热处理对机械齿轮钢组织和性能的影响

通过在17Cr2Ni2Mo齿轮钢基础上添加微量元素V、Nb的方法制备新型齿轮钢G1,采用渗碳后直接淬火和一次淬火工艺对两种齿轮钢进行热处理,对比分析了热处理工艺对齿轮钢组织、性能和热处理变形趋势的影响。结果表明:直接淬火工艺下,齿轮钢渗碳层中可见不合格的沿着晶界网状分布的碳化物组织,一次淬火工艺下渗碳层为细小的碳化物+马氏体组织;在两种热处理工艺下,G1钢的渗碳层显微硬度要高于17Cr2Ni2Mo钢,且直接淬火工艺下渗碳层的显微硬度要高于一次淬火工艺下渗碳层的显微硬度,两种齿轮钢的有效硬化层深度都约为1.7 mm;在淬火温度为860℃、回火温度为150℃时,G1齿轮钢渗碳层的显微硬度最大,为适宜的齿轮钢热处理方案;添加V、Nb的G1齿轮钢的热处理变形趋势要小于17Cr2Ni2Mo齿轮钢。     

20CrMnMo钢深层真空渗碳工艺研究及应用

采用大型双室真空渗碳淬火设备对20Cr Mn Mo钢进行深层真空渗碳,研究了不同工艺处理后的金相形貌、显微硬度分布、表面碳浓度和扫描电镜照片。结果表明,在强渗75 min时,20Cr Mn Mo钢深层真空渗碳渗扩比以1∶20~1∶22为宜。20Cr Mn Mo钢大型重载齿轮以渗扩比1∶22进行深层真空渗碳淬火处理后,表面碳浓度为0.86%,渗碳层深度4.4 mm,碳化物级别1~2级,淬火和回火后齿轮齿面硬度分别为61.3、57.5 HRC。     

20CrNi2Mo钢真空渗碳工艺及数值模拟

采用大型双室真空渗碳设备对20Cr Ni2Mo钢进行不同工艺真空渗碳淬火,结合金相、显微硬度和表面碳浓度等分析,结果表明:试样渗碳层深度为2~3 mm时,总渗碳时间为550 min,渗碳扩散时间比(渗扩比)以1∶10较合理;渗碳层深度数值模拟结果略小于实际值,对实际生产具有一定指导意义;20Cr Ni2Mo钢大型齿轮实际真空渗碳淬火处理后,表面碳浓度为0.83%,渗碳层深度为3.2 mm,碳化物别1~2级,淬火和回火后齿轮齿面硬度值分别为62.8 HRC和58.1 HRC。     

复合化学热处理对G13Cr4Mo4Ni4V钢组织和硬度的影响

采用扫描电镜、洛氏硬度计和维氏显微硬度计研究了渗氮140 h对渗碳+淬火+回火G13Cr4Mo4Ni4V钢微观组织及硬度的影响。结果表明,渗碳+淬火+回火后G13Cr4Mo4Ni4V钢有效渗碳层深度为1.45 mm,渗碳层最高硬度为785 HV,心部硬度为420 HV,经渗氮处理后有效渗碳+渗氮层深度降为1.34 mm,渗氮层深度为0.22 mm,渗氮层最高硬度可达到948 HV,心部硬度为451 HV,较未渗氮试样硬度略有提高。渗碳+淬火+回火和添加渗氮处理后G13Cr4Mo4Ni4V钢的表面洛氏硬度相当,均在62~65 HRC 之间,但渗氮处理后试样的硬度波动性较大。添加140 h渗氮的渗碳+淬火+回火后G13Cr4Mo4Ni4V钢实现了“表面硬心部韧”的目标,渗氮层深度满足工程需要,但添加渗氮处理后G13Cr4Mo4Ni4V钢在渗碳层和渗氮层出现类网状碳化物,因此在渗氮过程中需要综合考虑渗氮层深度和微观组织,以获得良好的综合力学性能。     

5Cr8Mo2SiV钢淬火和回火过程中碳化物的析出

对球化退火后的5Cr8Mo2Si V刃具钢进行淬火和回火工艺的探究,用SEM和EDS对淬、回火后的显微形貌进行分析,用碳化物电解萃取和XRD分析等研究了5Cr8Mo2Si V刃具钢淬、回火过程中碳化物的析出行为,并用Jmat-Pro模拟回火过程中碳化物析出相的变化。结果表明:5Cr8Mo2Si V钢退火试样在1100℃淬火+520℃回火时有明显的二次硬化现象,球化退火组织中存在VC、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Fe_3C、Si C和Mo_6C类碳化物。Mo_6C、Si C、Fe_3C、Cr_7C_3和Cr_(23)C_6型碳化物随着淬火温度升高依次溶入马氏体基体,最终只有VC分布在基体上。Mo_2C、VC、Cr_7C_3和Cr_(23)C_6型碳化物在回火过程中从马氏体中析出,且Mo_2C和VC型碳化物在520℃回火析出量出现峰值。结合Jmat-Pro模拟结果发现,5Cr Mo2Si V钢的二次硬化现象是残留奥氏体二次淬火和Mo_2C粒子的第二相强化共同导致,且Mo_2C粒子第二相强化效应符合位错切过机制。     

