提高20Cr2Ni4A钢齿轮渗碳淬火硬度的试验研究

针对20Cr2Ni4A钢制造的中大型齿轮在不允许冷处理的条件下渗碳淬火硬度偏低的问题,通过对渗碳淬火碳势、中间高温回火工艺、淬火温度的优化,在不冷处理的情况下使齿轮硬度提高了2 HRC以上至58～61 HRC,显微组织良好,达到了预期目的.试验发现,该材料渗碳后经过高温回火再重新加热淬火时,为了提高表面及次表面硬度,渗...     

一种提高18Cr2Ni4WA钢渗碳淬火效率的方法

一种提高１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ钢渗碳淬火效率的方法扬州齿轮厂（扬州２２５０００）徐昌１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ钢常规渗碳淬火回火工艺如图１所示。１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ钢渗碳后，不能直接淬火。其原因是此钢合金元素含量较高，经渗碳直接淬火后表面存在大量残留奥氏体，...     

20Cr2Ni4钢齿轮渗碳淬火及装配后开裂原因分析

采用光学显微镜、显微硬度计和光谱分析仪等测试方法,对20Cr2Ni4钢齿轮渗碳淬火及装配后开裂的原因进行分析.结果表明,该渗碳淬火齿轮齿顶硬度和硬化层深度均满足要求,显微组织良好.轮辐减重孔处为裂纹源,减重孔内壁明显的粗刀痕形成的应力集中导致齿轮与轴系装配后裂纹逐步扩展到齿轮内孔,进而导致开裂失效,并据此提出了改进措施...     

20Cr2Ni4A钢齿圈压力淬火过程的温度场模拟

基于20Cr2Ni4A钢齿圈在不同流量下进行压力淬火过程中冷却曲线的试验测定和对应换热系数的计算,开展有限元数值模拟,得到不同流量组合对齿圈压力淬火冷却过程温度场分布的影响规律。结果表明,189～1136 L/min流量对应的换热系数均呈现随温度下降先增大后减小的变化趋势,且随着流量的增大,换热系数的最大值随之增大。4组具有代表性的流量组合中,采用慢-快-快的流量组合能更好地减小齿圈内外温差。对比测温结果发现,模拟结果与试验数据吻合良好,建立的压力淬火温度场模型可靠,可为压淬工艺的优化提供理论指导。     

渗碳淬火工艺对12Cr2Ni4钢内氧化级别的影响

对12Cr2Ni4钢进行渗碳淬火工艺试验,研究了预备热处理、渗碳保温时间、渗碳后淬火方式对12Cr2Ni4钢内氧化级别的影响。采用金相法检验表层内氧化层的深度,并按照国家标准对内氧化评级。结果表明:预备热处理采用调质的抗内氧化能力是明显好于正回火的;一次淬火的抗内氧化能力明显好于二次淬火的;随着渗碳保温时间的延长,表层内氧化层的深度增加。因此,预备热处理后采用调质、渗碳后采用一次淬火、渗碳保温时间缩短可以明显减小表层内氧化的层深。     

20Cr2Ni4A齿轮轴淬火开裂失效分析

对某淬火开裂20Cr2Ni4A齿轮轴进行了金相显微组织、显微硬度、表层残余奥氏体等方面的检测分析。结果显示,齿轮轴表面晶粒相对粗大,渗层内氧化,残余奥氏体含量高;在淬火应力的作用下,造成齿轮轴表面开裂,导致该轴淬火开裂失效。     

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。     

18Cr2Ni4WA钢渗碳后淬火工艺对组织和性能的影响

18Cr2Ni4WA钢系低碳高合金结构钢,经渗碳处理后其表层由于含碳量提高,临界点与心部有较大差异。据此对18Cr2Ni4WA钢渗碳件进行复合淬火,不仅其表面可获得高硬度,心部也具有良好的综合力学性能。     

G20Cr2Ni4A钢渗碳轴承滚子断裂失效分析

经表面先渗碳再淬火、回火处理后的G20 Cr2 Ni4 A钢轴承滚子在试车约2 h后断裂。采用金相显微镜、维氏硬度计、扫描电镜、X荧光光谱仪等检测手段对该轴承滚子的开裂原因进行了分析。结果表明,该轴承滚子显微组织、化学成分、硬度及渗碳层厚度等均合格;轴承装配时,工作辊轴线与支承辊轴线不平行造成轧机在运行时轴向力过大,导致轴承滚子开裂失效。     

17 Cr2 Ni2 MoVNb钢的渗碳淬火工艺

对新型渗碳钢17Cr2Ni2MoVNb钢进行了气体渗碳试验及之后的淬火试验。结果表明,同20Cr2Ni4A钢相比,17Cr2Ni2MoVNb钢吸碳能力较强,易形成网状碳化物,需适当降低强渗或扩散期碳势,1.2%强渗期碳势+0.80%～0.85%扩散期碳势组合更有利于实际生产。渗碳后进行770～790℃淬火+180℃回火,渗碳面硬度(≥60 HRC)和基体(非渗碳面)硬度(40 HRC左右)等均满足图样技术要求。     

