降低12Cr2Ni4A材料渗碳后心部硬度研究
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《稳定处理对渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢尺寸稳定性的影响》一、引言随着现代工业技术的不断发展,对材料性能的要求日益提高。
在众多工程材料中,渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢以其良好的力学性能、热稳定性和耐腐蚀性在多个工业领域得到了广泛应用。
然而,在生产和使用过程中,材料的尺寸稳定性是一个重要的考量因素。
稳定处理作为一种有效的工艺手段,对提高材料的尺寸稳定性具有显著的影响。
本文将重点探讨稳定处理对渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢尺寸稳定性的影响及其机理。
二、渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢的基本特性G13Cr4Mo4Ni4V钢是一种典型的合金钢,其具有良好的渗碳性能、高温强度和抗疲劳性能。
该钢种通过渗碳处理可以获得表层高硬度、心部良好韧性的优良性能,从而满足机械零件的高强度和高耐磨性要求。
然而,渗碳处理过程中可能引起材料尺寸的不稳定,导致零件在使用过程中出现变形、翘曲等问题。
三、稳定处理对尺寸稳定性的影响稳定处理是一种通过调整材料内部组织结构,提高材料尺寸稳定性的工艺方法。
对于渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢而言,稳定处理主要通过以下方式来提高其尺寸稳定性:1. 改善组织结构:稳定处理可以使钢的晶粒细化,降低材料的内应力,从而提高材料的尺寸稳定性。
此外,稳定处理还可以使碳化物分布更加均匀,进一步提高材料的力学性能。
2. 消除残余应力:在渗碳处理过程中,由于相变和热应力的作用,材料内部可能产生残余应力。
稳定处理可以通过热处理和冷处理相结合的方式,消除这些残余应力,从而提高材料的尺寸稳定性。
3. 优化合金元素分布:稳定处理过程中,合金元素在钢中的分布得到优化,这有助于提高材料的抗蠕变性能和抗疲劳性能,从而增强材料的尺寸稳定性。
四、实验结果与分析为了验证稳定处理对渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢尺寸稳定性的影响,我们进行了系列实验。
实验结果表明,经过稳定处理的渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢,其尺寸稳定性得到了显著提高。
SPE髓贏第40卷第5期2019年10月Vol.40.No.5 October2019•57•回火温度对渗碳钢18Cr2Ni4WA组织和硬度的影响刘向艳I崔鸿I李刚I董树权'杨建华$穆立峰'刘桂江"(抚顺特殊钢股份有限公司1销售公司;2物流公司;3连轧厂;4总工办,抚顺113001)摘要为满足用户加工HBW硬度值W269的需要,降低18Cr2Ni4WA钢¢60mm材硬度,利用连轧厂实际辐底式退火炉进行了630~7503C5h炉冷至500T空冷的回火试验,并借助金相显微镜对18Cr2Ni4WA钢不同回火温度下的组织进行了分析,以确定最佳的回火温度。
结果表明,18Cr2Ni4WA钢随回火温度的升高硬度先下降后上升,当温度为670t时,钢材平均HBW硬度值最低(HBW238左右),回火组织为均匀的回火珠光体组织。
关键词回火温度金相组织硬度18Cr2Ni4WA钢Effect of Tempering Temperature on Microstructure andHardness of18Cr2Ni4WA Carburized SteelLiu Xiangyan1,Cui Hong1,Li Gang1,Dong Shuquan1,Yang Jianhua2, Mu Lifeng3and Liu Guijiang4(1Sales Company;2Logistics company;3Continuous Rolling Plant;4Technical Department of Fushun Special Steel Co Ltd,Fushun113001) Abstract