12Cr2Ni4A钢球面垫圈开裂原因

某航空发动机经工厂试车后,发现其球面垫圈外圆发生开裂。采用宏观观察、断口分析、能谱分析、金相检验、硬度测试等方法对该球面垫圈的开裂原因进行了分析。结果表明:该球面垫圈经氰化处理后,在磨削加工过程中,磨削温度过高导致磨削烧伤,形成黑色团状区域,该区域在快速冷却后,存在较大的残余应力,从而在该区域产生磨削裂纹,最终导致该球面垫圈发生开裂。

12Cr2Ni4A钢高温真空低压脉冲渗碳工艺

与传统气氛渗碳相比,高温真空渗碳在提高渗碳效率、产品质量和节约能源方面均表现出明显优势.本文分析了12Cr2Ni4A钢的奥氏体晶粒长大行为、扩散系数及奥氏体饱和碳质量分数等关键参数的影响,结合真空低压脉冲渗碳工艺原理,对高温真空低压脉冲渗碳工艺进行实验验证.结果表明:实验钢在930,950,980℃渗碳温度下,渗碳层的硬度梯度曲线和碳质量分数梯度曲线的实测值与预期值吻合较好.此外,随着渗碳温度的升高,碳的扩散系数和奥氏体饱和碳质量分数增加,高温真空渗碳可显著提高渗碳速率,温度每提高10℃约使渗碳效率提高14%~17%.

超声滚压12Cr2Ni4A齿轮钢残余压应力特性研究及参数优化

目的实现高效率、低表面粗糙度和大残余压应力制造。方法利用ANSYS软件建立12Cr2Ni4A齿轮钢外圆超声滚压有限元模型,分析超声滚压加工后,残余应力场的分布规律。搭建12Cr2Ni4A齿轮钢试验平台,研究工艺参数对工件表层残余应力的影响规律。同时对有限元模型进行验证。运用非线性曲线拟合方法,构建超声滚压工件表面残余应力及其表面粗糙度预测模型,基于赫兹接触理论和压痕几何关系,建立外圆超声滚压加工效率理论模型。结果经过超声滚压加工后,12Cr2Ni4A齿轮钢表层残余压应力显著提升,且沿滚压深度方向,呈现先增大后减小趋势。最大残余压应力随着初始静压力的增加,峰值点逐渐从表层向次表层移动,最大残余压应力值为−654 MPa,此时硬化层深度约为0.8 mm。经优化得到最优参数为:F=315 N,vf=0.32 mm/min,n=269 r/min。结论12Cr2Ni4A齿轮钢表层残余压应力随静压力的增大,呈线性增加趋势,随主轴转速和进给量的增大略微减小。参数优化后,加工效率得到进一步提升,工件能够获得良好的表面状态。

12Cr2Ni4钢预备热处理方法对畸变量的影响

本文就12Cr2Ni4钢预备热处理方法对渗碳淬火畸变量的影响进行了试验研究,采用国际上通用的C形畸变试样和按比例缩小的模拟齿轮,对两种不同预备热处理工艺的畸变试样和模拟齿轮进行渗碳淬火的对比试验。测试渗碳淬火的工艺有930℃渗碳及渗后780℃一次淬火和渗碳后820℃二次淬火,试验参数的变化还有不同尺寸的渗碳炉,放置于渗碳炉中不同的高度等。结论是:调质预备的畸变量小于正火回火的畸变量。对于易于变形的工件、对变形要求严格的工件,以及比较重要的工件,预备热处理应优先选用调质工艺。

渗碳淬火工艺对12Cr2Ni4钢内氧化级别的影响

对12Cr2Ni4钢进行渗碳淬火工艺试验,研究了预备热处理、渗碳保温时间、渗碳后淬火方式对12Cr2Ni4钢内氧化级别的影响。采用金相法检验表层内氧化层的深度,并按照国家标准对内氧化评级。结果表明:预备热处理采用调质的抗内氧化能力是明显好于正回火的;一次淬火的抗内氧化能力明显好于二次淬火的;随着渗碳保温时间的延长,表层内氧化层的深度增加。因此,预备热处理后采用调质、渗碳后采用一次淬火、渗碳保温时间缩短可以明显减小表层内氧化的层深。

12Cr2Ni4MoVNb钢热处理工艺参数的研究

通过对12Cr2Ni4MoVNb钢锻件的热处理工艺试验研究,重点进行了晶粒长大倾向、奥氏体化温度、奥氏体化保温时间、回火温度及回火保温时间对性能的影响的试验工作,分析了各种热处理工艺参数对力学性能的影响,优化了热处理工艺参数并在生产中进行了验证。在限定回火温度并且不损失塑韧性的前提下可以使σ_b和σ_(0.2)满足订货条件要求:σ_b≥90OMPa、σ_(0.2)≥60OMPa。

