42CrMo无缝钢管水淬热处理工艺优化研究

用水作为淬火冷却介质,对42CrMo无缝钢管进行热处理后产生了裂纹。用光学显微镜对裂纹微观特征进行了研究,分析了裂纹产生原因,并提出了改进措施。结果表明,42CrMo钢管裂纹具备淬火裂纹特征,是在淬火过程中产生的;降低钢管淬火温度和淬火时间,利用余温自回火,解决了淬火裂纹;采用改进的工艺进行热处理,钢管平均晶粒度8.0级,且力学性能合格。

超声振动对42CrMo铸钢管道硬度和耐磨性的影响

为了探讨超声振动对42CrMo铸钢管道硬度和耐磨性的影响,分别在激励频率为0 kHz(无超声振动)、20 kHz和25 kHz的超声振动下制备检测试样。使用Rtec摩擦试验机,获得了不同载荷条件下平均摩擦系数和摩擦稳定系数的变化规律。采用超声波清洗机对摩擦后的试样进行处理,并采用电子天平进行测量,得出磨损质量的变化规律。将硬度研究与金相观察相结合,得出了超声波振动对试样微观组织和表面硬度的影响规律。通过电子探针显微镜分析微磨损形态,结合元素分布测试结果,解释了超声振动对试样材料耐磨性的影响机理。研究表明,将超声振动应用于管道铸造的工艺过程中,可以显著提高管道的硬度、耐磨性和摩擦稳定性,特别是当激励频率为20 kHz时,管材力学性能的提升效果更显著。

稀土La对42CrMo钢碳化物析出特征及摩擦学性能增强机理研究

使用真空熔炼技术制备了稀土42CrMo钢,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对材料微观组织、拉伸断口、磨损表面和亚表层进行了表征,研究了La对42CrMo钢碳化物析出特征及摩擦学性能增强机理.结果表明:La减小了晶界张力和界面能,降低了碳化物沉淀所需成核势垒,提供了形核点,使42CrMo钢具有更小的原奥氏体晶粒和碳化物,原奥氏体和碳化物尺寸减少约46.5%和19.4%.添加La后,42CrMo钢具有更优良的力学和摩擦磨损性能,屈服强度、抗拉强度和断后伸长率比普通钢提升了9.29%、9.48%和25.01%,磨损率降低了36.71%.稀土钢强塑性的提高得益于La对晶粒和碳化物的细化以及碳化物和基体界面柔韧性的提高.摩擦磨损性能的提升是由于碳化物和基体的柔性界面在摩擦磨损过程中起到协调变形作用,减少了微裂纹的形成和碳化物的剥离,使摩擦表面形成的自润滑膜更加致密、完整,不易破坏.此外,La减少了钢中夹杂物,也提高了稀土钢的塑性和摩擦磨损性能.

基于应力三轴度的铸态42CrMo钢高温拉伸断裂行为分析

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对不同缺口半径(0.5,1.0,2.0,4.0 mm)的铸态42CrMo钢缺口试样进行不同温度(1223,1273,1373 K)下的热拉伸试验,基于应力三轴度分析了其高温拉伸断裂行为。结果表明:较高拉伸温度下缺口试样的流变应力较小;随着缺口半径减小,缺口试样流变应力和峰值应力增加,断裂应变减小;当缺口半径为0.5,1.0 mm时,应力三轴度最大值向最小横截面圆心转移;当缺口半径为2.0,4.0 mm时,拉伸过程中最小横截面圆心处的应力三轴度始终最大;随着缺口半径增加,应力三轴度减小;温度由1223 K升至1373 K,试样断口组织平均晶粒尺寸增大;缺口半径由0.5 mm增加至4.0 mm,平均晶粒尺寸增大,微空洞且尺寸及面积分数增加。

雾化射流对42CrMo钢车削断屑性能影响的实验研究

金属加工过程中,切屑周期性断裂有利于切削过程的稳定进行,实现高质高效加工。雾化射流是一种重要的冷却方式,把压缩空气与切削液混合并断续喷射形成雾状。与切削液溢流冷却相比,雾化射流射出的小液滴渗透性更好,冷却介质能更准确地施加到刀具前刀面和切屑内表面位置。为了探究雾化射流对42CrMo钢车削断屑性能的影响,采用三种冷却方式(干切削、切削液溢流及雾化射流)和两种进给量(0.15mm/r, 0.18mm/r)进行车削实验,对切屑的宏观长度、卷曲半径、切削力和刀—屑接触长度进行观测。在相同的进给量下,采用雾化射流冷却方式可以获得更短的切屑宏观长度、更小的切屑卷曲半径、更小的切削力、更短的刀—屑接触长度以及更小的切屑内表面粗糙度。