20Cr2Ni4A齿轮钢高温渗碳工艺研究

对20Cr2Ni4A齿轮钢的高温渗碳工艺进行了研究,并对其显微组织、硬度梯度、晶粒度等指标进行了测试。结果表明,20Cr2Ni4A齿轮钢在高温渗碳后油淬及高温回火后的显微组织为回火马氏体加少量残留奥氏体,并在渗层表面弥散分布有碳化物颗粒,渗层表面硬度达58~62 HRC。高温渗碳后奥氏体晶粒度可达到8级,显著提高了渗碳效率。     

20Cr2Ni4A钢制框架轴开裂原因分析

某20Cr2Ni4A钢制框架轴在装配过程中发现,框架侧板外侧通油孔与销轴孔交界处开裂。对其进行理化分析,发现有疑似渗碳层和硬度偏高现象;对其进行仿真分析,通油孔处和销轴孔处在渗碳和非渗碳状态下的应力数值差异很大,渗碳状态明显高于非渗碳状态;进行淬火试验,发现在800 ℃×60 min保温并附加较高碳势时,20Cr2Ni4A钢表面会产生不同程度的渗碳。综合上述分析及生产验证情况可知,裂纹是由于销轴孔壁和通油孔壁存在渗碳层,淬火时应力达到临界开裂状态,导致部分框架轴产生裂纹。     

渗碳层厚度对18Cr2Ni4WA钢齿轮淬火畸变影响的模拟研究

采用有限元模拟软件,对热处理气淬过程中渗碳层对18Cr2Ni4WA钢弧形齿轮温度场、应力场、应变场的影响进行了分析,并结合第一性原理方法对其作用机制进行了探索。结果表明:渗碳层厚度对18Cr2Ni4WA钢弧形齿轮温度场的影响较小,但是应力场结果显示当渗碳层厚度小于0.5 mm时,齿顶表面应力波动明显,齿顶表面的应力由渗碳层厚度0.1 mm的86.7 MPa增加至2.0 mm的278.6 MPa。应变场结果表明在渗碳层厚度为2.0 mm时,齿顶表面等效应变初始值达到2%。第一性原理计算结果显示随着碳浓度的增加,Fe-Fe原子之间的成键强度消弱,新形成的Fe-C键和Cr-C键明显增强,而且Fe与C原子之间电子密度呈明显的方向性。Fe-Fe键的消弱导致18Cr2Ni4WA钢的膨胀系数会随碳浓度增大而增大,因此齿轮因渗碳层过厚而产生的升温畸变在气淬降温阶段并不能恢复,从而加大齿轮尺寸跳动。     

12Cr2Ni4钢齿轮断裂失效分析

针对12Cr2Ni4钢齿轮在工作过程中发生断齿及齿面损伤的问题,通过断口分析、能谱分析、化学成分分析、渗碳淬火硬化层检测,对齿轮的断裂失效原因进行了分析。结果表明,齿轮断裂性质为疲劳断裂,因残留加工刀痕产生应力集中、有效硬化层局部过浅以及过渡区残余应力大是齿轮断裂失效的主要原因。疲劳裂纹首先于齿轮节圆附近残留加工刀痕较深处萌生,随后逐渐扩展直至断裂。据此提出了改进措施。     

20Cr2Ni4A钢的高强韧化工艺

根据低碳马氏体型钢20Cr2Ni4A的材料特点,通过提高冶金质量获得高纯净度及成分、组织均匀的原材料。结果表明,将有利于提高淬透性的成分控制在中上限、加入细晶元素,及采取930 ℃高温正火+610 ℃高温回火+900 ℃高温淬火+200 ℃低温回火的热处理工艺,获得回火马氏体组织,降低材料脆性转变温度及缺口敏感性,满足石油吊环用钢的高强和抗低温冲击要求。     

淬火-配分(Q-P)热处理对18Cr2Ni4W钢渗碳层组织和硬度的影响

采用渗碳处理与Q-P（淬火-配分）热处理工艺相结合的方法,通过箱式炉固体渗碳、Q-P热处理、金相、显微硬度测试等对18Cr2Ni4W钢的微观组织和硬度进行研究。结果表明,渗碳处理后渗层附近的晶粒显著粗化,由于碳含量显著增加导致出现较大的块状或网状碳化物。经过Q-P处理后,渗层中分布着细小、弥散分布的碳化物,晶粒显著细化。对比渗碳和淬火-配分处理的硬度分布曲线,可以发现硬度分布是呈现先升高,然后下降的趋势。其中配分温20 min的渗层的硬度显著提高,最高硬度为1108 HV0.1