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。     

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钢销轴的渗碳淬火

我厂生产的液压挖掘机有几种销轴用20Cr2Ni4A钢制造，要求渗碳淬火处理。但在生产过程中出现了许多问题，经分析和改进工艺，取得了较好效果，现以长度直径最大的销轴为例简介如下。l原ie艺销轴（见图1）的技术要求为：渗碳层深度为0．7～1．0mm。工艺定为1．0～1．3mm（半径磨量预留0．3mm），硬≥58HRC。生产工艺路线为：下料一粗车一渗碳一高温回火一校直一精车（不需要淬硬处去掉渗碳层）一淬火一低温回火一校直一精磨一装车12Cr2Ni4A钢强度高，韧性好，但热处理工艺复杂。我们原先采用的工艺为：（1）渗碳在RJJ－75－9T护中，于9…     

吊车十字销渗碳开裂的原因及其防止措施

1前言铁路百吨吊车十字销（图1）系由20CrMnMo钢经诊碳淬火热处理制造，设计要求渗碳层深度为1．6～1．9mm，往面和端面硬度为61～65HRC，采用煤油滴达式气体渗碳，设备为RJJ-35型井式渗碳炉，渗碳工艺如图2所示。生产过程中，十字销渗碳空冷后，在住面过渡区（图IA、B、C、D位置）发现有纵向裂纹，造成工件报废。本文着重从裂纹形态、渗碳层的组织、硬度和残余应力分布等方面对开裂的原因进行了分析，在此基础上，提出了防止措施，避免了开裂的产生。2开裂原因z．回巴统的形交待征十字销按图2工艺渗碳空冷后出现的裂纹，主要分布在住…     

18Cr2Ni4WA钢制渗碳齿轮轴纵裂原因分析

某厂生产了一批采煤掘进机用 1 8Cr2Ni4WA钢制齿轮轴 ,齿顶圆直径为1 75mm ,轴径为1 2 5mm ,齿轮轴长为 340mm。该齿轮轴经渗碳直接油冷淬火+低温回火后 (渗碳及淬回火工艺参数不详 ) ,所有的轴全部在平行于轴向发生开裂 ,裂纹产生于表面并裂向心部 ,长度贯穿全轴长 ,见图 1。图 1　开裂齿轮轴实物Fig .1　Crackedgearshaft　　纵裂是常见的淬裂类型之一 ,其产生的力学条件是 :在切向残余应力呈表面受拉、心部受压的情况下 ,作用于零件表面的最大拉应力超过材料的断裂强度。国内外的热处理实践证明[1] ,渗碳淬火零件的残余应力分布与…     

高温回火对20Cr2Ni4A钢渗碳层中残留奥氏体的影响

减少20Cr2Ni4A钢渗碳后残留奥氏体的途径主要有高温回火和深冷处理.研究不同高温回火工艺对20Cr2Ni4A渗碳层中残留奥氏体转变的影响,尤其是高温回火时间的影响.结果表明:采取第一次回火温度高和第二次回火时间长的工艺后进行淬火,表面硬度超过62 HRC,渗层组织为细密的隐针马氏体+均匀的碳化物+较少的残留奥氏体,保证产品渗碳淬火后表面硬度满足了生产需要.     

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。     

40CrNiMo7钢锻轴淬火开裂的原因分析

通过宏观形貌观察、化学成分分析、硬度测试、金相分析、能谱分析等方法,对40CrNiMo7钢锻轴开裂的原因进行了分析讨论。结果表明,锻轴的裂纹属于淬火纵向裂纹,钢中Cr元素含量偏高,增加了开裂倾向,试样表层有较多TiN夹杂物以及Al₂O₃、MnS等夹杂,同时试样有0.6 mm左右的脱碳层,促进了裂纹的形成。淬火时产生的组织应力使表面呈现拉应力状态,并在脱碳层和非金属夹杂物的影响下超过了材料的断裂强度而产生了开裂。     

风电齿轮轴渗碳淬火纵向裂纹分析

对风电齿轮轴渗碳、淬火、回火处理后的纵向裂纹进行了宏观及微观的断口分析,对裂纹源区及其附近区域进行了金相组织、渗碳层深度、硬度、化学成分、拉伸及冲击性能等测试。结果表明:在轴身表层下的拉应力区存在异常大尺寸氧化铝夹渣缺陷,该部位在残余应力的作用下发生沿晶脆性开裂,具有氢致延迟开裂的典型特征,裂纹发生扩展形成宏观裂纹。     