In order to meet the user requirement to derease the hardness of18Cr2Vi4WA steel¢60mm product i.e. HBW hardness value W269,the tempering test at630~750兀for5h,furnace cooling to500七,air cooling have been tested by bottom roller annealing furnace and by the help of metalloscope to analyze annealing shape of18Cr2Ni4WA steel with different temperature.The result show that18Cr2Ni4WA tempering hardness is connected with temperature,with the in・crease of annealing temperature,the hardness dacreases first and then increases.When tempering temperature is670,the HBW average hardness of steel products is the lowest(adout HBW238)and the structure is uniform spheroidized pearlite.Material Index Tempering Temperature,Metallographic Structure,Hardness,18Cr2Ni4WA Steel由于18Cr2Ni4WA钢中含有Cr、Ni、W,这些元素都是提高淬透性的,且合金含量高,在这几种元素的复合作用下,具有极好的淬透性,为良好的曲轮用钢。
AUTO TIME141AUTO PARTS | 汽车零部件 时代汽车 影响齿轮的质量因素很多,因为在运转过程中需要承受脉动冲击力和弯曲应力等,因此对其制造工艺就有严格的要求,以便于控制心部硬度在工作时依旧给渗碳齿轮提供充分的支撑和强韧性。
在制造齿轮时会依据不同的要求提供不同的材料来保证质量,而进行渗碳后的质量会采用硬度及金相检验,以此保证心部硬度达到能够承受冲击的标准。
作为渗碳齿轮的综合性指标,对承载特性要求是很高的,因此这篇文章对如何控制心部硬度进行分析和探究。
1 汽车渗碳齿轮心部硬度测定及合适范围随着改革开放以来政策的鼓励和支持,以及科学技术的大力支持,制造高质量的汽车齿轮的指标也在不断地提高。
若沿用标准指标不能很好地满足现状,比如长期以来我国汽车齿轮标准中,沿用的是原苏联标准来进行测定心部硬度,测定位置确定在距齿顶2/3齿高处,硬度规定范围为H RC 33一48,但是依据专业分析可得由于考虑心部的承载需要,这样的标准不算足够合理。
因此目前国际标准规定测定位置在齿宽中部法截面上即齿的中心线与齿根圆的交点处,相比之前的要求更加精确也更加具体。
显然这一汽车渗碳齿轮的心部硬度控制刘超一汽解放汽车有限公司 吉林省长春市 130011摘 要: 汽车制造过程中,对每项部件的要求都要达到高标准,由于在真正实施过程中,受材料、条件、设备等影响,得到的成果会有所不同,而且对于不断运转的齿轮来说,为了传递动力在啮合时需要承受各种力量的冲击和压迫,这就对渗碳齿轮的心部硬度有了一个强性要求,本篇文章将通过试验所得的结论来对如何控制渗碳齿轮心部强度进行具体分析。
关键词:汽车齿轮;渗碳齿轮;心部硬度新的标准规定的执行可以反映出钢材的淬透性及热处理淬火的质量,并得到了大家的认同而被采纳,然而这种规定并没有被工厂严格地执行下去。
根据一些工厂的试验得出的结论可以了解到心部硬度在模数不同的情况下进行疲劳试验,不同用途的齿轮的心部硬度控制为一致比如H R C 33一48,是不符合实际情况的。
收稿日期:20010514作者简介:徐颖强(1961-),男(汉),陕西,副教授,博士研究生徐颖强文章编号:1003-8728(2002)04-0602-02航空硬化齿轮材料力学性能研究徐颖强,赵 宁,吕国志(西北工业大学,西安 710072)摘 要:根据航空齿轮材料(12Cr 2N i 4A )的具体工艺过程,本文重点研究齿轮材料硬化层的断裂性能和裂纹扩展特性,并对实验技术、数据处理方法进行探讨和研究,该研究为航空齿轮寿命预测提供了重要的分析方法和基本数据。
