电磁感应真空变脉冲工艺对20CrMnTi钢渗碳层组织与性能的影响

目的 研究真空脉冲渗碳过程中“强渗”与“扩散”脉冲分布占比对20CrMnTi钢渗碳层晶粒粗化行为及组织性能的影响。方法 采用一种电磁感应真空变脉冲渗碳新方法,经“原脉冲”、“变强渗”、“变扩散”、“变压力”四种工艺,制备了组织致密的20CrMnTi钢渗碳层。利用SEM、EBSD、自动显微硬度仪以及XRD应力衍射仪等对渗碳层的微观形貌、晶体相变特征、硬度梯度以及表面残余应力进行了深入分析。结果 对比分析四种工艺方法,“变强渗”工艺虽使20CrMnTi钢渗碳层厚度达到1450 μm,但渗碳层中仍存在大量块状Fe3C;“变扩散”工艺使20CrMnTi钢渗碳层的Fe3C含量下降到3.88%,残余奥氏体含量下降到7.32%,厚度达到1320 μm,其中表层0~60 μm范围内,硬度提高到780 HV0.5,表面残余压应力增加到-231 MPa。故“变扩散”工艺使渗碳层组织性能最佳。结论 “变强渗”工艺增加了渗碳前期表层与内部的碳浓度差,提高了碳原子扩散驱动力,利于渗碳层生长;“变扩散”工艺在渗碳后期使碳化物进一步溶解,这利于碳原子向渗碳层内部充分扩散,降低了渗碳层的碳化物析出和残余奥氏体形成。     

新型16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢渗碳工艺与性能研究

对新型16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢进行渗碳处理,研究了温度、强渗期碳势和扩散期碳势对渗碳层组织及性能的影响。结果表明:随温度的升高,渗碳层的厚度和碳浓度均随之增加,但碳浓度随渗层的深入逐渐下降;在920℃渗碳时,渗层厚度在强渗期碳势1.5%C时达到最大值,碳化物数量和尺寸均随碳势的升高有增多增大的趋势;随扩散期碳势的升高,渗碳层厚度和碳化物数量、尺寸均随之增加,达到1.2%C时,出现角状或断网状碳化物;渗碳温度为920℃,强渗期碳势为1.4%C,扩散期碳势为0.9%C的优化工艺,能够很好的满足技术要求。     

工业机器人精密减速器输入轴的真空低压渗碳高压气淬工艺

针对轴齿类零件高温渗碳淬火热处理畸变问题,研究了工业机器人减速器精密轴齿类零件真空低压渗碳和高压气淬工艺。结果表明,在升温阶段采用阶梯式升温保温方式,强渗阶段以乙炔-氮气交替脉冲进行强渗和扩散,淬火冷却阶段精确控制氮气压力1.8 MPa(18 bar)并使之稳定,可使轴齿类零件的总畸变量控制在0.005~0.015 mm。实际生产结果表明,轴齿类零件采用真空低压渗碳和高压气淬技术,渗碳层中的马氏体为1级,残留奥氏体和碳化物为1~2级,心部组织为1~2级。批量生产的减速器精密轴齿表面硬度、心部硬度和有效硬化层深度均值分别为59.7 HRC、38.6 HRC和0.681 mm,全部满足技术要求。     

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。     

扩散时间对20MnCrS5齿轮钢真空渗碳的影响

采用真空低压渗碳高压气淬工艺对20MnCrS5齿轮钢进行表面真空渗碳处理,分析扩散时间对硬度梯度、渗层深度、显微组织以及碳含量分布的影响,并优化真空渗碳工艺。结果表明,随着扩散时间的延长,C原子由表层向基体发生扩散,当扩散时间超过100 min后,C原子的扩散速度减缓;当C含量超过1.0%后,淬火后容易形成尺寸较大的残留奥氏体,随着C含量的降低,显微组织由孪晶马氏体向位错马氏体转变,硬度下降;在本试验条件下,20MnCrS5钢合适的真空低压渗碳高压气淬工艺为930 ℃强渗42 min,扩散140 min,0.6 MPa高压气淬至室温,并在160 ℃低温回火2 h。经该工艺处理后,组织中碳化物等级为1级,残留奥氏体等级为2级,马氏体等级为3级,表层无内氧化,渗碳层厚度约为0.91 mm,符合技术要求。     

