20CrMnTi材料成分波动对齿轮渗碳淬火性能的影响

通过有限元方法,探讨材料成分波动对齿轮渗碳淬火工艺性能的影响。以20CrMnTi半轴齿轮作为研究对象,利用JMATPRO软件,根据材料的化学元素波动的最大值与最小值分别建立2组材料性能数据库;基于DEFORM-HT软件,建立适用于渗碳淬火工艺的仿真数学模型,并对这2组材料性能数据库下的半轴齿轮分别进行渗碳淬火工艺仿真,对比分析齿轮渗碳淬火仿真后的各项参数。研究结果表明:材料成分波动对齿轮渗碳层影响较小,对淬火后相组织分布和齿轮变形量有较大影响。

粉末冶金法制造20CrMnTi钢汽车齿轮件代替传统工艺的研究

通过研究20CrMnTi齿轮材料使用粉末冶金方法制造代替传统锻造的方法,弥补了用传统方法制造齿轮的不足,验证了添加纳米粉体并采用合理的粉末冶金完全可以代替传统锻造方法制造汽车齿轮材料,为同行提供了借鉴。

PCBN刀具材料的性能及切削20CrMnTi合金钢试验研究

以CBN为原料、TiCN和Al为结合剂,在1550℃、5.5 GPa高温高压条件下合成了不同CBN含量的PCBN刀具材料。对PCBN刀具材料进行了显微结构观察、力学性能(磨耗比、硬度)以及高速精密切削20CrMnTi合金钢的切削性能检测。结果表明,PCBN刀具材料的结合剂均匀分布在CBN颗粒周围,致密性良好;PCBN刀具材料的硬度、磨耗比与CBN含量成正比,CBN含量70%时,PCBN的硬度和磨耗比均最大,分别为32.97 GPa和7400;高CBN含量的PCBN刀具使用寿命更长。切削试验结果表明,PCBN刀具高速切削20CrMnTi合金钢时的磨损是黏结磨损、氧化磨损、扩散磨损以及局部剥落等各种磨损机制综合作用的结果。

等温锻造对工具材料20CrMnTi力学性能的影响

以汽车维修工具材料20Cr Mn Ti为研究对象,利用热压缩试验、等温锻造试验和拉伸试验分析了其力学性能随温度、锻造速率的变化规律。结果表明:在相同应变速率下,20Cr Mn Ti材料真应力随变形温度的升高而下降,热变形初期存在应变硬化现象;随着变形的增加,20Cr Mn Ti材料应力呈现下降趋势。随着锻造速率的降低,20Cr Mn Ti材料抗拉强度先上升,然后迅速下降;锻造速率为2.4×10-4s^(-1)时,试验材料可表现出较好的力学性能。

热处理技术对小模数齿轮用材料20CrMnTi钢滑动磨损行为的影响

在SRVⅣ微动磨损试验机上对比研究了不同热处理技术对20CrMnTi钢滑动磨损行为的影响,并分析了磨损机理。结果表明:在试验条件下,耐磨性最好热处理技术是碳氮共渗+深冷处理+低温回火处理技术,其表面硬度最高,硬度值为842 HV0.2,试样的显微组织为回火马氏体+颗粒碳化物+极少量残留奥氏体,并采用该工艺解决了某减速机厂小模数齿轮过早磨损失效的问题。

铣削20CrMnTi钢已加工表面粗糙度的试验研究

采用正交试验法研究CBN直柄平底立铣刀高速铣削20CrMnTi淬硬钢时切削参数对已加工表面粗糙度的影响。通过极差分析方法研究了切削参数对表面粗糙度的影响程度,通过单因素试验法得到了切削参数对表面粗糙度的影响规律,建立了基于指数函数的切削参数与表面粗糙度的关系模型。利用预测模型得出的表面粗糙度与试验的结果进行误差分析,说明所建立的模型能比较准确地对表面粗糙度进行预测。试验结果表明:各因素的影响程度从大到小依次为铣削深度、每齿进给量和切削速度,表面粗糙度随每齿进给量和铣削深度的增大而增大,随切削速度的增大而减小。

切削参数对20CrMnTi钢铣削温度影响的研究

20CrMnTi淬硬钢进行铣削加工时,通常会因切削温度过高导致刀具磨损加重,从而影响加工质量和加工效率,因此本文采用仿真和试验相结合的方法,研究切削参数对切削温度的影响。设计正交试验,对切削温度仿真结果进行极差分析,得出切削参数对切削温度的影响程度。为验证所建立仿真模型的合理准确性,选择与加工仿真相同的切削参数,将仿真与试验数据进行对比分析,验证了仿真模型的合理性。基于此仿真模型,进一步采用单因素试验法进行铣削仿真,得到铣削20CrMnTi淬硬钢时切削参数对切削温度的影响规律。研究结果表明:切削参数对切削温度的影响程度由大到小依次为切削速度、每齿进给量和背吃刀量,切削温度随切削速度、背吃刀量和每齿进给量的增大而增大。