关 键 词:航空齿轮;表面硬化;力学性能中图分类号:T G 113 文献标识码:AOn the Mechanical Behaviour of the Surface Hardened Layer as Related to the Fatigue Life of an Aero -GearXU Y ing -qiang ,ZHA O N ing ,L ¾U G uo -zhi(No rt hw ester n P olyt echnical U niv ersity ,X i ′an 710072)Abstract :M iner ′s linear cumulativ e dama ge theo ry is frequently employ ed t o estima te fatig ue life of aer o-gear ,but it fails to give satisfa ct or y r esults,because,for o ne thing,it canno t take into co nsider ation in a quantit ativ e w ay the effect of sur face har dening on fatigue life .T he mater ial used in t he ex periment is Chinese 12Cr 2N i 4A (appro x i-mately equiv alent to U .S .E 3310H ).Fig .2in subsectio n 2.1sho ws the v ar iatio n o f t he hardness of 12Cr 2N i 4A w ith the depth o f the sur face har dened la yer .Sectio n 2.2giv es test dat a of fr act ur e behav io r ex periment s .Sect ion 2.3g iv es test dat a o f cr ack g ro wt h r ate behav iour (c ,n )of the sur face har dened layer of an aer o -gear .Sectio n 3an-aly zes t he t est data of fr acture behavior .T he exper iment r esults can be used to quant itatively estimate the fat igue life of t he sur face har dened lay er o f an aero -g ear .Key words :A ero -g ear;Sur face hardened layer ;M echanical beha vio ur 目前航空齿轮寿命预测的方法是以M iner 线性损伤累积理论为基础的名义应力(S -N )曲线法。
深冷处理对G20Cr2Ni4A渗碳轴承钢力学性能的影响张玲;陈卉珍;陈小超;杨争;周鹏龙;孙伟【摘要】研究了G20Cr2Ni4A渗碳钢经渗碳、二次淬火及不同条件的深冷处理后力学性能,同时对比了其全渗碳试样及未渗碳试样的性能.结果表明:随着深冷处理时间的延长,残余奥氏体含量下降,渗碳层的表面硬度得以提高;同时深冷处理可提高其材料的抗拉强度,减少渗碳钢的冲击功.【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2016(037)003【总页数】6页(P41-46)【关键词】G20Cr2Ni4A钢;深冷处理;抗拉强度;冲击功;残余奥氏体【作者】张玲;陈卉珍;陈小超;杨争;周鹏龙;孙伟【作者单位】洛阳LYC轴承有限公司航空精密轴承国家重点实验室,河南洛阳471003;洛阳LYC轴承有限公司航空精密轴承国家重点实验室,河南洛阳471003;洛阳LYC轴承有限公司航空精密轴承国家重点实验室,河南洛阳471003;洛阳LYC 轴承有限公司航空精密轴承国家重点实验室,河南洛阳471003;洛阳LYC轴承有限公司航空精密轴承国家重点实验室,河南洛阳471003;洛阳LYC轴承有限公司航空精密轴承国家重点实验室,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TG156.91G20Cr2Ni4A钢作为轴承行业常用的渗碳轴承钢,被广泛用于制造轧机轴承、矿山机械、重型车辆轴承、风电主轴轴承等,工作时不仅需承受高负荷,而且承受高的冲击和耐磨性能。
