40Cr钢转动轴齿轮磨损原因

某40Cr钢转动轴在转动测试约35 h后,转动轴齿轮出现磨损现象。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜分析、金相检验、硬度测试等方法分析了齿轮磨损的原因。结果表明:该转动轴齿轮与齿轮轴套的热处理工艺控制不当,导致齿顶表层晶粒偏大;与该转动轴齿轮匹配的齿轮轴套硬度偏高,使转动轴齿轮发生变形以及齿顶表层材料缺失,缺失的材料形成磨粒磨损,最终导致该转动轴齿轮齿牙缓慢剥落。

40Cr钢热变形行为及热加工图

为研究40Cr钢的热变形行为和热加工性能,在Gleeble1500型热模拟试验机上对40Cr钢进行了不同参数下的等温热压缩试验,建立了包含再结晶特征的40Cr钢高温流变应力模型,并绘制了其热加工图。结果表明,所建立的流动应力模型能够很好地预测40Cr钢不同热变形条件下的应力-应变曲线。观察了不同变形条件下热压缩试样的微观组织,发现失稳区域为不完全动态再结晶的“项链”组织,非失稳区域中耗散值较小区域和较大区域分别为平均晶粒尺寸为128.2和20.4μm的动态再结晶组织,验证了热加工图的可靠性。结合微观组织观察和热加工图分析,可以确定40Cr钢的最佳热加工区域为温度1050~1150℃、应变速率1~10 s^(-1)。

40Cr钢热变形行为研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度900~1200℃和应变速率0.01~10 s-1范围内,对40Cr钢试样进行压缩实验。研究了40Cr钢真应力-应变曲线特征,建立了峰值应力、应变速率和变形温度间的本构方程,并确定了40Cr钢热变形激活能为310.625 kJ/mol。研究结果显示:40Cr钢热变形时的流变软化机制为动态回复和动态再结晶;随着变形温度增加和应变速率减小,流变应力减小;试样的变形温度越高,应变速率越低,显微组织中的动态再结晶越完全,并且动态再结晶晶粒越容易长大。

亚温淬火对40Cr钢渗氮层组织与性能的影响

对40Cr钢分别进行亚温处理(亚温淬火+高温回火)和常规调质预处理,研究不同热处理工艺对40Cr钢的显微组织、渗氮层厚度、表面硬度和硬度分布及渗氮后整体冲击韧性的影响。结果表明,与调质预处理相比,亚温处理后40Cr钢的渗氮层厚度增加,硬度分布更加平缓。亚温处理试样渗氮后的冲击功是调质预处理试样的2.37倍以上,表明亚温处理作为渗氮预处理可显著提高40Cr钢渗氮件的冲击韧性。

40Cr钢油缸断裂原因

采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、扫描电镜和能谱分析、显微硬度测试等方法分析了40Cr钢油缸断裂的原因。结果表明:油缸断裂主要与硫元素含量超标、硫化物聚集、表面凹坑缺陷及热处理不均匀有关;硫元素易产生“热脆”,聚集的条状夹杂物破坏了基体的连续性,使油缸产生微裂纹,在表面凹坑处产生应力集中,热处理不均匀使组织产生内应力,萌生的裂纹及表面凹坑在以上因素的作用下不断扩展,最终导致油缸断裂。

40Cr钢承重连接杆开裂原因

在对经调质处理的40Cr钢承重连接杆进行精加工时,发现其外表面发生横向开裂。采用宏观观察、化学成分分析、气体分析、金相检验及硬度测试等方法分析了该连接杆开裂的原因。结果表明:该连接杆开裂的原因是热处理工艺不当,导致组织未被淬透;在零件内槽变形处的加工精度不足,产生了应力集中,导致弧形裂纹延伸至表面。采用调整淬火工艺参数、将冷却介质改为水基淬火液、优化工件车削精度、将过渡区域改为圆角等方法可以提高产品的合格率。

退火和调质处理的40Cr钢的性能研究

对尺寸为Ф15 mm×20 mm的40Cr钢试样分别进行了840℃保温40 min炉冷退火、840℃保温50 min水淬和油淬以及淬火后540℃回火40 min空冷。检测了交货态棒材和热处理后试样的显微组织和硬度。采用JMatPro软件对40Cr钢的奥氏体化、马氏体转变和CCT曲线及淬火和回火过程进行了模拟。结果表明:交货态40Cr钢棒材的表面硬度为61 HRA;840℃退火后试样的硬度为49 HRA,组织为铁素体和珠光体;840℃水淬后试样的硬度为73 HRA,油淬后为71 HRA,组织均为板条马氏体;水淬和油淬随后540℃回火后试样的硬度均为66 HRA,组织主要为回火索氏体。