静电组装低感度CL-20@GO核壳复合材料的制备及性能研究

为降低六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的机械感度,提高其综合性能,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)为改性剂对CL-20改性,以氧化石墨烯(GO)为包覆材料,利用静电自组装方法对改性CL-20炸药进行表面包覆,制备得到CL-20@GO核壳复合材料;采用水接触角测试、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等对样品进行形貌表征;利用差示扫描量热仪(DSC)测试其热性能,并测试了其机械感度。结果表明,经质量分数5%的APS溶液改性的CL-20成功引入氨基基团,亲水性效果最佳;GO层包覆改性CL-20完整,致密性强;与原料CL-20相比,CL-20@GO核壳复合材料的活化能提高了63.0kJ/mol,撞击感度(H 50)由13.0cm提升至23.5cm,摩擦感度由100%降至24%,表明采用静电自组装的GO涂层可以明显降低CL-20的感度。

稀土对20CrMnTi齿轮钢夹杂物和疲劳性能的影响

为深入探究稀土(La/Ce)对20CrMnTi齿轮钢中夹杂物和疲劳性能的影响,采取多种分析测试方法对20CrMnTi和加入0.0027%稀土处理后的20CrMnTi-RE齿轮钢中的夹杂物进行分析和表征,并进行超高周疲劳试验,对比分析疲劳性能变化。结果表明,稀土可与齿轮钢中的O反应,形成稀土氧化物,并与其他CaS、MgAl_(2)O_(4)等夹杂物复合共生,成为TiN的形核核心,由CaS-MgAl_(2)O_(4)-(MnS)-TiN的复合相转变为CaS-MgAl_(2)O_(4)-(MnS)-RE_(2)O_(3)^(-)TiN复合相。加入稀土后,20CrMnTi钢中夹杂物数量显著降低,尺寸>30μm的夹杂物基本消失。此外,稀土改善了齿轮钢的抗疲劳性能,在10~7周次,50%的失效概率条件下,加稀土的齿轮钢的疲劳极限比未加稀土的齿轮钢高26.6MPa,具有更优的抗疲劳性能。

20CrMnTi齿轮开裂失效分析

20CrMnTi齿轮经过真空渗碳及高压气淬低温回火热处理后,在磨齿工序发现齿轮开裂。通过化学成分分析、硬度测试、金相组织观察和断口形貌分析等方法对20CrMnTi齿轮开裂原因进行分析,结果表明齿坯存在过烧缺陷是导致齿轮开裂的根本原因。

20CrMnTi钢齿轮残余奥氏体异常分析及解决方案

采用金相显微镜和维氏硬度计对20CrMnTi钢齿轮发白部位进行金相组织观察和硬度测试,分析齿轮经真空低压渗碳热处理后产生表面局部发白现象的原因,并提出解决方案。结果表明发白部位存在大量残余奥氏体,齿面残余奥氏体深度范围为45~170μm,且齿面存在大尺寸碳化物。距表面0.05 mm处硬度只有505 HV_(1),远低于技术要求的660~750 HV_(1)。通过对设备及工艺过程检查,发现齿轮表面残余奥氏体超标是由乙炔泄漏进入转移通道内造成工件在淬火转移过程中表面二次渗碳导致的。

不同工况下20g钢及焊缝材料的棘轮-疲劳行为

对焦炭塔用20g钢和焊缝材料,分别在20、250、495℃下进行单轴拉伸实验和非对称应力循环实验。结果表明,两种材料的屈服强度随温度的升高而降低,焊缝材料的屈服强度和抗拉强度明显高于20g钢的。不同温度下,两种材料在非对称应力的加载下,均会产生棘轮行为,循环周次随平均应力和应力幅值的增大而缩短,棘轮应变速率越快,循环周次越短。在250℃下,由于动态应变时效作用,20g钢和焊缝材料呈现出循环硬化特性,只有在高应力水平下才会出现明显的棘轮行为,而在低应力水平下则表现出准安定状态。

压扭对20CrMnTi端面组织性能的影响研究

通过实验对20CrMnTi材料的高压扭转成形过程进行了研究,重点考察了试样的端面的组织分布和硬度的变化,分析了外界压力、扭转圈数2个重要的工艺参数对20CrMnTi材料组织和硬度的影响。实验结果表明:高压扭转能够有效地细化晶粒,改善材料组织,且随着外界压力的增大、扭转圈数的增多,晶粒细化越明显,显微硬度提高越显著。