随着我国装备制造业的发展,要求轴承应用于极寒的工作环境;同时要求轴承在使用维护过程中,确保其套圈重新研磨后而不损失其表面的高硬度。
因此G20Cr2Ni4A渗碳钢制轴承热处理的内在质量,除了满足行业标准《JB/T 8881—2011 滚动轴承零件渗碳热处理技术条件》规定的58~63 HRC要求外[1],对材料在一定条件下的力学性能数据,也明确的提出了要求。
不仅提供材料渗碳后的机械性能,也要提供深冷处理后的机械性能。
球化退火改善18Cr2Ni4WA钢大型零件深层渗碳组织程里【摘要】为消除18Cr2Ni4WA钢大型零件深渗碳层易出现的组织缺陷,进行了不同热处理工艺的试验研究.试验结果表明,采用球化退火方式进行预备热处理,杜绝了缺陷的产生,有效地改善了渗层组织结构,强化了渗层.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2004(040)011【总页数】4页(P550-553)【关键词】18Cr2Ni4WA钢;球化退火;渗层组织【作者】程里【作者单位】重庆重型铸锻厂,重庆,400083【正文语种】中文【中图分类】工业技术第 10 卷第 l I i钢 :!OO;J年 l l 月理化检验物理分册PTCA(PAR'!、人:PHYSICAL TESTING) Vol.刊 No.11Nov.2001 /司丑刊、 SJ /旷日叩究坏和而知\、副挝、、产 lk球化退火改善 18Cr2Ni4WA 钢大型零件深层渗碳组织程里(重庆重型铸锻厂,重庆 !00083)摘要:为消除 18Cr2Ni4WA 钢大型零件深渗碳层易出现的组织缺陷,进行了不同热处理工艺的试验研究。
试验结果表明.采用球化返火方式进行预备热处理,杜绝了缺陷的产生,有效地改善了渗层组织结构.强化了渗层。
关键词: l 8Cr2Ni1WA 钢;球化退火;渗层组织中图分类号:1、GJSG文献标i只码: A文章编号: 1001 1012(2004)11055004 NODULAR ANNEALING IMPROVE DEEP CARBURIZING MICROSTRCTURE OF18Cr2Ni4矶TA STEEL CHENG Li (ChongqingHeavy duty Forging and Casting Plant,Chongqing 400083, China) Abstract:Adoptingnodular ann巳aling heat·treatment,the carburizing microstructure defect of 18Cr2Ni4WA steelisprevented effectively,日nd the carburizing layer i日 surface of large pan isstrengthened.Keywords :丁he steelof18(、:r2Ni4WA;Nodular annealing;Carburizing microstructure 1引言18Cr2Ni1WA 钢因其津透性好、强度高和综合力学性能优异,常常被指定为大型舰船的关键高速重载零件渗碳用钢。
12CrNi3A钢复合表面处理 工艺与性能的研究 赵新明 高月德 刘 淼 摘要获得回火马氏体组织但变形较大该钢经渗碳处理后不仅能使表面达到高硬度而且简化了工艺流程减少了热处理变形12CrNi3A钢 渗碳 高频感应加热表面淬火 0 前言 单一的表面技术往往具有一定的局限性因此将两种或两种以上的表面处理工艺方法用于同一工件的处理这种组合起来的处理工艺称为复合表面处理技术能够更好地提高表面改性的效果1 试验材料及方法 制备12CrNi3A钢试样200 mmB两组热处理工艺过程如下渗碳处理空冷高温回火790保温5min170 空冷其热处理工艺过程如下渗碳处理空冷高温回火空冷淬火5860其心部组织为低碳马氏体和铁素体 (a) 12CrNi3A渗碳钢表层显微组织 (b) 12CrNi3A渗碳钢心部显微组织 图1 12CrNi3A渗碳钢表层及心部显微组织 