车削工艺参数对18CrNiMo7-6钢切削力及表面粗糙度的影响

为了探究车削工艺参数对18CrNiMo7-6钢标准疲劳试样不同位置的切削力和表面粗糙度的影响,采用CAK4085型数控车床对主轴转速n、背吃刀量a_(p)和进给速度v_(f)三个工艺参数进行单因素试验研究。结果表明:对于标准试样的圆弧段和标距段,切削用量对切削力和表面粗糙度的影响规律相同;背吃刀量a_(p)对切削力影响最大,进给速度v_(f)对切削力的影响次之,主轴转速n对切削力的影响最小;拟合的三个切削力分量指数公式中,主切削力的拟合误差为5.25%,背向力的拟合误差为2.29%,相对误差较小。结果显示,影响表面粗糙度Ra的最大因素为进给速度,Ra随v_(f)的增大而增大,圆弧切入段的表面粗糙度Ra比切出段高。综合考虑疲劳试样较好的加工工艺参数为:n=1000r/min,v_(f)=80mm/min,a_(p)=0.3mm。本研究结果可为疲劳试样的车削加工工艺制定提供参考依据。

18CrNiMo7-6钢静态CCT曲线测定与组织分析

利用Gleeble-3800热模拟机对0.1~30℃/s冷却速度下18CrNiMo7-6风电钢连续冷却膨胀曲线进行测试。结合金相-硬度法绘制了18CrNiMo7-6风电钢静态连续冷却转变曲线(CCT曲线),分析了不同冷却速率条件下18CrNiMo7-6风电钢组织转变规律。实验结果表明,18CrNiMo7-6风电钢奥氏体相变点Ac1相变温度为765℃,Ac3相变温度843℃。当冷却速度小于0.5℃/s时,试验钢组织为铁素体和珠光体,发生高温相变;冷却速度0.5~1℃/s时,试验钢中铁素体逐渐减少,开始出现板条状马氏体组织;冷速大于2℃/s时,试验钢组织主要为贝氏体及马氏体,同时发生中温相变和低温相变;随冷速增加钢中贝氏体组织含量减少,马氏体组织含量增多;冷速大于20℃/s,组织全部为马氏体,只发生低温相变;冷速由0.1℃/s增加至30℃/s过程中,风电钢试样硬度逐渐增加。

18CrNiMo7-6钢超声滚压工艺参数多目标优化及试验研究

为了改善18CrNiMo7-6钢的表面质量,使用自主设计的超声滚压装置对试样进行超声滚压加工。通过单因素试验和响应面法,研究了工艺参数及其交互作用对18CrNiMo7-6钢表面粗糙度、残余应力和磨损率的影响,并对所建立的二阶响应面回归模型进行显著性检验。采用满意度函数法对工艺参数进行多目标优化,得到最佳参数为:静压力269 N、滚压次数4、超声振幅7μm。使用最佳工艺参数进行试验验证,试样的表层塑性变形,晶粒细化程度和耐磨性能得到提高,试验结果的预测误差低于5%,验证了优化结果的可行性。

高速切向车铣对18CrNiMo7-6钢表面完整性的影响

为提高18CrNiMo7-6齿轮钢的抗疲劳性能,进行了高速切向车铣试验。结果表明:高速切向车铣可获得接近于磨削的三维表面粗糙度S_(a),工件转速nw和铣刀转速n_(c)对S_(a)的影响较为显著,且S_(a)随着n_(c)的增大而减小,随nw的增大而增大;高速切向车铣(逆铣)已加工表面均为残余压应力,n_(c)及轴向进给量f_(a)对表面残余应力有显著影响;随着n_(c)的增大,轴向残余应力σ_(x)和切向残余应力σy均呈先增大后减小的趋势,随着f_(a)的增大,σ_(x)和σy显著减小;最大残余应力出现于已加工表面,且在距已加工表面40~60μm之内逐渐减小,之后趋于稳定;轴向进给量f_(a)对表面完整性综合影响最大,随着f_(a)的增大,表面质量迅速变差。在高速切向车铣正交试验条件下,得到的最优试验参数组合为:n_(c)=6500 r/min,n_(w)=75 r/min,f_(a)=0.02 mm/r,径向切深ap=0.1 mm。在最优参数切削条件下,S_(a)为0.30μm,σ_(x)为-400.5 MPa,σy为-415.9 MPa,残余应力影响层深度为60μm。高速切向车铣获得的表面完整性优于传统车削,该切削方法可为外圆表面的加工提供一种更好的加工方式。

