淬火纵向裂纹的有限元模拟

淬火纵向裂纹在热处理工业中十分常见。本工作结合实验和有限元模拟的方法对16 mm直径的42CrMo圆柱件在不同的淬火介质(清水、油、盐水单液淬火和清水-油双液淬火)及淬火工艺下的淬火开裂现象进行了研究。经过清水淬火后的圆柱件均出现了纵向裂纹,但经油、盐水和清水-油双液淬火后的试样均未出现裂纹。通过有限元方法对以上不同淬火工艺的淬火应力进行了计算,根据计算结果对全淬透淬火件的淬火应力分布进行了分析。残余应力计算结果表明,42CrMo圆柱件在清水中淬火开裂的原因是由其表面较高的拉应力引起;经盐水淬火后的试样表面应力状态为压应力,其对淬火开裂的预防具有有益作用。基于淬火开裂实验和热应力及相变应力的计算结果,提出了两种预防全淬透件纵向开裂的方法。通过分析样品在清水淬火时的瞬时应力,对淬火开裂时的时间进行了估计。     

淬火油槽的改造

我厂淬火油槽主要用于碳钢双液淬火及合金工具钢单液淬火，近几年多次出现跑油及零件淬火变形开裂现象，最严重的一次损失了三分之二的淬火油。由于事故发生突然，无法制止，给生产造成一定损失。1问回分析通过总结，发现每次跑油及变形开裂现象总是发生在新油使用3～5个月以后，跑油时有大量汽泡溢出，淬火不件变形异常严重，开裂的裂纹短而宽，甚至有裂掉的现象。所以，我们认为油槽中水份是发生上述现象的直接原因。油槽中水份主要为双液淬火时零件及工具带人的。这部分水混合在油中，增加了油的局部冷却能力，致使合金钢零件淬火变形开…     

套筒调质工艺的改进

我厂对外协作生产的机用套筒 (图 1所示 ) ,采用4 5钢制造 ,要求调质硬度 34～ 38HRC,加工路线为 :下料→锻压成型→车到尺寸→调质→表面磷化。第一批 30 0件我们采用常规水淬工艺 (82 0℃× 6 min,水冷4～ 5s) ,结果淬裂 2 8件。为避免淬火开裂 ,第二批 30 0件采用水油双液淬火工艺 (82 0℃× 6 min,水冷 2 s再入油冷透 ) ,结果有 2 2 3件达不到硬度要求。为了保证套筒热处理生产的产量和质量 ,减少返修品 ,降低废品率 ,我们在现有的设备条件下 ,经过实践摸索 ,找到了较为理想的热处理工艺方法 ,使套筒调质合格率达10 0 %。图 1　套筒结…     

42CrMo4钢轴类件控时淬火冷却工艺的设计

为解决大尺寸合金钢件油淬后力学性能达不到要求、水淬易开裂的问题,介绍了一种以水和空气作为淬火介质的预冷循环控时淬火冷却方法.针对φ210 mm的42CrMo4钢轴类件.利用数值模拟方法设计淬火冷却工艺,并进行了实际件的淬火冷却试验.通过计算结果和实测数据的对比分析表明,采用预冷循环控时淬火冷却方法可以在避免淬火开裂的同时在一定范围内调整其力学性能.     

双液淬火对9Cr2Mo钢辊皮组织与硬度的影响

探讨了双液淬火冷却工艺对9Cr2Mo钢辊皮表面组织、硬度的影响,得到了最佳双液淬火冷却工艺。结果表明,单液水冷淬火后表面组织为粗大的回火马氏体,水油双液淬火后回火马氏体晶粒明显细化,并且形成了少量的贝氏体和残留奥氏体。双液淬火处理后,辊皮外表面硬度分布为中部硬度高,边部硬度低,使辊皮的使用寿命得到了明显提高。ø750 mm的9Cr2Mo钢辊皮水油双液淬火最佳冷却工艺为入水前炉外预冷时间300 s,水冷-油冷之间预冷时间控制在60~180 s。     