12CrNi3A钢经复合表面处理后表层组织为细小隐晶马氏体这主要是因为高频感应加热表面淬火的加热速度很快过热度大所以便得到了较为细小的针状马氏体渗层深度达0.6表层硬度HRC经复合表面处理的12CrNi3A钢表层硬度HRC硬度明显提高并且表层由于相变体积膨胀而产生压应力大大提高了疲劳强度从A12CrNi3A钢经渗碳后要经过整体淬火与回火其硬度也能满足要求并存在重复加热等缺点不仅能使表面达到高硬度钢表面氧化 4 结论 12CrNi3A钢经渗碳与高频感应加热表面淬火复合表面处理后不仅能使表面达到高硬度而且简化了工艺流程减少了热处理变形姚寿山现代表面技术机械工业出版社金属热处理原理机械工业出版社金属表面处理技术北京1989 作者简介女硕士研究生研究方向为材料的表面改性。
540试验研究Vol.70 No.5 2021 20Cr2Ni4A齿轮钢天然气渗碳工艺研究刘国强1’2,王小海1’2,张鹏1’2,李军1’2,王卓1’2,班永华1’2,蔡红1,于庆峰1(1.内蒙古第一机械集团股份有限公司,内蒙古包头014030; 2.特种车辆及其传动系统智能制造国家重点实验室,内蒙古包头014030)摘要:为了解决常规渗碳过程中存在效率低、污染重、成本高的问题,采用净化后天然气作为富化介质对20C r2N i4A齿轮钢进行渗碳处理。
通过扫描电镜、能谱分析仪、显微硬度仪、碳硫分析仪、残余应力检测仪等手段对常规渗碳与天然气渗碳后的显微组织、渗层成分、硬度梯度、碳浓度梯度、残余应力分布梯度进行检测,并对两种渗碳工艺的生产效率进行对比,同时也对天然气渗碳后的常、低温冲击断口形貌进行了分析。
结果表明:与常规渗碳相比,当渗碳层深为(丨.6±0.2)mm时,天然气渗碳可提升效率15%以上;可获得较为平缓的硬度梯度、碳浓度梯度分布和较高的渗层残余压应力。
低温冲击断口形貌具有韧窝少而浅、准解理形貌和二次裂纹多等特征,同时局部区域出现沿晶断裂。
天然气渗碳工艺可应用于高承载、长寿命重载齿轮的表面强化。
关键词:20C r2N i4A齿轮钢;天然气渗碳;显微组织;硬度梯度;残余应力梯度;冲击断口作者简介:刘国强(1980-),男,局级工程师,硕士,主要 从事金属材料表面强化与传动结构件抗疲劳制造研究工作。
电话:************,E-mail:nmyjlgql101@中图分类号:TGI56.8文献标识码:A文章编号:1001*4977(2021) 05-0540-07基金项目:包头市青年创新人才项目 (ZZ2019JT024 );内蒙古 自治区科技重大专项。
收稿日期:2021-02-0丨收到初稿,2021-02-21收到修订稿。
重载齿轮是大功率传动系统核心零部件,服役过程中有传递功率大、承载能力 高、耐冲击性能好等特点,被广泛应用于矿山、冶金、远洋运输、航空航天、重载 车辆等领域[W1。
降低12Cr2Ni4A材料渗碳后心部硬度研究
1、试验背景
12Cr2Ni4A材料强度高、韧性好、淬透性良好,渗碳淬火后表面硬度及耐磨性都好,在实际生产中,由于该钢较好的淬透性,经过渗碳-淬火-低温回火以后,心部强度和塑、韧性能够较好的配合,而且表面有可以获得较高的硬度,因此,常用于制造各种齿轮、轴类等零件,是我厂各种机型常用的渗碳钢种之一。
在实际加工过程当中,由于内花键类零件结构问题,如先进行花键加工,再进行零件热处理,由于后续热处理过程需进行高温渗碳处理以及急速冷却的淬火处理,零件内花键尺寸变形较大,零件热处理后难以保证内花键尺寸,而如先进行热处理工序,再进行零件内花键加工,由于机加车间刀具所限,无法对硬度HRC41以上零件进行加工,而一般情况12Cr2Ni4A两种材料淬火后心部硬度约为HRC41~43之间。
因此机加车间对后续内花键加工困难。
导致零件产品合格率低。
2、试验意义
造成心部硬度过高的原因除材料本身的因素(含碳量较高、淬透性好)外,淬回火过程起着决定性的作用,因此有必要对淬回火的温度及淬火介质进行分析。
由于零件的装炉方式一直保持不变,本文决定用等温淬火方法代替原来的淬火方法,经过此种方法热处理后,不影响零件表面硬度及渗碳层深度,但是可以满足心部硬度的要求,从而为后续的工艺改进和技术研究提供理论依据和技术指导。
等温淬火原理
本项目研究的目的是通过热处理方法,降低12Cr2Ni4AE两种材料渗碳后淬火心部硬度,使之满足心部硬度在HRC35~41之间,确保零件渗碳淬火后,机加车间可以正常进行内花键加工工序。
3、试验方法
