20CrMoH钢齿轮开裂原因

在某20CrMoH钢齿轮渗碳处理过程中,其齿轮根部出现裂纹。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法分析了齿轮开裂的原因。结果表明:材料晶界处分布枝晶状的硫化锰,该类夹杂物属于Ⅱ类硫化物,形成于第二脆性区的温度区间,由稳定的共晶反应生成,硫化锰夹杂物的形成与S、O元素含量及冷却速率有关;夹杂物破坏了基体的连续性,应力集中处萌生微裂纹并不断扩展,最终导致20CrMoH钢齿轮发生开裂。

20CrMoH钢齿轮渗碳淬火组织粗大的原因分析及预防措施

对20CrMoH钢齿轮经渗碳淬火、回火后粗大组织进行了综合分析,从预防原材料成分偏析严重、奥氏体晶粒粗大、控制齿轮锻造温度,以及优化渗碳淬火工艺等多方面提出了改进措施。通过控制原材料带状偏析2.5级以内、奥氏体晶粒度5级以上,锻造温度950~1080℃,增加等温正火,以及采取≤920℃渗碳淬火工艺,从而有效地消除了齿轮渗碳淬火、回火后的粗大组织。

20CrMoH钢的热变形行为及热加工图

在变形温度为900~1100℃应变速率为0.1~10 s^(-1)及变形量为60%的条件下,采用热压缩模拟机对20CrMoH钢进行热压缩试验,研究其热变形行为,并建立基于应变补偿Arrhenius模型的本构方程和基于动态材料模型的热加工图。结果表明:在同一应变速率下,变形温度升高100℃,20CrMoH钢的流动应力降低约40 MPa;建立的考虑应变补偿的本构方程具有较好的预测能力,流变应力预测值与试验值的相关系数为0.9853;20CrMoH钢在温度范围为1000~1100℃,应变速率2~10 s^(-1)以及温度范围为950~1000℃,应变速率0.1~0.3 s^(-1)区域内变形会发生失稳;20CrMoH钢推荐的热加工最佳工艺条件为:温度为1050~1100℃,应变速率为0.7~3 s^(-1)。

超声表面滚压加工对20CrMoH钢摩擦磨损性能的影响

目的提高20CrMoH钢的耐磨性能。方法设置不同的超声滚压力(700、1000、1300 N)与次数(3、6次),对20CrMoH钢进行超声表面滚压加工。采用扫描电子显微镜、粗糙度测量仪、光学显微镜、显微硬度测量仪、X射线应力分析仪、端面型滑动磨损试验机和3D形貌仪等设备,分别对加工前后试样的表面形貌、粗糙度、金相组织、显微硬度、表面残余压应力和摩擦磨损等性能进行对比分析。结果经过超声表面滚压加工的试样,与未处理试样相比,在各项性能上都有较大的提升。表面形貌更加光整,粗糙度Ra从0.82μm下降至0.331μm;表面显微硬度从760HV_(0.2)提高到856HV_(0.2),提升了12.63%;表面残余压应力从–286 MPa提高到–565 MPa;磨损机制从未处理试样的以磨粒磨损和疲劳磨损为主转变为以磨粒磨损和氧化磨损为主。试样在1000 N的作用力下进行6次超声滚压加工后,材料的耐磨性能最好,与未处理试样相比,稳态平均摩擦系数大幅下降,磨损体积从2.29 mm^(3)减小到0.74 mm^(3),减小了67.69%。结论超声表面滚压加工能有效改善20CrMoH钢试样的表面质量,细化表层晶粒组织,增加表面硬度与表面残余压应力,显著提升材料的耐磨性能。

20CrMoH钢奥氏体化时的晶粒长大行为

研究了20CrMoH钢奥氏体化时的晶粒长大倾向,以获得最佳的渗碳温度。结果表明,20CrMoH钢的奥氏体晶粒随奥氏体化温度升高而逐渐长大,符合晶粒长大的一般规律,并且在950℃以下奥氏体均能保持较细的晶粒度。为防止奥氏体晶粒急剧粗化,渗碳温度应控制在950℃以下,最佳温度为930℃。

超低氧钢20CrMOH和60Si2MnA中TiN夹杂的控制

研究了超低氧(10×10^(-6))钢20CrMoH和60Si2MnA转炉终点[C]和LF渣(TiO_2)对转炉终点[Ti]和LF精炼过程△[Ti]的影响,以及[S]、[N]对TiN生成的影响。结果表明,试验钢TiN夹杂有两类:(1)单独TiN;(2)CaS为核心的复合TiN。20CrMoH钢中TiN夹杂较少,60Si2MnA钢中TiN占夹杂总量的50%～60%。随铸坯中S含量的增加,TiN夹杂含量增加;当[Ti]为(69～80)×10^(-6),[N]、[S]分别从(60～74)×10^(-6)和(30～35)×10^(-6)降至(27～35)×10^(-6)和(14～20)×10^(-6)时,TiN个数从4.4～6.1个/cm^2降低到0.4～1.1个/cm^2;当[S]≤0.002%,钢中无CaS-TiN复合夹杂析出。