20CrMnTi钢球化退火工艺优化

对比分析两种退火工艺下材料的组织和性能,获得最佳球化退火工艺参数。将试样随炉加热至715℃后以20℃/h速度升温至760℃保温7 h。随炉冷却至720℃保温5 h,再以20℃/h速度降至500℃,然后自然冷却,球化级别达到4级,碳化物75%为球状或点状,布氏硬度136 HBW,满足客户使用要求。还需优化材料的塑性、硬度及强度指标,优化保温时间和保温温度,以降低能耗,改善冷挤压效果。

20CrMnTi齿轮钢动态再结晶模型的研究

齿轮是机械传动系统的重要组成部分,20CrMnTi作为用途广泛的齿轮钢种,对棒材组织均匀性的要求越来越高。但是随着棒材尺寸增大,组织均匀性的控制难度进一步增加。为提高棒材组织均匀性,通过Gleeble热模拟实验,对齿轮钢20CrMnTi的奥氏体高温变形行为进行了研究,得到了变形温度为950~1150℃,应变速率为0.01~10 s^(-1),压缩应变0.7的真应力-真应变曲线。通过真应力-真应变曲线建立了该钢种的动态再结晶模型,模型包括动态再结晶临界应变模型、动态再结晶体积分数模型和动态再结晶晶粒尺寸模型。为进一步验证模型的准确性,采用阶梯试样进行热轧实验,得到轧后奥氏体晶粒尺寸。将轧制实验得到的奥氏体晶粒尺寸与20CrMnTi钢热-力耦合有限元模型中的再结晶模型计算得到晶粒尺寸进行对比,发现计算值与实验值良好吻合。证明该模型预测精度较高,可为20CrMnTi棒材轧制工艺优化提供相应的理论依据。

不同载荷对20CrMnTi-SnAgCu-Graphene复合材料性能的影响

研究采用放电等离子烧结的方式制备了20CrMnTi-SnAgCu-Graphene自润滑复合材料,为了探究不同工况下复合材料的性能,分别在10 N、15 N、20 N载荷条件下对试样进行摩擦磨损测试,然后比较各载荷下复合材料的摩擦学性能,最后对材料磨痕断面进行电子显微镜扫描,结合材料磨损断面形貌分析不同载荷对材料性能影响的机理。不同载荷通过影响材料表面润滑膜的形成状态影响复合材料的摩擦学性能。分析发现:将载荷从10 N增加到15 N,润滑膜逐渐增厚,摩擦系数随之降低;将载荷从15 N增加到20 N,材料润滑膜与摩擦系数趋于稳定。说明施加载荷是材料润滑膜形成与摩擦学性能的影响要素。

两相区冷速对齿轮钢20CrMnTi带状组织的影响

带状组织包括一次带状组织和二次带状组织,是20CrMnTi等亚共析钢常见的组织缺陷,使产品的力学性能显著降低。一次带状组织产生的根本原因是枝晶偏析,通过控制连铸水冷可以抑制该带状组织的产生。通过钢的模拟冷却试验,研究了齿轮钢20CrMnTi二次带状组织的变化规律,根据铁碳相图和亚共析钢的连续冷却曲线,提出了两相区(F+A)快冷可以避免二次带状组织(通常所称的带状组织)出现的理论。

铌对20CrMnTi钢渗碳过程中晶粒粗化行为的影响

通过模拟渗碳试验,研究了Nb对齿轮钢20Cr Mn Ti晶粒粗化行为的影响。结果表明,由于析出含Nb析出相,Nb能显著提高在模拟渗碳过程中的晶粒粗化温度。晶粒粗化温度由析出相的体积分数和析出相的尺寸决定。当模拟渗碳温度较低时,时间对析出相尺寸影响不明显;当渗碳温度较高时,延长时间析出相明显粗化。因此,对于Nb含量较低的试样,1 h和6 h模拟渗碳的晶粒粗化温度接近;而对于Nb含量较高的试样6 h模拟渗碳的晶粒粗化温度比1 h的低。

20CrMnTi钢的温热变形行为及其数学建模

利用热模拟试验研究了20CrMnTi钢在温度为1123～1 273 K,变形速率为0.01～20 s-1条件下的温热变形行为,并对其变化规律进行系统分析.以流动应力σ为目标函数,研究了主要热力参数对目标函数的影响.基于蠕变理论和统计分析建立了两种适用于20CrMnTi钢温热锻的流动应力数学模型,为20CrMnTi温热成形数值模拟和热力参数的合理控制提供了依据.

20CrMnTi齿轮钢热塑性的研究

在 Gleeble- 15 0 0热模拟试验机上进行拉伸试验 ,研究了 2 0 Cr Mn Ti齿轮钢的高温塑性及变形断裂机理。结果表明 ,2 0 Cr Mn Ti钢在熔点～ 135 0℃和 975～ 6 0 0℃温度区间塑性较差 ,135 0～ 10 0 0℃温度范围内塑性得到改善。晶界滑移是γ单相区低温域塑性恶化的主要原因 。