40Cr钢少无畸变热处理技术研究

工件的淬火变形问题是当今热处理行业乃至机械制造行业的重大难题。如何减少热处理变形和提高使用寿命仍是热处理工作者的一项重要研究课题。通过对40Cr钢的合金化、相变特点及组织形态的分析,探讨了40Cr钢等温淬火工艺制定及生产中的实际应用。结果表明:在目前的热处理工艺条件下,采用下贝体等温淬火工艺是最佳选择。

稀土元素对40Cr钢渗铝层组织性能的影响研究

研究了稀土含量对40Cr钢渗铝过程中催渗效果的影响,表明渗剂中添加稀土的最佳含量为4%,结合成分检测结果,提出了稀土催渗的渗铝模型。进一步研究发现,与渗铝层相比,稀土催渗渗铝层更为致密,过渡区与基体结合紧密,且显微硬度提高2倍左右,并对其机理进行了研究分析。

影响40Cr钢切削力的主要因素研究

采用3种不同材料的硬质合金刀具,通过改变切削用量三要素的方法,在CA6140A车床上对40Cr钢进行干切削,分别得到了切削用量三要素对试验结果的影响程度和3种刀具干车削40Cr钢的切削力经验公式,利用基于有限元的工艺仿真软件Deform-3D对40Cr钢的干切削过程进行了模拟仿真,并将仿真结果和经验公式值分别与试验结果数据进行了对比.结果表明:背吃刀量对切削力的影响最大,其次是进给量和切削速度;YG8可转位车刀对40Cr钢的切削性能优于YW2和YT15可转位车刀;切削力经验公式更适于对40Cr钢切削力的预测,为进一步优化40Cr钢的切削工艺提供了一定依据.

激光淬火工艺参数对40Cr钢淬硬层深的影响

用 5kWCWCO2 激光器对 40Cr钢进行了激光淬火试验 ,探讨激光工艺参数对淬硬层深的影响。结果表明 ,激光功率增大、扫描速度降低、激光束重叠尺寸增大 ,则淬硬层深增大 ,且扫描速度比激光功率的影响更大。40Cr钢在功率 10 0 0～ 12 0 0W ,扫描速度 15～ 30mm/s,激光束重叠尺寸 1.0～ 1.5mm的工艺条件下淬火 ,可获得不小于 0 .

40Cr钢的冲击疲劳性能及疲劳断口分析

采用超声疲劳试验法研究40Cr钢在105～1010周次,受到冲击前后的疲劳性能,用扫描电镜分析疲劳断口形貌特征。结果表明,40Cr钢的S-N曲线始终保持下降趋势,随着疲劳循环数的增加,循环应力的变化幅度减小;受冲击后,在105～1010周次循环范围内,40Cr钢的疲劳寿命下降的趋势明显加快。在280MPa的应力下,40Cr钢未受冲击时的疲劳寿命为28.359×106周次,而受冲击后的疲劳寿命骤降到18.653×106周次,两者存在明显差距。40Cr钢受冲击前后的断口形貌无明显差异,受冲击后试样的疲劳裂纹在两侧的扩展速度更快,瞬断区面积偏大较为明显,从扩展区断口显微形貌观察到明显的疲劳辉纹。

表面纳米化40Cr钢的组织特征

采用超音速微粒轰击方法对40Cr调质钢进行了表面纳米化处理。X射线衍射、透射电子显微镜和纳米压痕试验结果表明,表面纳米化层深达20μm,平均纳米压痕硬度比纳米化前提高2倍以上,达到8.0GPa。在表面纳米化试样表面至250μm的区域内存在残余压应力,最大残余压应力位于表面纳米化层与过渡区的分界线附近。

40Cr钢光纤激光淬火强化效果与残余应力

为提高40Cr钢的耐磨性和疲劳性能,利用YLS-4000型光纤激光器对40Cr钢表面进行淬火强化。利用扫描电镜、显微硬度计等对淬硬层组织和硬度进行了分析,采用X-350A型应力测定仪对淬硬层的残余应力和残留奥氏体进行了测试。结果表明:40Cr钢表面激光淬硬层主要由板条状马氏体组成,马氏体的体积分数在95%以上,马氏体晶粒较基体组织有明显细化;淬硬表层的平均显微硬度(710.5 HV)显著高于基体(235.5 HV),随着到表面距离的增加硬度值逐渐降低至基体硬度;淬硬层表面产生较大的残余压应力,压应力值高达230 MPa以上。