超声喷丸工艺参数对42CrMo钢表面质量的影响

通过单因素试验法研究了超声喷丸工艺对42CrMo超高强度钢表面质量的影响,对42CrMo钢超声喷丸处理前后的表面粗糙度、表面硬度、截面显微硬度和微观组织进行了表征分析。结果表明,随着喷丸时间的延长,表面粗糙度和表面硬度逐渐增大直至稳定,稳定值分别为1.08μm和433.60 HV;超声振幅、弹丸直径的增加和喷丸距离的减小可以有效地提升试样的超声喷丸强度,在试样表面产生更加剧烈的塑性变形,虽然提高了表面粗糙度,但是获得了深度更大的硬化层和梯度结构晶粒细化层,分别为2.8 mm和40μm。

42CrMo钢长轴感应淬火裂纹原因分析

观察了感应淬火后42CrMo钢长轴开裂的微观组织、裂纹形貌并测试其化学成分和力学性能,分析了裂纹的形成原因。结果表明:裂纹沿轴向分布且仅存在于大直径区域的淬硬层,与心部相比,该区域晶粒异常粗大且部分晶界熔化,裂纹沿晶扩展,裂纹内存在氧化物,因此判断裂纹产生的主要原因是感应淬火工艺参数不当,导致在长轴直径增大区域的淬火加热温度过高,从而造成淬硬层发生过烧、晶界弱化甚至烧蚀,从而出现裂纹。相比小直径区域,大直径区域的淬硬层较厚、硬度偏低,也佐证了该论断。

夹杂物对42CrMo4钢塑性及韧性的影响分析

风电主轴材质42CrMo4钢内部夹杂物的存在导致大锻件热成形中易出现微裂纹等缺陷。针对不同种类的夹杂物进行研究,探究其在热成形中的损伤失效行为。对原铸态42CrMo4钢进行取样、抛磨、腐蚀后进行夹杂物形貌的SEM观察与EDS成分检测,并对基体损伤较大的夹杂物做纳米压痕实验以获得其真实的力学性能参数。结果表明:铸态42CrMo4钢室温下组织为铁素体和珠光体的共存组织,主要存在Al_(2)O_(3)、TiN、硅酸盐类夹杂物及少量的CaS类夹杂物。纳米压痕实验表征得到在相同载荷下TiN的残余压痕深度最小,说明其塑性变形最小,弹性回复能力最好,Al_(2)O_(3)次之;室温下基体弹性性能最差,其塑性变形最大。在夹杂物附近观察到了部分孔洞,表明夹杂物较基体硬度大,在成形过程中会破坏基体的连续性,形成裂纹等缺陷从而影响产品质量。

基于激光同轴送粉工艺的42CrMo材料成形工艺性能研究

42CrMo材料被广泛用于螺栓紧固件制造,材料恶劣服役工况常导致螺杆腐蚀、螺纹失效及螺杆断裂。采用激光同轴送粉工艺开展了42CrMo材料块体成形试验,基于单道成形试验参数优选、单层多道成形试验工艺性分析及块体成形试验性能测试,完成了42CrMo钢材料激光同轴送粉工艺验证及性能表征。分析表明,采用激光功率1800 W,扫描速度13.33 mm∕s,搭接率50%,可以实现42CrMo钢良好成形。组织分析发现,熔覆层组织致密,结合界面良好,呈典型的铁素体+珠光体组织;材料拉伸试验表明,激光成形42CrMo钢材料平均抗拉强度高达746 MPa,断口为典型韧性断口形貌。研究结果可为42CrMo钢激光大尺寸成形提供工艺借鉴。

42CrMo袜机行针盘离子注入改性研究

针对采用42CrMo材料制造的袜机行针盘在使用过程中磨损严重的问题,采用氮离子注入方法对其进行表面改性强化,结果表明:氮离子注入可以提高行针盘表面硬度,对维氏硬度HV与载荷F进行了非线性拟合,拟合函数为HV=-61.31ln(F)+443.71(F≤9.807 N);离子注入过程中产生的热量会导致行针盘温度升高,增加行针盘的变形量;行针盘表面沟壑得到改善,呈现较好的一致性。

承压用无缝钢管25CrMo4试制

文章介绍了包钢试制25CrMo4承压用无缝钢管的生产情况。生产实践表明,在包钢现有设备及工艺条件下,该产品的内外部质量良好、化学成分及各项性能指标均满足相关标准的要求。

42CrMo4大截面主轴锻件热处理工艺及性能研究

针对大尺寸42CrMo4主轴锻件常规调质后冲击功及断面收缩率不合,进行补充回火和亚温淬火试验。结果表明,随回火时间的延长和回火温度的提高,锻件强度降低、断面收缩率和冲击功均有提高,但冲击功仍不满足技术要求;而采用亚温淬火工艺后材料塑韧性显著提高,主轴锻件各项性能指标满足技术要求。

42CrMo与06Cr19Ni10异种钢焊接工艺研究

为了解决42CrMo和06Cr19Ni10异种钢焊接熔深不足的问题,进行异种钢焊接工艺研究。采用氩弧焊的焊接方法,焊接材料选择不锈钢焊材,并进行必要的焊前处理,焊接完成后对42CrMo与06Cr19Ni10异种钢焊接接头进行金相和硬度试验。结果表明:选用铬镍含量更高的不锈钢焊材,并对42CrMo母材进行焊前预热处理,可以获得熔合更好的焊接接头,焊缝区域硬度更加均匀。