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。     

18Cr2Ni4WA钢衬套的精密气体渗碳淬火热处理

研究了精密气体渗碳等温淬火工艺对18Cr2Ni4WA钢渗层硬度、深度及显微组织的影响。结果表明,随着总渗碳保温时间的延长,渗层深度增加,但硬度曲线变得平缓;在相同总保温时间的情况下,强渗时间越长,渗层越深;而当扩散时间相同时,强渗时间越长,淬火后表层的硬度较低。优化的精密气体渗碳工艺为:保温温度均为910℃,强渗阶段碳势1.20%,保温3 h;扩散阶段碳势0.80%,保温1 h,渗碳后进行等温淬火,可以获得(1.2±0.1)mm渗层深度。渗碳淬火后渗层组织良好。该工艺成功应用于衬套零件的实际生产,满足了设计要求。     

18Cr2Ni4WA钢衬套的精密气体渗碳和等温淬火工艺

研究了精密气体渗碳等温淬火工艺对18Cr2Ni4WA钢渗层硬度、深度及显微组织的影响。结果表明,随着总渗碳保温时间的延长,渗层深度增加,但硬度曲线变得平缓;在相同总保温时间的情况下,强渗时间越长,渗层越深;而当扩散时间相同时,强渗时间越长,淬火后表层的硬度较低。优化的精密气体渗碳工艺为：保温温度均为910 ℃,强渗阶段碳势1.20%,保温3 h;扩散阶段碳势0.80%,保温1 h,可以获得（1.2±0.1）mm渗层深度,渗碳后在280 ℃硝盐中淬火。渗碳淬火后渗层组织良好。该工艺成功应用于衬套零件的实际生产,满足了设计要求。     

渗碳渗层中碳化物形态及其对断裂的影响

1.渗碳钢中碳化物形态渗碳渗层中的碳化物已知有四种不同形态,即粒状、网状、片状和壳状碳化物。究竟取何种形态,对渗碳直接淬火的渗层,取决于渗碳的工艺;对渗碳后重新淬火的渗层,取决于最终淬火和最终淬火前予处理的工艺。现将不同碳化物形态的成因叙述于下:     

18CrNiMo7-6钢齿轮真空渗碳

对18Cr Ni Mo7-6齿轮零件真空渗碳工艺过程进行了研究。结果表明:在4200 Pa渗碳压力、合适渗扩比、保压25 s及11个渗碳脉冲条件下,18Cr Ni Mo7-6齿轮经950℃真空渗碳、850℃油淬及150℃×2 h回火处理后,渗碳层深度1.18 mm,碳化物等级1级,并且渗碳后齿轮的硬度可达727.9 HV0.5,完全符合工艺要求。     

AISI 316L奥氏体不锈钢低温离子-气体渗碳工艺优化

目的将低温离子-气体乙炔渗碳应用于AISI 316L奥氏体不锈钢表面硬化处理,同时探讨其硬化处理的最优工艺参数及优化效果。方法采用离子轰击去除不锈钢表面钝化膜并活化其表面,再进行低温气体乙炔渗碳,实验过程使用脉冲式供气循环处理方式。进行温度梯度实验,寻找渗碳处理的临界温度。并采用正交试验法设计3因素3水平共9组实验,分析气体比例、离子轰击时间、保温压强3个因素对渗碳层硬度和厚度产生的影响,以期得到不锈钢低温离子-气体乙炔渗碳优化工艺。通过对经过最优化工艺处理过后的不锈钢硬化层组织、成分、厚度、硬度、耐磨性、耐蚀性能的研究分析,验证此工艺对AISI 316L奥氏体不锈钢硬化处理的适用性。结果处理温度为540℃时渗碳层有碳的铬化物析出;离子轰击时间对渗碳层硬度影响最大,保温压强对硬化层厚度影响最明显。在硬化处理温度为520℃,V(H2)∶V(C2H2)=1∶1,渗碳压强为-0.02 MPa,离子轰击时间为20 min时,316L奥氏体不锈钢离子-气体乙炔渗碳效果最优。经优化工艺处理后不锈钢硬化层厚度达到30μm左右,表面硬度达到838HV0.05,耐蚀性和耐磨性能等都显著提高。结论低温离子-气体乙炔渗碳硬化处理适用于AISI 316L奥氏体不锈钢,其处理最合适温度为520℃。经优化工艺处理后的不锈钢具有较高的硬度、厚度,良好的硬度梯度,高耐蚀性能及高耐磨性能。     