40Cr钢表面纳米化组织与性能的研究

采用超音速微粒轰击技术(SFPB)对40Cr调质钢进行表面纳米晶结构层的制备,利用TEM、XRD、GX-71型金相显微镜和TUKON2100显微/维氏硬度计等对表面纳米层的组织结构、硬度以及耐磨性进行了分析研究。结果表明:经过SFPB表面处理后,40Cr调质钢表面晶粒细化,形成了随机取向的铁素体和渗碳体纳米晶粒构成,晶粒尺寸达到10nm,纳米层厚度为40μm。纳米晶粒尺寸随着距表面距离的增加而增大,纳米化主要是位错运动的结果。经SFPB处理后,表层的显微硬度提高到526HV,且随着深度的增加,硬度迅速降低,表面的耐磨性也明显提高。

40Cr钢表面渗氮及制备CrN涂层在重载低速下的摩擦学性能

目的提高40Cr齿轮在重载低速下的摩擦学性能。方法采用离子渗氮和电弧离子蒸发镀(AED)技术在40Cr钢基体上制备了渗氮层和Cr N涂层。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和往复式摩擦磨损试验机,研究了经两种表面处理后40Cr钢的物相组成、形貌和摩擦学性能。结果渗氮样品表面化合物层厚度约10μm,硬度约为558HV。Cr N涂层表面厚度约为4μm,涂层硬度约为1341HV。在60 N载荷的条件下,渗氮处理后40Cr钢的磨损率为104.17×10-6 mm3/(N·m),其磨损机理主要为轻微的粘着磨损和磨粒磨损;制备Cr N涂层后40Cr钢的磨损率为17.36×10-6 mm3/(N·m),其磨损机理主要为轻微的磨粒磨损。结论在20~60 N法向载荷下,制备Cr N涂层后,40Cr钢均表现出最优异的耐磨减摩性能。

40Cr钢的塑性流动应力特征及本构关系

为了研究高速冷滚打过程中工件材料40Cr钢的动态力学特性,利用分离式Hopkinson压杆试验装置对40Cr钢进行了压缩试验,获得40Cr钢在不同应变率(600～5 000 s-1)和不同温度(20～400℃)条件下的应力-应变情况。试验结果表明:40Cr钢对应变率呈现出一定的敏感性和应变率强化效应,塑性变形过程中产生的绝热升温对材料具有热软化作用。基于位错动力学理论,通过试验数据,建立了40Cr钢的动态本构模型。模型计算结果和试验结果对比表明:该模型可以较好地预测40Cr钢在不同应变率和温度条件下的塑性流动应力。

TiAl合金与40Cr钢的真空钎焊研究

采用Ag-Cu-Ti钎料进行了TiAl合金与40Cr钢的真空钎焊连接,用拉伸试验对接头的连接强度进行检验,采用扫描电镜、电子探针和X-射线衍射分析等手段对接头断口的形貌、界面原子扩散、界面反应及界面产物进行了分析。研究结果表明,采用Ag-Cu-Ti钎料时得到的焊缝具有很高的强度(426MPa),是因为钎料和TiAl母材中的Ag,Cu,Ti原子发生了互扩散,而且在钎料与母材的界面发生了界面反应,形成了AlCu_2Ti相,实现了冶金上的结合。

40Cr钢表面纳米化对气体渗氮行为的影响

采用超音速微粒轰击技术对40Cr钢经调质处理后进行单面表面纳米化,使其表面形成晶粒尺寸约10nm的纳米晶层,然后对试样进行不同温度和时间的低温气体渗氮。利用金相法,硬度法和X射线衍射法对试样两面的渗氮层进行分析对比。结果表明:纳米层表面形成氮化物的温度可降至300℃左右,而在450℃时,原始粗晶面气体渗氮才形成连续的氮化物层。主要原因是表面纳米化后大量的晶界为氮原子的扩散提供了通道,同时,晶界和晶内存在的缺陷也可降低氮化物形成的氮势门槛值。

亚温淬火对40Cr钢组织与力学性能的影响

对40Cr钢进行了三种不同淬火温度的调质处理,进行了试样硬度测定和拉伸试验。通过金相显微组织分析了不同淬火温度对试样力学性能影响。结果表明,经830℃亚温淬火处理的试样的综合力学性能最优,其显微组织中回火索氏体较其它试样细小均匀。这主要是采用临界淬火温度加热后奥氏体晶粒细化造成的。