离子氮铝共渗方法及对42CrMo钢组织性能的影响

目的研发离子氮铝共渗试验方法,达到不影响42CrMo钢基体组织性能前提下,显著提高试样表面硬度和耐磨性效果。方法采用电解法在42CrMo钢表面沉积氢氧化铝膜,再在520℃/4 h工艺下进行离子氮铝共渗处理,并在相同工艺参数条件与传统离子渗氮进行对比。用光学显微镜、维氏显微硬度计、摩擦磨损测试机、X射线衍射仪及SEM对截面显微组织、截面硬度、耐磨性及物相等进行了测试和分析。结果获得了离子氮铝共渗试验方法,在520℃/4h相同工艺参数下,离子氮铝共渗形成的化合物层和有效硬化层厚度比常规离子渗氮显著增加,其中,化合物层厚度由17.24μm增加到52.13μm,有效扩散层从175μm增加到1050μm,相当于等离子处理效率提升6倍;同时,渗层形成了AlN及FexAl强化相,大幅度提高了渗层的硬度及耐磨性能。表面硬度由750HV0.025提高到1250HV0.025,摩擦因数由常规离子渗氮0.52下降到0.29,磨损率由常规离子渗氮3.22×10^(-5)g/(m·N)下降到1.21×10^(-5)g/(m·N),磨痕明显减轻。结论采用电解硝酸铝生成氢氧化铝沉淀附着在工件表面作为预处理,获得了离子氮铝共渗试验方法,与常规离子渗氮相比,离子氮铝共渗形成了多层次渗层结构,大幅度提高常规离子处理效率、表面硬度及耐磨性。

基于42CrMo环件短流程离心铸造工艺数值模拟研究

针对42CrMo合金钢的离心铸造工艺进行数值模拟研究,以短流程生产工艺为基础,对铸坯出模前和出模后的情况建立模型,利用Pro CAST数值模拟软件,针对不同浇注温度和出模温度进行温度场和应力场研究。通过分析得到,浇注温度过高会造成充型不均,出模前铸件应力随出模温度的升高而增加,出模后铸件应力值低于出模前。铸造最佳工艺参数：浇注温度为1 520℃,出模温度为1 000℃~1 520℃.

下压速率对42CrMo钢动态再结晶的影响规律

在热成形过程中,42CrMo钢易于发生动态回复和动态再结晶,动态再结晶对材料的微观组织有极其重要的影响。本文建立了热-力-微观组织耦合的有限元模型,并着重分析了下压速率对42CrMo钢的动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸演变的影响规律。结果表明:下压速率会显著影响42CrMo钢的动态再结晶过程。

铸态42CrMo钢热变形及正火过程中微织构演化

在Gleeble-3500热力模拟机上对铸态42Cr Mo中碳低合金钢进行热压缩实验,利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)以及电子背散射衍射(EBSD)技术分析热变形和880℃/2 h正火后的组织与微织构。实验结果表明:变形条件为1000℃/0.1 s-1时,在形变带和三叉晶界处新生再结晶晶粒,平均晶粒直径小;沿着<001>//ND分布旋转立方织构和立方织构;880℃/2 h正火过程中晶粒发生长大,晶粒内弥散分布碳化物颗粒,主要发生回复和静态再结晶,织构类型为立方织构和高斯织构。在1100℃/0.1 s-1条件下,晶粒尺寸较大,组织均匀,再结晶充分,大角度晶界占三分之二;织构组态为{001}<110>织构和沿着ξ-取向线的{110}<112>织构;正火后碳化物含量增加,珠光体片层间距减小,组织演变机制为高温回复与亚动态再结晶,织构类型表现为{110}<112>取向密度减小,旋转立方织构取向密度增大。

预氧化对离子渗氮的影响

通过直接向离子渗氮炉通入空气的方法,首次研究预氧化对42Cr Mo钢离子渗氮的作用。采用金相显微镜、显微硬度计、XRD研究了渗氮层厚度和渗氮层物相。结果表明,预氧化对离子渗氮具有明显的催渗作用,在300℃预氧化30 min后进行离子渗氮(500℃×4 h),化合物层厚度达到15μm,是不经预氧化处理的传统离子渗氮化合物层厚度的2倍以上;有效扩散层厚度达到最大值570μm,明显高于传统离子渗氮的有效扩散层厚度。

铸态42CrMo钢的高温塑性变形特性

利用Gleeble 1500D热模拟试验机,在应变速率为0.01~10 s-1、变形温度为1000~1150℃、变形量为60%的条件下对铸态42Cr Mo钢的高温塑性变形特性进行了研究。结果表明,材料的流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;试验钢的峰值应力激活能Q=325.63 k J/mol,稳态应力激活能Q=271.84 k J/mol;变形过程中动态再结晶晶粒平均尺寸随温度的增大而增大,随应变速率的增大而减小,其自然对数与Zener-Hollomon参数的自然对数成线性关系。

42CrMo钢曲轴电磁感应加热过程奥氏体化

根据高精度差分膨胀仪测量的42Cr Mo钢不同加热速度下奥氏体化膨胀量,获得了奥氏体化过程相关的动力学信息,并利用基于JMAK方程的扩展解析动力学方法拟合了考虑加热速度影响的42Cr Mo钢奥氏体化过程动力学模型。拟合结果与实验结果吻合很好;等速加热时,奥氏体化时间与加热速度满足双对数线性关系。利用扩展动力学解析模型和叠加原理,预测了某曲轴42Cr Mo钢加热速度连续变化的电磁感应加热过程中的奥氏体化过程,为后续淬火过程预测提供了组织准备,为加热速度连续变化的加热过程奥氏体化提供了一种预测方法。

42CrMo钢大直径长轴件的淬火冷却工艺

针对大尺寸42Cr Mo钢轴类件的淬火冷却存在油淬性能低于要求,水淬易产生开裂的问题,本研究将水-空交替控时淬火冷却技术和配套的设备,成功应用于直径510 mm、长度9500 mm的42Cr Mo钢轴类件的淬火冷却。结果表明,采用水-空交替控时淬火冷却工艺与设备处理工件的硬化层深度达30 mm,近表面基本上为马氏体组织,并且表面硬度偏差为±1.4 HRC,零件均匀性得到提高。

42CrMo钢轧制工艺优化

针对某轧钢厂生产的Φ100 mm以下规格42Cr Mo钢热轧态硬度超标现象,研究了常规轧制工艺和控轧控冷工艺,分析了不同工艺参数对42Cr Mo钢金相组织与硬度的影响。通过优化工艺参数,将终轧温度控制在830~850℃,轧后保温罩冷却速率控制在0.1~0.2℃·s-1,出保温罩温度控制在400~500℃。结果表明:采用常规轧制工艺,42Cr Mo钢的硬度值普遍在290~330 HBW之间,金相组织主要为贝氏体;采用控轧控冷工艺,42Cr Mo钢的硬度值可控制在220~260 HBW之间,金相组织为铁素体与珠光体;通过优化在线轧制工艺参数,42Cr Mo钢热轧态硬度满足了标准要求,降低了生产成本,提高了钢材的市场竞争力。