成形砂轮修整对18CrNiMo7-6钢磨削表面完整性的影响

为了探究修整切深ad、轴向进给速度f_(d)和修整速比q_(d)等修整工艺参数对18CrNiMo7-6齿轮钢磨削表面完整性的影响,分别采用树脂结合剂金刚石碟轮、青铜结合剂金刚石碟轮和单颗粒金刚石笔3种修整工具对陶瓷结合剂铬刚玉砂轮进行成形修整工艺正交试验,并用修整后的铬刚玉砂轮对18CrNiMo7-6齿轮钢进行横磨试验。结果表明:随着各修整工艺参数的增大,齿轮钢磨削加工表面粗糙度Ra增大,磨削表面更容易产生残余压应力;通过归一化无量纲方法综合评价3种修整工具的磨削表面完整性,表明采用青铜结合剂金刚石碟轮修整时的磨削表面完整性优于其余2种修整工具的,且当ad=4μm,f_(d)=100 mm/min,q_(d)=0.3时齿轮钢,磨削表面的完整性较优。

硬态车削对18CrNiMo7-6钢表面完整性影响研究

介绍了硬态车削淬硬钢表面粗糙度与表层残余应力研究现状。通过设计单因素试验,对硬态车削18CrNiMo7-6渗碳钢圆棒试样的三维表面粗糙度与表层残余应力进行分析,探究硬态车削工艺参数对淬硬钢表面完整性的影响规律。结果表明干式硬态车削18CrNiMo7-6渗碳钢可获得较好的表面三维粗糙度与残余压应力,残余应力沿深度方向分布表现为先增大至最大值后逐渐减小至稳定值。在硬态车削过程中,进给速度对工件表面完整性影响最大,切削速度影响次之,背吃刀量影响最小。

18CrNiMo7-6钢渗碳层摩擦磨损行为研究

利用环-块摩擦磨损试验机,在干摩擦条件下研究了18Cr Ni Mo7-6钢渗碳层摩擦磨损行为,用扫描电镜对磨损表面形貌进行观察。试验结果表明,在490 N的接触载荷和大滑移距离的试验条件下,18Cr Ni Mo7-6钢制备的块状试样渗碳层的磨损经历了快速磨损和稳定磨损两个阶段,且在两个阶段中渗碳层的磨损量和磨损深度随滑移距离的增加而线性增加。在快速磨损阶段渗碳层磨损机制以磨粒磨损为主;在稳定磨损阶段则以粘着磨损为主。

18CrNiMo7-6钢圆柱试件淬火过程数值模拟

采用有限元分析方法,利用SYSWELD软件模拟18CrNiMo7-6钢圆柱试件渗碳及淬火过程,并分析其渗碳场、温度场及硬度的变化规律和分布状态。模拟结果表明,渗碳过程中,圆柱试件外表面含碳质量分数先增大后减小,而心部含碳质量分数基本保持不变;淬火过程中,圆柱试件截面沿径向温差先增大后减小,冷却到9.8 s时,温差最大,为293℃;冷却到12.0 s时,外表面处率先发生马氏体转变;冷却到47.2 s时,圆柱试件心部温度为281℃,整个试件几乎都完成马氏体转变;圆柱试件硬度值沿径向从外表面向心部逐渐递减,很符合18CrNiMo7-6钢热处理后的性能。

三维表面粗糙度对18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳寿命的影响

目的探究固定载荷下三维表面粗糙度Sa对18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳寿命的影响。方法通过砂纸研磨制备不同表面粗糙度及纹理方向的18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳试样,测量所有试样的表面粗糙度参数Sa及三维表面形貌参数Sq、Sz、Ssk、Sku。对试样进行旋转弯曲疲劳试验,分析疲劳寿命。结果在相同或相近粗糙度的情况下,轴向纹理疲劳试样疲劳寿命大于周向纹理疲劳试样疲劳寿命。相同纹理方向的情况下,表面三维粗糙度Sa越低,试样疲劳寿命越高。试样疲劳寿命次数与表面粗糙度参数Sa及三维表面形貌参数Sq、Sz、Ssk、Sku均有明显的相关性。结论对于18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳试样,拥有平行于疲劳应力的机械加工纹理比垂直于疲劳应力的机械加工纹理具有更小的危害性。降低18CrNiMo7-6试样表面粗糙度,能够有效提高试样旋转弯曲疲劳寿命。纹理方向平行于疲劳应力方向的试样,表面偏斜度Ssk对零件疲劳寿命影响不明显。

