齿轮碳化物较粗大。     

渗碳淬火工艺因素对20CrNi2Mo钢热处理畸变影响的研究

采用正交试验方法，研究了淬火温度、渗碳温度、碳势、锻造比、预处理及预热等材料和热处理工艺因素对20CrNi2Mo钢热处理畸变的影响。针对20CrNi2Mo钢渗碳淬火的畸变特性，可通过优化的工艺参数较好地控制20CrNi2Mo钢的畸变。     

抛丸预处理对45钢气体渗碳效率及渗层特性的影响

采用光学显微镜、显微硬度计等方法研究了抛丸预处理对45钢气体渗碳效率及渗层特性的影响。结果表明,在相同气体渗碳工艺情况下,抛丸预处理对45钢气体渗碳有明显促进作用,抛丸预处理渗碳试样有效硬化层由0.994 mm增加到1.486 mm,渗碳效率提升39%以上,表面硬度提高10%以上。相较于未抛丸渗碳试样,抛丸预处理使渗碳试样截面梯度硬度升高且由表及里下降更为平缓,降低渗碳层脆性。     

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。     

Nb对20CrMo齿轮钢渗碳层深度和硬度的影响

通过对比分析含Nb和不含Nb的20CrMo钢在不同渗碳温度(950、1000、1050和1100 ℃)和时间(2、4和8 h)下的渗碳层深度和显微硬度,分析Nb微合金元素对渗碳过程中碳扩散速度和最终渗碳质量的影响。结果表明:在渗碳温度≤1000 ℃时,相同渗碳时间条件下,添加0.032%Nb的20CrMoNb钢渗碳件的渗碳层深度与20CrMo钢基本接近,有效渗碳层的最大硬度差值在10~50 HV0.2,Nb的添加对渗碳层深度和硬度影响较小;当渗碳温度＞1000 ℃时,添加Nb会降低有效渗碳层深度和硬度。     

智能型真空渗碳淬火炉研制及应用

智能型真空渗碳淬火炉具有功能强大的计算机控制系统和专家系统,可以根据工件材料特性和渗层要求等初始参数自动生成真空渗碳工艺,解决了困扰真空渗碳碳黑、焦油污染和渗层均匀性问题,提高了生产稳定性和质量一致性,实现真空渗碳淬火的智能化自动生产,提高了渗碳质量,已成功用于航空工业中高合金钢和不锈钢的渗碳。     

甘油体系中不锈钢表面液相等离子体电解渗碳工艺

采用液相等离子体电解渗方法,在80%甘油水溶液中实现了304不锈钢表面快速渗碳。研究施加电压和放电时间对渗碳过程的影响,分析了渗碳层的显微组织,并比较了不同工艺条件下渗碳层显微硬度分布。结果表明:经过5 min的快速放电处理,渗碳层厚度接近100μm,硬度达到880 HV。在350 V和3 min渗透条件下渗碳层质量较好。     

离子渗碳温度对316L不锈钢渗层组织和性能的影响

利用低温离子渗碳技术.在不同温度下对AISI 316L奥氏体不锈钢进行渗碳处理.利用光学显微镜、显微硬度计、XRD以及电化学测试技术研究了渗碳温度对不锈钢表面显微组织和性能的影响.结果表明,渗碳温度显著影响AISI 316L奥氏体不锈钢渗碳层的组织结构与性能.渗碳温度在400～550℃之间时,可以获得无碳化物析出的、具有单一γ_c相结构的渗碳层;渗碳温度在550℃时,渗碳层为γ相+Cr_(23)C_6+Cr_7C_3+Fe_3C+Fe_2C的混合组织.渗碳层的厚度与硬度均随渗碳温度的升高而增加.550℃是AISI 316L奥氏体不锈钢中铬的碳化物析出的临界温度.为了避免铬的碳化物析出而降低不锈钢的耐蚀性能.奥氏体不锈钢渗碳必须在低于550℃的渗碳温度下进行.     

航空轴承钢M50NiL真空低压渗碳热处理工艺研究

为探究渗碳全流程工艺对航空轴承用钢M50NiL渗层组织性能的影响规律,对M50NiL钢开展了真空低压渗碳热处理研究,分析了渗碳、淬火、冷处理和回火等工艺对渗层的组织演变及其对应硬度梯度分布的影响。结果表明,经渗碳淬火后,实验钢有效渗层深度为1.25 mm,随着碳浓度的降低,从渗层表面到芯部碳化物的体积分数和析出尺寸逐渐减小,显微硬度呈现逐渐下降趋势。冷处理工艺促使部分残余奥氏体组织转变为马氏体组织,进一步提高渗层整体硬度。经回火处理后,表面硬度有所降低。实验钢表面碳化物主要为Cr、V、Mo、Ni的碳化物。     

航空齿轮钢C69高温渗碳后的组织性能

通过OM、SEM、TEM以及显微硬度计等设备研究了1050 ℃下不同渗碳工艺对航空齿轮钢C69组织及性能的影响。结果表明,经渗碳、深冷和回火处理后,渗碳层表层的显微硬度最高可达约950 HV0.3,组织为针状马氏体,马氏体上观察到M₃C、M₂C碳化物,晶界处有M₇C₃碳化物分布,次表层组织为针状马氏体和板条马氏体,心部显微硬度约为630 HV0.3,组织主要为板条马氏体。循环渗碳的渗碳效率更高,随循环次数增加,试验钢的表面碳含量和渗碳层深度不断提高,且晶界处M₇C₃尺寸和数量逐渐增加。4次循环渗碳的表面碳含量为1.14%,渗碳层深度约为3.0 mm。     

航空轴承钢的真空低压渗碳工艺

利用洛氏硬度计、维氏硬度计及光学显微镜等研究了真空低压渗碳工艺对航空轴承钢组织和性能的影响。结果表明:试验钢经渗碳后产生了大量连续的粗大网状碳化物,但在渗碳后热处理工艺中碳化物形貌逐渐变为非连续的网状;有效硬化层由渗碳后的0.45 mm逐步增加到设定值附近(0.77 mm);渗层硬度梯度中的“低头”现象也逐步消除,从渗层到心部硬度平缓降低;相较于原始硬度,试验钢的表面硬度经渗碳后增加了11 HRC,经过全工序真空低压渗碳后提高了16~18 HRC。