34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒长大模型验证与应用

通过热处理试验并采用金相法分析研究了加热温度和保温时间对34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒长大行为的影响。结果表明,加热温度对34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒尺寸的影响尤为显著,随加热温度(900~1200℃)的升高,晶粒尺寸逐步增大。在初始晶粒尺寸情况下,900℃保温30 min(12.1μm)和950℃保温10 min(15.1μm)都与原始晶粒尺寸级别相差不大,1050℃保温30 min(37.8μm)时,晶粒尺寸达到原始晶粒尺寸的3.35倍,得到34CrNi3MoV钢晶粒长大的激活能Q=176.6 kJ/mol。随保温时间的延长,加热温度对奥氏体晶粒尺寸的影响越来越弱。950℃保温时,晶粒长大的临界保温时间大约为90 min左右。1050℃保温时,其临界保温时间大约为30 min。加热温度越高,达到临界保温时间后,晶粒长大就越缓慢。加热温度为850~950℃,保温时间60~180 min,可使34CrNi3MoV钢平均晶粒尺寸控制在22.5~44.9μm(国标8.0~6.0级)而满足要求。

34CrNi3MoV钢的混晶及消除措施

应用Quanta 400型环境扫描电镜等方法对34CrNi3MoV钢大锻件在热处理过程中产生混晶的原因进行了研究和分析。结果表明,混晶是由于组织遗传造成的,采用完全退火工艺取代调质处理前的正火工艺,使不平衡组织转变为平衡组织,可以隔断组织遗传,消除混晶。

34CrNi3MoV钢组织细化工艺的研究

均质化退火、完全退火,对减轻34CrNi3MoV钢的带状组织、消除混晶具有理论意义和实用价值。应用OLS4000激光扫描共聚焦显微镜、JEM-2100高分辨电子显微镜对34CrNi3MoV钢组织结构进行观察。利用α′γ循环相变的过程对34CrNi3MoV钢在800,900℃分别进行3次细化晶粒的正火,统计各个温度、各个正火次数下的晶粒直径分布情况。结果表明,800℃下随着正火次数的增多,晶粒细化效果明显;而在900℃下却没有这样的细化趋势。经过调质处理的预备热处理+一次正火后的试样与原始管坯试样的力学特性相比,低温韧性大大提高。

34CrNi3MoV钢传动主轴调质开裂分析

34CrNi3MoV钢传动主轴经调质处理后在半精车工序检测出外圆面存在纵向淬火裂纹。对裂纹源附近的化学成分、硬度梯度、显微组织以及淬火介质进行检测,并分析裂纹面宏观形貌特征,针对裂纹面的横截面进行金相显微镜、SEM和EDS表征。结果表明,传动主轴中C和Ni元素含量超出标准范围上限,致使调质工艺参数不当,但传动主轴调质处理前存在微裂纹是导致开裂失效的主要因素。

34CrNi3MoV钢的热变形行为

为分析34CrNi3MoV钢的热变形行为,采用Gleeble-1500热模拟试验机进行等温热压缩试验,设置变形温度为800~1200℃、应变速率为0.01~10 s^(-1),获得相应的流变应力曲线。分析了流变应力对变形参数的敏感性,计算了不同应变量下材料参数α、n、Q和A的值,并利用五阶多项式拟合了各材料参数与应变量的对应关系。采用应变补偿的Arrhenius模型对34CrNi3MoV钢的高温流动应力本构方程进行回归。结果表明:34CrNi3MoV钢在变形温度为1000~1200℃、应变速率为0.01~1 s^(-1)时出现较为明显的动态再结晶曲线特征,并随着应变速率的降低和变形温度的升高,峰值应力越明显。本构方程预测的流动应力与试验结果的吻合度较好,在整个试验范围内的平均相对误差Rav仅为5.52%,表明所构建的模型是可靠的。

34CrNi3MoV钢箱体热处理工艺优化

对34CrNi3MoV钢箱体的热处理工艺和性能进行了分析对比。结果表明,预备热处理采用两次正火工艺,可均匀组织,细化晶粒,切断组织遗传,去氢防止白点,预备热处理后34CrNi3MoV钢的组织为铁素体基体上弥散分布粒状或球状碳化物,为调质处理实现组织准备。淬火温度的选择主要考虑横向冲击性能,当回火温度设定为605℃,淬火温度设定为850~870℃时,横向冲击性能较佳。34CrNi3MoV钢进行调质处理时,随着回火温度的变化,组织及性能变化比较显著。当淬火温度为860℃,回火温度为605℃时,硬度、室温拉伸和冲击性能均满足要求,综合性能最佳。