锻造及热处理工艺对20CrMoH钢组织与性能的影响

针对20CrMoH齿轮材料应用在电动汽车和工程机械变速箱产品中的齿轮设计与制造问题,研究了锻造、热处理工艺对20CrMoH齿轮钢材料组织和力学性能的影响。通过锻造、预备热处理和渗碳淬火全过程的系统联动控制等工艺方法,对20CrMoH钢进行试验分析与研究。结果表明：将锻造比控制在4以内,且镦粗比≥1.5,拔长比≤2.5,可消除带状组织,有效改善材料组织和力学性能;选择正火温度区间为890-930℃,渗碳后直接淬火和二次淬火扩散碳势为0.70%-0.85%,强扩比为1∶1,可以得到良好的金相组织和力学性能,保证合理的硬度梯度分布,以满足20CrMoH钢的齿轮零件质量要求。

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%。

20CrMoH保证淬透性钢的研制

本文简介了保证淬透性钢 2 0 Cr Mo H,并就冶金生产过程的重点环节进行了阐述和讨论 ,着重对不同热处理制度下的末端淬透性及机械性能进行了实验 ,摸索出了满足协议性能要求的较佳热处理制度 ,从而形成了一整套切实可行的生产工艺 。

20-22CrMoH钢稀土渗碳组织和性能

研究了 2 0 2 2CrMoH钢稀土渗碳动力学、稀土对渗碳层组织和性能的影响。结果表明 ,渗碳过程中稀土添加 ,使渗碳渗层厚度提高 2 0 %～ 4 0 % ,使渗碳层显微组织细化 ,渗碳层中的显微硬度、耐磨性和多次冲击抗力分别提高 10 %～ 15 %、 34%～ 4 0 %和 2 8%。

20CrMoH齿轮钢淬透性和机械性能的研究与探讨

利用逐步回归分析方法得出化学成分对 2 0CrMoH齿轮钢淬透性 (J1 .5 ,J1 1 )影响的回归方程 ,并对其寻优和验证。

120t LD-LF-RH-BCC流程生产齿轮钢的氧含量控制工艺

分析了齿轮钢中氧含量控制的关键技术:精炼渣SiO_2含量,(CaO)/(Al_2O_3),(FeO+MnO),RH,氩气搅拌,连铸工艺。结合攀枝花新钢钒股份有限公司炼钢厂的工艺条件,通过控制转炉终点[C]≥0.10%,钢包渣厚50～80 mm,出钢过程加高碱度精炼渣,LF白渣精炼[渣中T.Fe-0.43%,(MnO+FeO)-0.93%,SiO_2-5%,平均(CaO)/(Al_2O_3)-1.9],20 min RH处理,连铸保护浇铸等工艺措施,并在炉后平台,LF精炼和钙处理过程采用合适的吹氩模式,使20CrMoH齿轮钢铸坯总氧含量≤15×10^(-6),平均总氧含量为11.8×10^(-6)。

45钢和20CrMoH钢奥氏体晶粒显示方法的优化

对45钢和20CrMoH钢奥氏体晶粒度显示进行优化,选择常用的苦味酸腐蚀法检测奥氏体晶粒度,通过控制试验的腐蚀温度和腐蚀时间,优化了45钢和20CrMoH钢奥氏体晶粒显示的检测方法,使得奥氏体晶粒显示更加清晰。

细晶粒渗碳齿轮钢的疲劳性能

本文利用旋转弯曲疲劳试验方法,研究工业电炉+炉外精炼流程生产的两种齿轮钢的疲劳性能。研究结果表明,由于细小的Nb(C,N)析出相在奥氏体晶界起钉扎作用,20CrMoNbH渗碳齿轮钢渗碳层原奥氏体晶粒平均尺寸为16μm,明显细于20CrMoH钢的26μm。20CrMoNbH钢渗碳试样的疲劳强度极限值为1085MPa,高于20CrMoH钢的995MPa。观察疲劳试样断口发现,疲劳裂纹起源于渗碳层,并沿原奥氏体晶界扩展,细化渗碳层晶粒有利于提高疲劳裂纹扩展阻力,因此改善疲劳性能。

传动套渗碳淬火畸变及工艺控制

从2008年至今,我公司承接了一批出口欧洲的传动套,采用20CrMoH钢制造,零件简图如图1所示,技术参数见表1。由于其工艺过程复杂,产品质量要求高,尤其是对金相组织、表面硬度,心部硬度,外观质量和几何尺寸等质量特性要求严格,试投产期间,传动套热处理后因内花键尺寸不合格等,产生大量废品。经过对热处理过程的认真分析研究,采取了一系列改进措施,解决了问题。