34CrMo4气瓶用无缝钢管内表面缺陷分析及预防措施

34CrMo4气瓶用无缝钢管内表面存在"鼓泡"缺陷,对其化学成分、缺陷形成机理、生产过程等进行了分析。结果显示,缺陷是由于生产厂在钢坯尾端进行了局部加热所致,通过改进措施,有效地消除了该类缺陷的产生,提升和稳定了34CrMo4气瓶用无缝钢管成材率。

热处理工艺对42CrMo厚壁钢管淬火裂纹的影响

采用不同的热处理工艺参数对42CrMo厚壁无缝钢管进行了水淬和回火处理,研究了不同的淬火工艺参数对钢管表面裂纹的影响,并对裂纹产生的原因进行了分析。结果表明:42CrMo无缝钢管裂纹产生与淬火工艺有直接关系。改变淬火工艺参数、提高钢管淬火后的温度或利用余温自回火降低应力,都能够有效避免淬火裂纹的产生。

曲轴用42CrMo钢激光重熔数值模拟与试验验证

为探究曲轴用42CrMo钢在激光重熔处理过程中熔池流动和形貌演变规律,建立高度拟合原始形貌的二维仿真模型,利用有限元法对不同激光功率下试样表面进行仿真分析,并结合试验对比分析表面粗糙度和显微硬度变化规律。结果表明,利用熔池流动模型可良好预测42CrMo钢表面熔池流动和表面微起伏变化;熔池内部流速呈现先增大后减小趋势,通过调控激光功率可在实现表面重熔的同时提升试样表面质量;经激光重熔处理后42CrMo钢表面硬度显著提升,达到曲轴工况需求;仿真模型对表面粗糙度和熔池深度预测结果与试验结果基本吻合。

衡阳华菱钢管有限公司42CrMo石油机械加工用管成功实现批量生产

2015年3月30日，衡阳华菱钢管有限公司（简称华菱衡钢）一批300多吨的Ф177mm×22mm等规格的42CrMo石油机械加工用管顺利入库，标志着该公司42CrMo石油机械加工用管成功实现批量生产。42CrMo石油机型加工用管是现有含碳量最高的石油机械加工用管牌号，产生淬火裂纹的倾向较其他钢种更大。为保证42CrMo石油机械加工用管的首次批量生产顺利，华菱衡钢技术中心和相关生产分厂制定了详细的生产方案以及突发问题的应对方案，并对淬火时的加热温度和入水温度等核心工艺参数进行详细规范，确保生产顺利稳定。经检验，批量生产的42CrMo石油机械加工用管外观质量好、全部无淬火裂纹，且理化性能指标完全符合相关标准及用户技术要求。

二次回火对42CrMo4M钢组织性能的影响

借助光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等研究了二次回火温度对42CrMo4M钢显微组织、力学性能和残余应力的影响。结果表明:二次回火后,42CrMo4M钢中马氏体板条进一步发生回复和再结晶,位错密度显著降低;长条状碳化物逐渐球化和粗化,转变为颗粒状形貌;随二次回火温度的升高,42CrMo4M钢的屈服强度和抗拉强度呈先上升后大幅下降的趋势,而塑韧性则变化较小。660℃二次回火后,42CrMo4M钢-20℃冲击吸收能量由调质处理后的111 J略微增加至120 J,增幅仅为9 J;此外,随着二次回火温度的升高,42CrMo4M钢中残余应力大致呈先下降后上升的趋势。640℃二次回火后,42CrMo4M钢中残余应力最低,为111.7 MPa,较调质处理后的152.5 MPa,降低了约26.75%。

中碳合金钢42CrMo的ECAP工艺参数模拟及试验研究

高端滚动轴承在服役过程中存在的尺寸稳定性差和滚动疲劳寿命低等问题,严重制约着我国高端装备制造业的发展水平。因此,急需开发具有高强韧性、耐磨、耐疲劳特性的轴承钢。中碳轴承钢作为超高速高精密滚动轴承极具潜力的轴承钢材料,对不同工艺条件下的中碳合金钢ECAP(equal channel angular pressing)工艺参数开展研究,分析了ECAP过程对42CrMo钢的挤压载荷、等效应变、等效应力及温度场数值变化和分布规律。研究结果表明,适当提高挤压初始温度和挤压速度,均可以有效降低挤压载荷和等效应力;加大挤压速度可以明显提升试件挤出温度,但不利于试件ECAP过程形变的均匀性;减小摩擦系数可以显著降低挤压载荷,有助于提高晶粒细化的均匀程度。综合考虑,选定挤压温度950℃,挤压速度10 mm/s、摩擦系数0.03条件下设计试验,可以有效提高ECAP细化晶粒的能力,同时为试件进行下一步热处理提供良好初始条件。以上试验研究是对中碳钢细晶强化的全新探索,可以为其他性能相近的金属材料开展ECAP研究提供技术参考。

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。