超声滚压加工参数对12Cr2Ni4A钢表面粗糙度和表面形貌的影响

为了探究超声滚压加工参数对12Cr2Ni4A钢表面性能的影响,分析主轴转速、轴向进给量、加工次数及压下量对12Cr2Ni4A钢表面粗糙度和表面形貌的影响规律。通过表面粗糙度测量仪对原始表面及加工后的表面进行测定,并选用超景三维深显微镜对12Cr2Ni4A钢表面形貌进行可视化分析。结果表明,12Cr2Ni4A钢在经过超声滚压加工后,能显著降低车削的加工痕迹,试件的表面粗糙度降低至0.2μm,表面形貌得到极大改善。

12Cr2Ni4A钢的高压气淬

高压气淬是一种先进、环保的淬火工艺。对12Cr2Ni4A钢制负拉力油缸分别进行了9×10~5 Pa压力的高压气淬和普通的碱浴等温淬火,然后进行-70℃冷处理和180℃低温回火。热处理后,检测了油缸的显微组织和力学性能,以揭示12Cr2Ni4A钢零件采用高压气淬替代等温淬火的可行性。结果表明:经高压气淬、冷处理和低温回火的12Cr2Ni4A钢油缸的显微组织、硬度及力学性能与经等温淬火、冷处理和低温回火的12Cr2Ni4A钢基本相同,且高压气淬的零件畸变更小,说明对于12Cr2Ni4A钢零件,以高压气淬替代现有的等温淬火是可行的。

12Cr2Ni4E活塞销热处理工艺研究

本课题研究了12Cr2Ni4E材料的活塞销热处理工艺,主要包括渗碳工艺和淬火工艺,最终得到两套渗碳工艺方案和一套淬火工艺方案,两套方案皆可满足设计需要。方案1为强渗阶段保温920℃,碳势1.10±0.05,时间30h,扩撒阶段保温920℃,碳势0.95±0.05,保温9h。方案2为强渗阶段保温930℃,碳势1.10±0.05,保温17h,扩散阶段保温930℃,碳势0.95±0.05,保温4h。两套方案的淬火工艺均采用820℃保温4h后油冷的淬火工艺。

12Cr2Ni4钢齿轮断裂失效分析

针对12Cr2Ni4钢齿轮在工作过程中发生断齿及齿面损伤的问题,通过断口分析、能谱分析、化学成分分析、渗碳淬火硬化层检测,对齿轮的断裂失效原因进行了分析。结果表明,齿轮断裂性质为疲劳断裂,因残留加工刀痕产生应力集中、有效硬化层局部过浅以及过渡区残余应力大是齿轮断裂失效的主要原因。疲劳裂纹首先于齿轮节圆附近残留加工刀痕较深处萌生,随后逐渐扩展直至断裂。据此提出了改进措施。

2Cr12Ni4Mo3VNbN钢的冲击性能

将不同炉次的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢锭锻造成ϕ220 mm棒材。对棒材进行1050℃保温1 h油淬、560℃回火2 h空冷和540℃回火2 h空冷。棒材的冲击试验表明,钢锭顶部和底部锻制的棒材冲击性能差异较大。为此,检测了由两炉次钢锭锻制的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢棒材的冲击韧度、冲击断口形貌、化学成分、显微组织和析出相成分。结果表明:钢锭顶部和底部锻制的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢棒材中一次MX型析出相的含量和分布不同,从而导致其冲击性能差异较大。

高灵敏度渗碳淬火畸变试样的研制

为了开发一种对渗碳、淬火产生的畸变高度敏感的试样,在国际通用的测定畸变量的C形试样的基础上,改变厚度、中心距和外径等尺寸,制备了多套12Cr2Ni4钢C形试样。随后对试样进行渗碳、淬火处理,测定试样的畸变量。结果表明,C形试样的厚度由12 mm增大到18 mm,其畴变量平均增大了30%以上;外径70 mm、厚度18 mm的试样,渗碳、淬火后的畸变量增大了46%;然而,不同中心距的试样畸变量的变化规律不明显。采用18 mm厚、其他尺寸与国际通用的C形试样相同的试样可大大简化渗碳、淬火畸变量的测定,减小测量误差。