磁力研磨18CrNiMo7-6钢V型缺口试样工艺试验研究

针对一些有V形槽的重要零件,其槽内底部表面粗糙度难以提高的问题。采用磁力研磨的方法对材料为18CrNiMo7-6的V形缺口工件缺口底部进行光整加工,以获得理想的光滑表面。实验利用正交试验方法设计混合正交试验表,研究碳化硅粒度、铁粉粒度、磁场强度、工件周向转速等工艺参数对改善表面质量的影响。通过极差分析了解各因素对最终表面粗糙度的影响规律,找出影响表面粗糙度的主要因素。试验数据分析表明,碳化硅粒度和铁粉粒度对提高表面粗糙度有显著影响;在SiC粒度为400#、铁粉粒度为180#、磁场强度为0.6 T、工件转速为600 rpm的条件下,获得的表面粗糙度值降低至0.035μm。

硬态车削工艺对18CrNiMo7-6钢表层硬度及微观组织的影响

为了探究18CrNiMo7-6钢硬态车削工艺参数对加工硬化及金相组织的影响,采用PCBN刀具对18CrNiMo7-6钢漏斗形疲劳试样硬态车削圆弧段时的主轴转速n、背吃刀量a_(p)和进给速度v_(f)进行了单因素实验研究。运用显微硬度计和超景深三维显微系统表征了试样在不同工艺条件下的表层硬度、加工硬化影响深度及微观组织。研究结果表明:硬态车削为漏斗形疲劳试样的圆弧段造成了一定的加工硬化,硬化影响层深度为120~200μm,加工硬化程度为4.31%~8.27%。在试验条件下,随着n的增大,试样的硬化程度先增大后减小,硬化影响层深变化不大;随着a_(p)增大,试样的硬化影响层深和硬化程度都逐渐增大;v_(f)对试样的加工硬化程度先增大后减小,对硬化影响层深没有明显规律;随着径向深度的增加,试样金相组织发生变化,且硬度值逐渐下降,车削工艺参数对试样表层金相组织的影响很小;当n、a_(p)及v_(f)分别为1 200 r/min、0.15 mm、 50 mm/min时,试样表层出现软化现象,高碳马氏体转化为硬度较低的回火屈氏体。该研究为18CrNiMo7-6淬硬钢的硬态车削工艺制定提供了参考依据。

18CrNiMo7-6钢牙轮钻头轴承渗碳工艺的优化

为了确定18CrNiMo7-6钢牙轮钻头轴承的最优渗碳面和最优扩散系数,通过建立数值计算模型、扩散系数模型和物理模型,对两种可选择的渗碳面以及不同扩散系数的渗碳结果分别进行对比研究,并对最优结果进行验证。结果表明:牙轮钻头轴承最优的渗碳面是外表面,最优的扩散系数为1.5×10^(-6)m^2/s,满足了牙轮钻头轴承表面耐磨、芯部具有韧性的要求,为制定合格的渗碳工艺提供理论支撑。

18CrNiMo7-6钢的热处理工艺研究

本文对18CrNiMo7-6渗碳钢进行了不同热处理工艺试验,预备热处理采用调质、正回火工艺,渗碳后采用一次淬火、二次淬火工艺进行对比。采用金相法检验预备热处理后的金相组织、渗碳后的心部组织,和碳化物级别、马氏体、残余奥氏体、内氧化的评级等;同时对预备热处理后材料的力学性能进行了检验。结果表明:采用调质预备热处理、渗碳后二次淬火工艺的18CrNiMo7-6渗碳钢的渗碳层性能指标最好,适用于高参数齿轮渗碳淬火。

强化喷丸对18CrNiMo7-6钢表面残余应力的影响

本文利用Aichelin多用炉对18CrNiMo7-6钢渗碳淬火;利用KXS-226P型数控喷丸机进行强化喷丸试验;利用Proto-iXRD型X射线应力分析仪对表面残余应力进行测定。结果表明,渗碳淬火试样在层深0.07mm处残余应力最大,其值为-196Mpa;渗碳淬火+强化喷丸试样在层深0.2mm处残余应力最大,其值为-887Mpa;渗碳淬火+强化喷丸处理后M等级3级,硬化层深3.78mm。同时渗碳淬火+强化喷丸后满足技术要求表面硬度58~62HRC,马氏体及残留奥氏体≤4级,碳化物≤3级。强化喷丸明显提高表面残余应力和层深。

旋转加速喷丸处理18CrNiMo7-6钢的微观结构与力学性能

本研究首次采用一种高效率、低成本的大塑性变形技术——旋转加速喷丸技术(Rotationally accelerated shot peening)对正火后高温回火的18CrNiMo7-6钢进行表面纳米化处理,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射技术、硬度测试以及拉伸测试等对不同喷丸参数的样品进行了微观组织和力学性能的表征。结果表明,旋转加速喷丸能够成功地在材料表面制备出梯度结构,从样品表面到芯部具有明显的显微组织梯度和硬度梯度;调节喷丸速度可以有效地调控材料显微组织,长时间喷丸易萌生微裂纹;在喷丸速度为40m/s、喷丸时间为5min的条件下处理,样品的表面完好,屈服强度提高了57%,达到512 MPa。

