渗碳钢齿坯锻后余热等温正火工艺探讨

渗碳钢齿坯锻后采用正火或者等温正火处理,存在冷却不均,工件组织、硬度存在差异,导致热处理变形大,同时需要再次二次加热,增加了能耗,提高了成本。本文利用锻后余热,直接进行等温正火处理:齿坯终锻结束后,直接浸入正火液中冷却,冷却至650～750℃出液,迅速转移到等温炉进行650～680℃等温,使之发生充分的珠光体转变,获得铁素体+珠光体平衡态组织,晶粒大小均匀,无明显混晶,有利于降低热处理变形;硬度可保证在160～175 HB,有利于机加工。     

18CrNiMo7-6齿轮钢温锻后余热等温正火工艺

对18CrNiMo7-6齿轮钢进行了温锻余热等温正火工艺研究。结果表明:在温锻余热等温正火工艺中,冷却速度、等温温度、等温时间为关键的工艺参数。较低冷却速度和较高的等温温度,可在有限等温时间内有效提高珠光体的转变量,减少残留奥氏体含量及室温马氏体和贝氏体等非平衡组织,获得理想的组织及性能。以0.1 ℃/s和1 ℃/s冷却速度降至等温正火温度650 ℃保温1 h 后冷却可获得硬度163~164 HBS,F晶粒度10~11.5级,带状组织1.5级,组织及性能均符合技术要求,可具有良好的切削加工性能,并为后续热处理工艺提供理想组织。     

三种渗碳淬火钢对内氧化敏感性研究

对17CrNiMo6、18CrNiMo7-6和12Cr2Ni4三种钢在不同渗碳、淬火工艺过程中产生内氧化的敏感性进行了试验研究。采用金相法评定了内氧化的级别。结果表明,三种钢的抗内氧化性能由好到差的顺序为17CrNiMo6钢、12Cr2Ni4钢和18CrNiMo7-6钢;这些钢采用调质作为预备热处理比采用正火、回火作为预备热处理的抗内氧化性能好。此外,17CrNiMo6钢和18CrNiMo7-6钢是渗碳后二次淬火的抗内氧化性能好,而12Cr2Ni4钢是渗碳后一次淬火的抗内氧化性能好。     

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。     

三种渗碳钢预备热处性能的对比试验研究

研究了17CrNiMo6、18CrNiMo7-6、12Cr2Ni4三种渗碳淬火钢,经"正火+调质"、"正火+回火"两种预备热处理的试棒,在边缘和中部取样的力学性能对比试验。结果是三种材料、两种取样位置的力学性能变化规律完全一致。"正火+调质"的强度、硬度指标全部都高于"正火+回火"的,塑韧性指标也都高于"正火+回火"的。三种材料的组织、性能都很好,强度最高的是18CrNiMo7-6,综合性能最好的是17CrNiMo6。结论是:预备热处理采用"正火+调质"的组织和性能优于"正火+回火"的,三种材料中,17CrNiMo6钢的综合力学性能最好。     

18CrNiMo7-6钢渗碳淬火过程的数值研究

针对优质表面渗碳钢18CrNiMo7-6,采用材料性能模拟软件JMatPro计算得到其各项热物性能参数及应力-应变数据。采用热处理软件DEFORM对18CrNiMo7-6材料的渗碳、淬火工艺进行数值模拟,研究了试样930℃渗碳、840℃保温淬火+200℃回火热处理工艺后的渗碳场、硬度场和组织场,并与试验结果进行对比。结果表明:仿真结果和试验结果基本一致,数值模型可靠,可为18CrNiMo7-6热处理工艺的研究提供参考。     

18CrNiMo7-6渗碳钢不同预备热处理的组织与性能

研究了18CrNiMo7-6钢经"正火+调质"、"正火+回火"两种不同工艺预备热处理的金相组织、抗畸变和力学性能。结果表明:"正火+调质"的试样,抗畸变性能、综合力学性能优于"正火+回火"的;经"正火+调质"的试样,边缘的金相组织比心部的更均匀细小;调质热处理的金相组织更加均匀、贝氏体更少。因此,18CrNiMo7-6渗碳淬火钢,预备热处理采用"正火+调质"的组织和性能优于"正火+回火"的,对于高参数齿轮更加适用。     

17CrNiMo6钢的热处理工艺及性能研究

对17CrNiMo6钢的热处理工工艺及高温下长时间保温后的组织性能进行了试验研究。结果表明,17CrNiMo6钢经过等温正火后可以使组织均匀,硬度下降至200~230 HB。在980℃保温24 h后820℃淬火、200℃回火,冲击功可达到70 J。在1 050℃保温24 h后组织仍保持细晶组织,无长大倾向,可以通过适当提高渗碳温度来提高渗碳效率。     

合金渗碳钢锻件等温正火的研究

研究了合金渗碳钢锻件的普通正火与等温正火工艺参数对组织、性能的影响。得出为使钢件具有良好的切削加工性能和稳定的渗碳淬火变形规律；等温正火优于普通正火，而且容易控制的结论。研制的等温正火生产线，亦已调试成功并投入了生产。对等温正火的名称也进行了讨论。     