薄壁齿轮的直径与壁厚比对其渗碳淬火畸变的影响

为了减小大尺寸薄壁齿轮的渗碳、淬火畸变量,采用按一定比例缩小的12CrNi4钢齿轮,研究其直径与壁厚之比对渗碳、淬火畸变的影响。齿轮的热处理工艺为:930气体渗碳10 h,850℃空冷,650℃高温回火,780℃第二次油淬,180℃低温回火,随后测定齿轮的尺寸变化。结果表明,直径与壁厚之比小于11的齿轮,渗碳、淬火后的椭圆度可控制在要求范围内;直径与壁厚之比为10的齿轮,渗碳、淬火后的畸变量减小了39%以上。这说明控制直径与壁厚之比可有效减小大尺寸薄壁齿轮的渗碳、淬火畸变量。

航空齿轮热处理工艺优化试验研究

航空齿轮是发动机中重要的传动元件,它的质量和性能严重影响发动机的使用寿命。齿轮性能是由材料的热处理和机械加工共同决定的,齿轮热处理是一项复杂的金相组织不断发生变化的过程,热处理的淬火温度、回火次数等对齿轮性能有着至关重要的影响,故以12Cr2Ni4A材料的航空齿轮为研究对象,基于deform有限元软件分析热处理参数对航空齿轮性能的影响规律,优化航空齿轮的热处理工艺,最后基于理论分析进行热处理试验,得到在满足使用要求的条件下,当淬火温度为800℃、回火2次时齿轮材料的各项性能达到最佳,验证了热处理分析的正确性,优化了齿面残余应力分布与微观组织分布,降低了磨削裂纹的发生几率。

工艺孔对齿轮渗碳淬火畸变的影响

为了减小大尺寸薄壁齿轮的渗碳淬火畸变,制作了按比例缩小的12CrNi4钢模拟齿轮,并在齿轮上钻了分布在不同直径的圆周上的工艺孔。随后对齿轮进行了930℃渗碳10 h、850℃空冷淬火、650℃回火和780℃油淬、180℃回火,测定了渗碳、淬火后齿轮的尺寸,并与渗碳、淬火前的尺寸进行了比较。结果表明,优化分布工艺孔的圆周直径可以大幅度减小大尺寸薄壁齿轮的渗碳、淬火畸变,工艺孔圆周直径与齿轮直径之比为0.626时,模拟齿轮的渗碳淬火畸变量最小,其比值最好为0.622~0.630。

薄壁渗碳淬火齿轮工艺孔设计对畸变量的影响

本文以12Cr2Ni4渗碳钢为试验材料,对易于变形的大尺寸薄壁渗碳淬火齿轮的工艺孔数量及比例关系,采用按比例缩小的试验齿轮,进行了渗碳淬火工艺过程的畸变量试验。结论是将工艺孔的数量由原来呈4或者4的倍数关系,改进为呈3或者3的倍数关系,且吊装、工艺孔单独或者所有工艺孔整体都呈圆周均布后,畸变量大幅减小,平均减小了60%。也说明了三角形的稳定性原理,在抗畸变上同样具有稳定性的作用。

渗碳淬火畸变的过程特性试验研究

对17CrNiMo6、18CrNiMo7-6、12Cr2Ni4渗碳钢进行渗碳淬火畸变的过程特性试验研究。结果表明,渗碳淬火畸变的过程特性符合过程函数的特性,减少渗碳淬火的工序以及合理选择预备热处理方法、淬火温度、渗碳后淬火方式均可大幅降低畸变量,将上述工序参数进行合理搭配,其降低畸变量的效果更为明显。

工艺孔的直径和分布对渗碳淬火齿轮畸变的影响

为了减小大尺寸薄壁齿轮的渗碳淬火畸变,制作了按比例缩小的12CrNi4钢模拟齿轮,并在齿轮上加工出了沿圆周分布的工艺孔。随后对齿轮进行了930℃渗碳10～20 h、炉冷至600℃空冷,再850℃空冷淬火、650℃回火和820℃油淬、180℃回火,测定了渗碳、淬火后齿轮的尺寸,并与渗碳、淬火前的尺寸进行了比较。结果表明,只要齿轮的吊装孔与工艺孔的直径相同和工艺孔沿圆周均匀分布,渗碳、淬回火后齿轮的平均椭圆畸变量可减小约65%,畸变量绝对值可减小12%。

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。

Cr-Ni钢制材料多参数热处理工艺研究及应用

对20Cr2Ni4A、12CrNi3等Cr-Ni钢制渗碳件的高温二次回火、二次淬火热处理工艺进行了研究,并对其显微组织、硬度、晶粒度和力学性能等指标进行了分析测试。结果表明,20Cr2Ni4A等齿轮钢渗碳后采用多参数热处理,表面获得细小的马氏体加粒状碳化物组织,细化了芯部组织,有效消除了表面渗碳层中的网状渗碳体,满足了齿轮表面高性能的设计要求,工件同时具备了良好的综合力学性能和冷加工性能。