薄壁渗碳件的裂纹分析及防止措施

薄壁 1 7Cr2 Ni2 Mo A钢制大锻件经渗碳淬火后 ,在心部产生了裂纹 ,对工艺进行分析 ,改进了预先热处理工艺 ,解决了这一问题     

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。     

热处理工艺对18Cr2Ni4WA钢渗碳件组织和性能的影响

本文研究了渗碳后热处理工艺对18Cr2Ni4WA渗碳钢组织和性能的影响。结果表明:渗碳后油冷并于Ac_1～Ac_3之间淬火,试件心部得到细小的针状F+M复合组织;渗碳后炉冷并于Ac_1～Ac_3之间淬火,心部得到细小的颗粒状F+M复合组织。当淬火温度高于Ac_3时,渗碳后油冷或炉冷试件心部和表层均为粗大的M+A_R。渗碳后油冷再淬火的整体冲击韧性高于渗碳后炉冷再淬火者,特别是在接近Ac_1再淬火时差别更大。随淬火温度降低,炉冷者的整体冲击韧性随之下降;而油冷者变化不明显,并且比渗碳后二次淬火者稍高。试件渗碳后无论经油冷还是炉冷,心部硬度均随淬火温度的降低而下降,而表层硬度先增后降。建议此钢的渗碳热处理工艺采用渗碳后快冷+较低温度下的加热淬火,这样可在保证表层具有高硬度的前提下心部具有较高的韧性,以满足零件服役条件对性能的要求。     

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。     

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。     

渗碳淬硬层残余应力的分布特征

以17Cr2N i2Mo钢齿轮和20CrMnMo钢代表性试样为对象,测试了深层渗碳淬硬层的残余应力。对多种渗碳淬硬层残余应力的分布特征和对疲劳性能影响进行了比较研究。通过硬化层残余应力测试,掌握硬化层残余应力分布特征,可为较合理地确定重载大模数齿轮的有效硬化层深度提供技术支撑。     

G20CrNi2MoA钢代替G20Cr2Ni4A钢制造轴承滚子的热处理试验

进行了G20CrNi2MoA钢代替G20Cr2Ni4A钢制造轴承滚子的热处理试验.试验表明,用G20CrNi2MoA钢代替G20Cr2Ni4A钢制造轴承滚子,渗碳过程易于控制,淬火时可根据滚子尺寸不同,选择合适的淬火冷却介质,能完全保证G20CrNi2MoA钢制造的轴承滚子的淬火质量.用G20CrNi2MoA钢代替G20Cr2Ni4A钢制造轴承滚子,在满足技术要求的同时,即节约了材料费用,又减少了热处理加工费用,具有推广价值.     

35Cr3SiMnMoV钢超饱和渗碳研究

对自行研发的35Cr3SiMnMoV渗碳钢进行超饱和渗碳,并对渗层的组织、硬度及耐磨性能进行了研究。结果表明:试验钢经超饱和渗碳、淬火加低温回火后,超饱和渗碳层由回火马氏体、残留奥氏体和大量弥散分布的碳化物构成,硬度可达1025HV0.1,其耐磨性比20CrMnMo、20Cr2Ni4钢常规渗碳层提高了约60%。     

离子渗碳层中的晶间脆性SCIEI

本文对20Cr2Ni4A钢离子渗碳层出现的沿晶断裂的原因进行了分析,结果表明,渗碳层中的残余奥氏体与在该区域产生的沿晶脆断无关。TEM分析和Auger电子能谱分析表明,形成沿晶断裂的主要原因是S,P等杂质元素在原奥氏体晶界的偏聚。采用二次加热淬火可以消除这种现象。     

冷处理和深冷处理在渗碳齿轮件中的应用

通过分析18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A钢的冷处理和深冷处理工艺过程,经试验确定合理的工艺参数后应用于渗碳齿轮件的实际生产中。结果表明,冷处理和深冷处理后渗碳层表面硬度提高3~5 HRC,并可有效增加淬硬层深度。