基于饱和值调整法的真空低压渗碳工艺计算与验证

基于Fick第二定律与饱和值调整法,结合真空低压渗碳工艺控制过程,绘制了算法流程图,并利用数学计算软件编写了真空低压渗碳工艺计算程序,以20Cr钢为试验对象对该程序进行了验证。结果表明:基于饱和值调整法的真空低压渗碳工艺处理后,20Cr钢渗碳工艺总时间比传统方式约快240 s,渗碳时间节约600 s以上;渗碳工艺计算程序可以实现渗层深度的准确预测,且能满足产品的表面碳化物级别、组织形态等较高的技术要求。     

20CrMoH钢的真空低压渗碳工艺模拟及优化

利用真空低压渗碳软件对20CrMoH钢的渗碳过程进行模拟,并根据模拟输出在WZSTQ真空渗碳炉上进行了试验。在800 Pa压力和960 ℃温度下渗碳,保压25 s,对比渗碳有效硬化层深度优化工艺。结果表明,最佳渗碳时间为120 min。优化工艺后,试验测得有效硬化层深度与软件预测的深度偏差在+0.23 mm以内,满足设计要求。软件预测的有效硬化层深度更接近齿轮产品的实测深度,最小偏差为+0.10 mm。通过930 ℃下渗碳试验,对比表面碳含量,证明了软件预测表面碳含量为0.75%时,与实测值基本一致,最大偏差为-0.02%。     

航空轴承钢的真空低压渗碳工艺

利用洛氏硬度计、维氏硬度计及光学显微镜等研究了真空低压渗碳工艺对航空轴承钢组织和性能的影响。结果表明:试验钢经渗碳后产生了大量连续的粗大网状碳化物,但在渗碳后热处理工艺中碳化物形貌逐渐变为非连续的网状;有效硬化层由渗碳后的0.45 mm逐步增加到设定值附近(0.77 mm);渗层硬度梯度中的“低头”现象也逐步消除,从渗层到心部硬度平缓降低;相较于原始硬度,试验钢的表面硬度经渗碳后增加了11 HRC,经过全工序真空低压渗碳后提高了16~18 HRC。     

智能型真空渗碳淬火炉研制及应用

智能型真空渗碳淬火炉具有功能强大的计算机控制系统和专家系统,可以根据工件材料特性和渗层要求等初始参数自动生成真空渗碳工艺,解决了困扰真空渗碳碳黑、焦油污染和渗层均匀性问题,提高了生产稳定性和质量一致性,实现真空渗碳淬火的智能化自动生产,提高了渗碳质量,已成功用于航空工业中高合金钢和不锈钢的渗碳。     

渗碳工艺对20CrMo钢盲孔渗层深度的影响

为解决盲孔渗碳的难题,分析比较了常规气体渗碳及真空低压渗碳工艺对20CrMo钢盲孔的渗碳能力。结果表明,采用真空低压渗碳工艺对盲孔内部的渗碳能力远高于常规气体渗碳工艺;且盲孔尺寸越小,真空度越高,渗碳能力就越好。常规气体渗碳及真空低压渗碳的气体状态不同,是引起两种工艺对盲孔内部渗碳能力不同的主要原因。     

Cr17Ni2不锈钢低压真空渗碳工艺研究

采用低压渗碳工艺对Cr17Ni2不锈钢进行了渗碳处理,解决了由于不锈钢表面存在钝化膜以及渗碳温度较高而无法采用传统气体工艺进行渗碳的问题,比较了Cr17Ni2钢低压真空渗碳后不同的淬火温度和冰冷处理工艺对试样硬度和心部组织的影响。结果表明,理想的表面硬度和显微组织是:渗层深度0.5mm,表面硬度≥750HV10,微观组织由细小、弥散分布于马氏体中的碳化物和δ铁素体组成。     

感应加热渗铝的线性回归分析及扩散系数的计算

将表面涂有渗剂的２０钢试样,利用感应加热的方法进行渗铝。由于其加热速度快,晶粒细小;加热温度高,化学反应剧烈;试样表面存在电场及磁场,使渗入速度大大加快。与其它渗铝方法比较,渗速提高几倍至几十倍。本文还对渗铝层组织进行金相分析,对渗铝结果进行数学线性回归处理,计算了铝的扩散系数     

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。