高级渗碳淬火钢网状碳化物敏感性的研究

本文对17CrNiMo6、18CrNiMo7-6、12Cr2Ni4三种渗碳钢进行四种不同的渗碳淬火工艺,对出现网状碳化物的敏感性进行了试验研究,按国家标准采用金相显微组织分析方法,对碳化物级别进行了检验。结果表明:18CrNiMo7-6钢的网状碳化物敏感性最高,其次是17CrNiMo6钢和12Cr2Ni4钢;820℃淬火后渗碳钢的碳化物级别好于780℃淬火的;二次淬火后渗碳钢的碳化物级别好于一次淬火的。     

Q235钢双层辉光等离子Mo-Cr共渗及其热处理工艺研究

对比研究了Q235钢进行双层辉光等离子Mo—Cr共渗和不同热处理工艺处理的表面层组织和性能。结果表明：Q235钢等离子Mo—Cr共渗＋超饱和渗碳＋淬火＋深冷处理＋回火的试样,表面渗层组织结构细小,碳化物分布弥散,尺寸小于1μm,表面硬度达到1600HV。摩擦磨损试验表明：Q235钢经过渗碳＋淬火＋低温回火、等离子Mo—Cr共渗＋离子渗氮、等离子Mo-Cr共渗＋超饱和渗碳＋淬火＋低温回火、等离子Mo-Cr共渗＋超饱和渗碳＋淬火＋深冷处理＋低温回火处理的试样的相对耐磨性分别为：1,1．32,1．6和2．74。     

18CrNiMo7-6和20CrNi2Mo钢渗碳工艺参数优化与应用

对不同渗碳工艺下的18CrNiMo7-6和20CrNi2Mo钢淬火后进行显微组织观察和硬度测试.结果表明,为使18CrNiMo7-6钢获得弥散分布的颗粒状碳化物的渗层组织和较高的表面硬度,采用的强渗和扩散碳势分别为1.05%和0.80%,20CrNi2Mo钢采用的强渗和扩散碳势分别为1.25%和0.90%.造成这种差异的主要原因是18CrNiMo7-6钢中富含碳化物形成元素Cr,而20CrNi2Mo钢富含非碳化物形成元素Ni.     

渗碳淬火钢组织、影响残余奥氏体量的表面碳浓度与淬火温度的关系

介绍了SCM415钢渗碳淬火操作和渗碳淬火件所需碳浓度、残余奥氏体和碳化物判定资料及标准显微组织。SCM415钢化学成分:Co.17％,Si 0.24％,Mn 0.78％,Cr 0.87％,Mo 0.14％。热处理条件:真空渗碳,温度1040℃,压力300Torr,气氛甲烷,渗层深度1.5mm;淬火温度770℃、820℃和880℃,保持1h后油冷,回火温度180℃,保持1h后空冷。碳浓度根据渗     

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。     

两种高铬钢渗铝层的组织和抗氧化性能

对１Ｃｒ６Ｓｉ２Ｍｏ和１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ钢渗铝层的组织和抗氧化性能进行了研究。结果表明,高合金钢渗铝层的厚度与其渗名状态下的晶格类型有关。铁素体型钢的渗层厚度明显大于奥氏体型钢。１Ｃｒ６Ｓｉ２Ｍｏ钢渗铝层下方存在的墨带使其抗氧化性能变坏,随渗铝时间的延长,形成的黑带越宽。     

钒对Cr12Mo模具钢渗氮层及其摩擦学行为的影响

在Cr12Mo和Cr12MoV模具钢表面进行气体渗氮处理,对比分析了V对Cr12Mo模具钢渗氮层显微结构及其摩擦学行为的影响。结果表明,气体渗氮后两种模具钢的表面均制备出深度约120 μm的渗氮层,由表及里依次为渗氮层、扩散层和基体;V提高了模具钢的耐磨性,Cr12MoV表现出较好的耐磨效果;相比V对模具钢基体和扩散层硬度的提升而言,V对渗氮层最大硬度值附近区域的硬度提升幅度更为明显;V对两种模具钢渗氮层耐磨性的影响并不明显,但V的主要贡献在于促进了渗氮时N的有效渗入,大大提高了渗氮层与扩散层间的界面结合力,避免了渗氮层与扩散层间的开裂,促使磨损机制由疲劳磨损转变为黏着磨损,进一步提高了渗氮层的服役寿命。     

冷模具钢渗扩氮复合强韧化研究

研究了渗扩氮等温淬火对Ｃｒ７Ｍｏ３Ｖ２Ｓｉ和Ｃｒ１２ＭｏＶ钢、渗扩氮冷待淬火对６０Ｓｉ２Ｍｎ钢的显微组织分布、显微硬度梯度曲线的影响。结果表明，Ｃｒ７Ｍｏ３Ｖ２Ｓｉ和Ｃｒ１２ＭｏＶ钢制冷模具经渗扩氮等温淬火复合强韧化及６０Ｓｉ２Ｍｎ钢冷模具经渗扩氮冷待淬火复合强韧化处理后的使用寿命显著提高。     