3.1性能要求在满足渗碳表面硬度(HRC≥60),金相组织(依据HB5492要求碳化物1~5级、残余奥氏体含量1~3级,中心组织1~3级)以及渗层深度的条件上,保证心部硬度在HRC35~41之间。
3.2试验方法
4、方案分析及结果
4.1方案分析由于主要影响心部硬度的参数为淬火温度、冷却介质、回火温度。
因此,从以上三方面对工艺参数进行调整指定试验方案。
其中12Cr2Ni4A
材料规范规定最下限淬火温度为780℃。
对淬火温度和回火温度分别进行了调整。
淬火冷却方式由油冷改为碱浴炉淬火。
依据指定的试验方案进行试验,并对试验结果进行统计分析。
5、试验结果及分析
12Cr2Ni4A钢材料在渗碳后淬火,以提高渗层表面的强度、硬度和耐磨性,同时提高心部硬度的强度和韧性,并细化晶粒[4],为本质细晶粒钢。
由方案1可知,该批12Cr2Ni4A材料在正常状态下,其淬火后心部硬度约为42HRC左右。
如方案1和方案3表面硬度与心部硬度数据结果可以看出,随着淬火温度的降低,齿表硬度和心部硬度变化不大,硬度值基本可以满足图纸要求,可见淬火温度对12Cr2Ni4A钢的心部硬度和表面硬度没有多大的影响,这是因为当C含量一定,800℃亚温淬火时,较高的含碳量可以有较多的奥氏体,在相同的冷却条件下可以在心部出现更多的珠光体,从而保证心部硬度在一定值范围,淬火后可以得到细小的板条状马氏体组织,板条状马氏体具有良好的强韧性,能够满足齿轮的工作环境。
而由于淬火温度的降低,导致表面碳化物扩散能力降低,渗层深度随淬火温度的降低而有所下降,可能会导致渗层深度不合格。
由方案1和方案2与方案4和方案5可以看出,采用相同的淬火温度,提高回火温度,零件的心部硬度并变化不大,但是表面硬度降低,不符合图纸要求,由于12Cr2Ni4A钢淬透性较好,在一定的温度下,从残余奥氏体中析出碳化物的过程是一个原子的扩散过程,提高回火温度,尽可能的消除应力,有利于扩散,析出碳化物增多,使残余奥氏体的过饱和度减小,有利于残余奥氏体的转变,使残余奥氏体最大限度的转化为回火马氏体,会使零件的表面硬度降低。
有时候淬火油长期使用后会出现粘度闪电升高、产生油渣和冷却能力下降等老化现象,大量产生过程中难免出现淬火软点,而碱液能防止淬火软点的产生,因此方案四和方案五我们采用了不会出现淬火软点的光亮等温淬火(即盐炉中加热,碱槽中等温淬火)工艺,初步试验四结果证明了齿体在80%KOH+20%NaOH水溶液中冷却时齿体并不开裂,而且心部硬度也能降下来,是因为碱液淬火后的齿体的近表面为典型的低碳板条状马氏体组织,由表层向心部,马氏体组织的含量逐步递减。
马氏体中碳含量愈多,强化愈甚,故渗碳件12Cr2Ni4A钢表层会有较高的硬度;由于心部马氏体组织的含量减少,基本上属于板条状(位错型),它主要靠碳钉扎位错引起固溶强化。
而渗碳件心部碳含量逐渐减少,故固溶强化作用减弱,心部硬度降低。
由重复试验,我们可以看出材料本身特性对其心部硬度也有很大影响。
由试验证明,采用等温淬火方法可以有效的降低材料心部硬度约1~1.5HRC左右。
可见用碱液淬火取代原工艺的调质或盐浴等温淬火,获得高强韧低碳马氏体,大幅度提高齿体的抗弯和抗断性能,在相同材料的情况下,可有效降低心部硬度约1~1.5HRC。
6、结论
(1)12Cr2Ni4A钢材料淬透性好,在80%KOH+20%NaOH水溶液中淬火,能够获得全部马氏体组织,且板条马氏体的数量较多,充分发挥了材料的性能潜力,在满足表面硬度、金相组织、以及渗层深度的同时,可以有效的降低心部硬
度约1~1.5HRC。
(2)材料本身特性对心部硬度有一定影响。
(3)碱浴炉降低心部硬度淬火的工艺参数:
12Cr2Ni4A材料:
淬火:设备为RYD,保温温度(800±10)℃,保温时间(10~20)min。
保温结束后,迅速转移至碱槽,碱槽保温温度(280+50)℃,保温时间(5~8)min,保温结束后,油冷,油温为(40~60)℃。
冰冷处理:设备为冷冻机,保温温度(-70~-80)℃,保温时间(4~4.5)h,冷却介为空气;低温回火:设备为空气循环炉,保温温度(150±10)℃,保温时间为(3 ~4)h,冷却介为空气。
参考文献
[1]汪志良.《中国航空材料手册》.中国标准出版社,1988.
[2]崔忠圻,覃耀春.《金属学与热处理》.北京:机械工业出版社,2007,5.
[3]安正昆.《钢铁热处理》.北京:机械工业出版社,1985:274.
[4]潘建生.《钢铁化学热处理》.上海:上海交通大学出版社,1988:92.。