清洁的水-空交替控时淬火冷却技术:原理与应用

水是最清洁和廉价的淬火介质,但由于合金钢件水淬开裂问题的制约,对环境造成污染的油和各类有机水溶性介质仍被大量采用。本研究团队在传统水-空断续淬火基础上,提出了清洁的水-空交替控时淬火冷却(ATQ)技术,在解决合金钢件水淬开裂问题方面已进行了15年的持续研究和工程应用。本文首先介绍淬火介质的特性,然后介绍ATQ技术取代油或有机类介质淬火、工艺和设备设计的3个基本原理,随之论述ATQ避免淬火开裂和获得高强韧性的机制。最后从ATQ技术几十个成功应用中遴选出几个典型例子,分析它们各自在淬火所遇到的瓶颈问题,阐明在淬火避免开裂的前提下如何获得预期力学性能的解决方法。     

UCON A在港口轴类零件调质中的应用

某公司港口机械中的轴类零件大多数采用35CrMo、42CrMo和40Cr等轧制钢或锻钢件,其直径为Ф00-Ф00mm、长度在250—600mm之间,均需进行调质处理。原先,由于地处长江口长兴岛,环保要求不能采用油淬或水淬油冷工艺。采用NaCl水溶液作淬火剂造成工件淬火后严重开裂,报废近10％（年处理量总计约3100t）,这不仅浪费惊人,也影响了生产进度。选用UCONA水基淬火剂作淬火介质后工件开裂报废几乎为零,质量稳定,环境清洁无污染,能满足一些合金结构钢调质处理要求。     

42CrMo钢大直径长轴件的淬火冷却工艺

针对大尺寸42Cr Mo钢轴类件的淬火冷却存在油淬性能低于要求,水淬易产生开裂的问题,本研究将水-空交替控时淬火冷却技术和配套的设备,成功应用于直径510 mm、长度9500 mm的42Cr Mo钢轴类件的淬火冷却。结果表明,采用水-空交替控时淬火冷却工艺与设备处理工件的硬化层深度达30 mm,近表面基本上为马氏体组织,并且表面硬度偏差为±1.4 HRC,零件均匀性得到提高。     

42CrMo钢齿圈毛坯的水-空交替控时淬火工艺

42CrMo钢齿圈毛坯的淬火通常采用油淬或聚合物水溶液淬火来避免淬火的开裂,但油淬或聚合物水溶液淬火导致严重的环境污染。改用水淬不仅可满足绿色环保的要求而且可降低成本,但极易产生开裂。针对上述问题,本研究基于温度场、组织场和应力场的有限元模拟,获得优化的水-空交替控时淬火冷却(ATQ)工艺,成功应用于大直径(ф1970 mm)的42CrMo钢齿圈毛坯的淬火冷却。结果表明:采用ATQ工艺处理42CrMo钢齿圈毛坯,不仅回火后的力学性能高于性能指标要求,而且有效避免了淬火开裂。     

用预冷淬火减少杠杆支架畸变

图1所示杠杆支架是某武器控制系统的一个承力件,设计选材为45钢,要求淬火硬度32～37HRC。该零件由于结构复杂、壁薄厚不均,最大壁厚处13mm,最小壁厚处4mm,而且都是直角过渡。曾采用“快速淬火油”淬火、硝盐浴马氏体等温淬火,薄壁处能淬上火,但厚壁处均淬不上火;采用空-水-油预冷双液淬火,薄、厚壁部位都可淬硬53～55HRC,而且尖角处没有出现裂纹,但薄壁处畸变严重,很难校正。因此寻求一种畸变较小的淬火介质和淬火方法是解决问题的唯一途径。     

UCON E用于标准件的网带炉淬火

对中碳钢M8-M10标准件用网带炉进行热处理时往往被称为危险开裂尺寸。淬水易开裂,淬油易产生软点或硬度偏低,从而返修率高。长期以来,为了防止出现淬火开裂,大多数企业以油淬为主,但油淬弊端较多。第一,由于网带炉处于24h连续生产,一般新淬火油连续使用2—3个月后,明显老化,这是造成硬度偏低的主要原因。第二,淬火油是我国传统的冷却介质,但易造成环境污染,包括空气污染和水质污染。第三,淬火油安全性差,存在火灾隐患。第四,使用淬火油生产成本相对较高。为此,本试验采用美国陶氏化学公司生产的UCONE型水溶性淬火剂代替淬火油,在网带炉上对ML35钢M8-M10标准件进行淬火冷却处理,经过一年的生产试验,已取得良好的效果。     