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。     

The Structure and Mechanical Properties of Cr4Mo4V Steel Treated by PIII Carbonitriding

The composition and structure of PIII(plasma immersion ion implantation)carbonitrided Cr4Mo4V steel were analyzed using X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),X-ray diffraction(XRD),optical microscopy(OM)and SEM.The results indicate that the nitride and carbide are dispersion phase precipitation and except formation of compound other implantation atoms dissolve into martensite matrix.The total concentration of carbon and nitrogen is about 30 at%near the surface,and still keeps at about 20 at%even at the depth of 8μm.The effect of treatment temperature,implantation time and ratio of N2 to CH4 on the hardness and wear resistance of carbonitrided layer are investigated.It is found that the hardness of Cr4Mo4V steel increases after treatment.The highest hardness of samples is 22.3 GPa,which is about 1.8 times than initial steel.The dry-wear resistance of the samples is also improved after treatment,and the sample with higher hardness shows the better wear resistance.     

TC6合金柱塞表面改性对耐磨性能的影响

采用离子渗氮、双层辉光离子渗Mo、阴极弧离子镀TiN技术在TC6钛合金基体表面制备了强化层。对比研究了TC6合金基体、各强化改性层、Cr12MoV工具钢在航空煤油中分别与GCr15钢及铜合金(ZCuSb3Ni3Zn3Pb20P)配副对磨时的摩擦学性能,探讨了TC6合金渗氮后抛磨处理对摩擦副磨损行为的影响。结果表明,在航空煤油环境中,以GCr15钢为配副时,TC6合金的表面耐磨性能明显不及Cr12MoV钢;对TC6合金进行表面强化改性处理,离子渗Mo、离子渗氮、离子镀TiN可提高TC6合金表面硬度,显著提高表面耐磨性,但仍不及Cr12MoV钢;TC6合金离子渗氮再经抛磨后处理可减小表面粗糙度,具有较低的摩擦因数,能有效地改善摩擦体系的耐磨性能,获得优于Cr12MoV钢的耐磨性能。     

应用电极涂层工艺生产1Cr12Ni2W1Mo1V电渣重熔钢

大冶特钢公司应用电极涂层的工艺方法，使碳或硅、锰成分偏低的电极材料在电渣重熔过程中减少这些元素的烧损，甚至提高含量，从而生产出成分完全合格的电渣重熔钢，应用于1Cr12Ni2W1MO1V耐热钢生产取得了良好的结果。     

W6Mo5Cr4V2高速钢激光相变硬化组织与耐磨性

研究了Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２（Ｍ２）高速钢经激光相变硬化后的组织与耐磨性。结果表明,经激光淬火后可获得１０００ＨＶ以上的超高硬度,组织是细马氏体,激光相变硬化层的耐磨性与常规处理的相比提高约４０％     

电站辅机中12Cr2Mo1VR/20MnMoNb异种钢接头焊接及热处理

针对电站辅机中的12Cr2Mo1VR/20MnMoNb异种钢接头,通过研究接头特征、材料(包括焊材)的高温许用应力、热处理温度、化学成分、室温力学性能等,设计出采用铁素体堆焊层进行过渡的方式,解决了该异种钢接头直接对接后不能热处理的问题。同时,通过试验分析,总结出12Cr2Mo1VR/20MnMoNb异种钢焊缝的焊接和热处理工艺:先在12Cr2Mo1VR坡口面堆焊F62P0-EB2R-B2R过渡层,对堆焊层进行(690±10) ℃热处理;之后堆焊层再与20MnMoNb相焊接,焊缝采用F69P0-H10Mn2NiMoA焊材,焊接后采用660±10 ℃热处理,或对接焊缝两侧分别控温热处理:堆焊层侧采用(660±10) ℃(或(665±15) ℃),管板侧采用(620±10) ℃(或(620±15) ℃)热处理。     

20Cr2Ni4A钢和17Cr2Ni2MoVNb钢渗碳层的组织与性能

研究了相同热处理工艺下20Cr2Ni4A和17Cr2Ni2MoVNb钢渗碳层的组织和性能特点。结果表明,17Cr2Ni2MoVNb钢的原材料和热处理后的晶粒比20Cr2Ni4A钢的均匀细小,经淬火+低温回火后,20Cr2Ni4A钢心部晶粒度等级为7级,17Cr2Ni2MoVNb钢心部晶粒度等级为8级。渗碳层晶粒呈梯度变化,最外层最粗但仍与心部晶粒尺寸相当;这得益于V、Nb等微量元素形成的碳化物对晶界的钉扎作用,同时因为含有更多的碳化物颗粒使得17Cr2Ni2MoVNb钢的显微硬度略高于20Cr2Ni4A钢。17Cr2Ni2MoVNb钢的渗层比20Cr2Ni4A钢的具有更高的硬度和更多的碳化物使其耐磨性更优。