18CrNiMo7-6钢的可控气氛高温渗碳工艺

基于机车用重载齿轮的热处理工艺要求,对18CrNiMo7-6钢进行920~1050 ℃的伪渗碳工艺处理,横向对比研究了试验钢经常规渗碳以及不同温度高温渗碳处理后的组织及力学性能;结合Aichelin计算机辅助模拟设计软件工艺模拟结果,制定高温渗碳工艺流程,对18CrNiMo7-6钢制齿轮进行高温渗碳处理,并与常规渗碳齿轮进行了组织及性能的对比研究。结果表明,与热处理前相比,经不同温度和时间的伪渗碳处理后,18CrNiMo7-6钢的综合力学性能均有所下降,但通过控制渗碳后的冷却过程,可以显著提高其最终热处理后综合力学性能;增加渗碳温度和碳势,可以大幅提高渗碳效率;对18CrNiMo7-6钢制齿轮进行最高温度1050 ℃高温渗碳,渗碳效率提高约65%,经高温渗碳后,齿轮组织、综合力学性能以及单齿弯曲疲劳强度相比于常规渗碳齿轮均未降低。     

18CrNiMo7-6钢齿轮组织性能异常分析

某18CrNiMo7-6钢生产的齿轮因为组织性能异常,在铣齿过程中齿根位置出现难加工的问题。采用光学显微镜、场发射扫描电镜以及EPMA电子探针分析18CrNiMo7-6钢齿轮组织性能异常的原因。结果表明,该齿轮出现难加工的原因是齿根位置出现大量贝氏体导致硬度过高。EPMA电子探针验证了齿根位置贝氏体的出现与元素偏析有关。JMatPro计算结果表明,C与合金元素含量增加使贝氏体转变的温度范围扩大,贝氏体转变的临界速率降低,使钢能够在较低的冷却速率下产生贝氏体组织,合金元素中Cr、Mn对贝氏体转变的影响效果最为显著。当C与合金元素Mn、Cr的含量增加50%左右时,贝氏体转变的临界冷速由0.1 ℃/s 降低为0.02 ℃/s,0.1 ℃/s冷速下贝氏体转变温度范围扩大到49 ℃。     

新型贝氏体渗碳钢伪渗碳组织和力学性能的研究

采用不同的伪渗碳热处理工艺,研究了新型贝氏体渗碳钢的组织和力学性能及工业渗碳试验非渗层的组织。结果表明,常规正火热处理和不同的伪渗碳热处理后贝氏体渗碳钢具有良好的强韧性配合,伪渗碳工艺实验材料的组织和渗碳工艺中非渗层组织没有出现过分长大及粗化的情况。920℃×10h降温至880℃空冷+680℃空冷+加热880℃空冷+200℃回火伪渗碳处理和渗碳热处理,实验材料才可获得良好的强韧性。     

合金渗碳钢件锻造余热等温正火原理研究

研究了常用渗碳钢利用锻造余热正火过程中可能出现的不良显微组织以及它们在重行加热时的粗大晶粒遗传性，阐述了控制停锻后冷却速度和温度使钢件在冷却时不发生相变，而在等温时形成要求的α＋Ｐ组织及硬度的锻热正火工艺原理，为这种新工艺的实际应用提供了理论依据。     

20CrMoH钢汽车渗碳齿轮件等温正火前冷却速度的控制研究

20CrMoH钢汽车轴齿锻造毛坯等温正火处理时,由于轴齿截面变化复杂,在奥氏体化后等温正火前的冷却过程中各截面冷却速度不一致,使显微组织差异性加大,各截面硬度不均匀,切削后表面状态也不一致,严重影响了产品质量.本文针对这一问题进行了工艺和理论方面研究,给出了确保各截面冷却条件一致的冷却速度及控制各截面的冷却速度的理论方程,采用最佳工艺处理后轴齿的组织均匀、力学性能稳定.     

渗碳和淬火工艺对风电齿轮组织的影响

研究了经不同工艺渗碳和淬火的18CrNiMo7-6钢齿轮马氏体针长度的变化。结果表明,18CrNiMo7-6钢齿轮渗碳扩散期碳势降至0.7%,渗碳后较快冷却至650℃保温4 h,在160℃硝盐浴中冷却,再风冷至约110℃水冷,其表面马氏体针长可以控制在12.5μm以内,并可省略高温回火而不影响齿轮的热处理质量。     

正火工艺对420 MPa级海上风电用钢板组织及性能的影响

利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、室温拉伸、低温冲击测试等试验方法,采用了正火、强化正火、正火+400 ℃回火的热处理工艺,研究了不同正火工艺对420 MPa级海洋风电用钢板组织和性能的影响。结果表明:通过正火处理后,正火态试验钢的平均晶粒尺寸由轧态试验钢的8 μm细化至6 μm,带状组织得到改善,强度与低温冲击性能均得到提升,屈服强度提升至442 MPa,－50 ℃下的冲击吸收能达到120 J;通过正火+400 ℃回火处理后,平均晶粒尺寸为7 μm,虽然大幅度提升了钢的低温冲击性能,－50 ℃下的冲击吸收能量达到194 J,但是钢的屈服强度降低为422 MPa。强化正火后组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体,平均晶粒尺寸为5.6 μm,屈服强度提升至460 MPa,断后伸长率和低温冲击吸收能量相较于正火后试验钢有所降低但仍能满足EN10025性能标准,达到强韧性的最佳匹配,是生产420 MPa级海上风电用钢的最佳热处理工艺。     

IPSEN连续等温正火炉及其应用

采用引进的德国IPSEN公司的连续等温正火炉解决了精锻齿坯正火的质量问题,消除了齿坯正火后出现的粒状贝氏体和带状组织,并满足了产品的产量要求。