18CrNiMo7-6钢渗碳仿真扩散系数模型的研究

基于DEFORM-HT软件,对18CrNiMo7-6钢的气体渗碳工艺进行数值模拟:研究了两种不同的扩散系数模型对合金钢渗碳过程的影响,即考虑温度、碳原子的模型D(T,C)和考虑温度、合金元素、碳原子的模型D(T,M,C);并对3种不同渗碳层深度的渗碳工艺进行数值仿真以及试验验证。用机械剥层法测量3种渗碳工艺的碳含量沿深度的分布,并与仿真结果进行对比,发现采用D(T,M,C)模型的仿真精确度更高;但当渗层深度达到4 mm时,表层碳含量的试验结果与模拟相差较大,这是由于Cr、Mo等元素在长时间渗碳过程中与碳原子结合形成大量的碳化物,进而降低了碳原子的扩散系数,同时也导致试样的表层碳含量达到1.0%,高于渗碳工艺最后一段的环境碳势0.8%。

铸锭加热和锻后热处理工艺对18CrNiMo7-6钢Ф540mm棒材带状的影响

试验18CrNiMo7-6重型齿轮钢(/%:0.165C,0.59Mn,0.24Si,0.006S,0.008P,1.56Ni,1.71Cr,0.28Mo,0.034M,0.0129N)的生产流程为60 t UHP EAF-LF-VD-12.5 t铸锭工艺。试验研究了钢锭加热工艺(1 200~1 220℃,7-8 h^13-15 h),锻材完全退火(900℃12 h,≤80℃/h至650℃50 h,空冷)、等温退火(900℃12 h,空冷至650℃50 h,空冷)和正火(900℃12 h,空冷)工艺对Φ540 mm锻材带状组织的影响。结果表明,钢锭1 200~1 220℃7-8 h加热,锻材经完全退火、等温退火或正火处理后其带状级别分别为4.0,3.5和3.0,钢锭经1 200~1 220℃13-15 h加热,锻材经正火处理后其带状级别为2.5,为最佳工艺。

18CrNiMo7-6钢晶粒度的研究

通过不同氮含量、原始状态和热处理制度的18CrNiMo7-6钢950℃保温50h晶粒度试验研究表明:锻材经1 160℃正火处理,950℃保温时AlN充分析出,抑制晶粒长大作用明显,保温50h晶粒没有异常长大,完全可以满足渗碳齿轮用钢对晶粒度的要求。

18CrNiMo7-6钢齿轮轴开裂失效分析

某18CrNiMo7-6钢齿轮轴在机械加工结束后,在库存期间发生了轴向开裂。利用宏观分析、化学成分分析、渗碳层深度测定、扫描电镜观察、能谱分析等方法,对齿轮轴的开裂原因进行了分析。结果表明:齿轮轴原材料冶炼过程不当,混入了小颗粒状氧化铝类夹渣;在随后的锻打拉拔过程中小颗粒形成条带状,破坏了材料的连续性,形成应力集中;在较大的残余应力作用下,齿轮轴发生了延迟性开裂。

研磨工艺对18CrNiMo7-6钢表面粗糙度和残余应力的影响

目的探究研磨工艺参数对18CrNiMo7-6钢渗碳前后工件表面粗糙度和残余应力的影响规律,从而为降低研磨加工工件表面粗糙度,提高表面质量提供依据。方法分别采用三维表面轮廓仪和X射线残余应力分析仪对工件研磨前后的表面粗糙度和残余应力进行检测,通过单因素试验研究研磨垫粒度、研磨压力、研磨速度及研磨时间等研磨工艺参数对工件表面粗糙度和残余应力的影响规律。结果随着研磨垫粒度从400#到3000#,渗碳前后工件表面粗糙度值均减小,Ra可达15~17 nm。渗碳前后工件表面残余应力值均增大,渗碳前表面表现为残余压应力,渗碳后表面可由较大的残余压应力升至残余拉应力。当研磨垫粒度为400#时,渗碳前后工件残余应力分别为–506.54 MPa和–587.29 MPa。研磨垫粒度为800#时,随着研磨压力、研磨速度及研磨时间的增大,渗碳前后工件表面粗糙度值均减小,且表面残余压应力值增大。结论相同研磨条件下,渗碳后工件的表面粗糙度普遍小于基体件,而渗碳件的表面残余应力普遍大于基体件。18CrNiMo7-6钢渗碳后,硬度、耐磨性得到极大提高,其研磨过程中塑性变形程度减弱是导致上述现象的重要原因。