一级行星架内孔淬火开裂原因分析

一批风电齿轮箱中42CrMo4钢一级行星架调质后机加工过程中发现内孔开裂。从成分偏析分析、淬火工艺验证、机加工表面磁粉探伤检测、金相分析等方面,对一级行星架进行了分析。结果表明,淬火冷却过于激烈是导致开裂的直接原因,严重的成分偏析是导致淬火开裂的主要原因。     

解决碳工钢淬火变形开裂的方法

<正> 我厂模具材料大多为T8、T10的碳素工具钢,热处理技术要求HRC62～64,变形量在±0.02毫米范围。过去我厂模具淬火(指碳工钢淬火)采用10％盐水-油双液淬火法,工件入水后凭听声音及振动的感觉来确定入水时间,若操作不当就会使模具变形和开裂。后来我们又采用了零件的断面每厚3～4毫米在冷却水中停留一秒钟计算工件入     

T8A钢钳口件的开裂分析

M6 0 2 0A磨床上的虎钳钳口,材料为T8A钢,热处理技术要求5 8～6 1HRC。某批产品共投料12 0件,淬火回火后,发现有88件因开裂而报废。在开裂的88件中,80 %的废品件上同时存在纵向和横向裂纹,且裂纹较深,其中横向裂纹有一部分裂透;2 0 %的废品件上无横向裂纹。裂纹部位见图1所示。为了找出开裂原因,先对钳口零件的加工工艺进行调查。该零件的机械加工工艺路线为:下料—锻造—退火—机加工—淬火+回火—发兰—磨削。从工艺路线可以看出,零件淬火前有4个工序。经核对材料进厂检验记录,零件材质符合要求,机加工及退火工序中不会出现开裂,由此判…     

45钢油-水淬火性能的研究

为了解决45钢水淬后出现变形或开裂的问题,通过对45钢进行油-水淬火热处理工艺,使得45钢的硬度低于水淬而高于油淬,表面光洁度较单纯水淬及油淬均好,在保证硬度的同时,韧性增强,变形或开裂减少.     

30mm弹簧热处理工艺的研究

对30 mm60Si2Mn弹簧采用二段加热10#机油淬火,热处理质量优于水转油双液淬火,或采用20#机油单液淬火,提高了生产率,降低了成本。     

数字化控时淬火冷却工艺及设备的研究与应用

针对工程中遇到的中碳合金钢件淬火油冷力学性能低和水冷开裂的问题,提出了预冷与水.空气交替控时淬火冷却的工艺方法.该方法的核心是通过计算机模拟确定工艺,并在计算机控制下的淬火冷却设备上实现.该方法在塑料模具钢锻坯、长轴类锻件和船用曲轴锻件等产品的调质处理中得到了成功应用,解决了用传统工艺和其它介质难以解决的难题.     

Study on Heat Treatment Process of Φ30mm Spring

对Φ30 mm60Si2Mn弹簧采用二段加热10#机油淬火,热处理质量优于水转油双液淬火,或采用20#机油单液淬火,提高了生产率,降低了成本.     

281A水溶性淬火介质在生产中的应用

目前，工厂常用的淬火介质多为油、水或盐水。然而，大量热处理淬火件是属于碳素结沟钢、碳素工具钢和合金结构钢，这些钢种所需要的正是比水冷慢而又比油更快，介于水油之间冷速的淬火介质。281A水溶性淬火介质可以填补水油之间冷却速度的空白地带，并能通过调配溶液浓度实现冷却速度的调节，是较理想的介于水油间冷速的淬火介质。我们曾用6种材料用变形和开裂试样在不同浓度28lA水溶液中进行淬火试验，效果满意。从1992年8月起我们已在高频热处理中进行了广泛应用，并取得显著经济效益。1281A水溶性淬火介质的特性由深圳海联公司生产的2…     

双头螺栓热处理工艺改进

双头螺栓使用的材料为45钢,调质过程中存在易开裂且准备时间长的问题。通过工艺试验,优选出淬火介质,并在此基础上进行工装优化。结果表明:使用N32油取代传统水油淬火是可行的;采用插入式工装取代手工捆扎,调质热处理效率提升明显。