回火工艺对42CrMo4合金钢组织和性能的影响

对42CrMo4合金钢进行淬火和回火热处理,研究回火温度对42CrMo4合金钢组织和力学性能的影响。结果表明:淬火后42CrMo4合金钢的组织主要为板条状马氏体、少量的针叶状马氏体和残余奥氏体;相较于原材料,硬度、屈服强度和抗拉强度分别提升137%、165%和148%,伸长率降低11.5%。随着回火温度的升高,组织中马氏体和残余奥氏体逐渐分解,渗碳体和粒状合金碳化物析出;硬度、屈服强度和抗拉强度逐渐减小,伸长率增大。

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。

42CrMo合金钢耐磨粒磨损性能研究

研究了42CrMo合金钢的磨粒磨损行为与机制;探讨了载荷、速度等参数对其磨损性能的影响规律。研究结果表明:42CrMo的磨损量随着载荷的增加而增大,且载荷超过50N后,磨损曲线出现明显的拐点,表明磨损失重随载荷的加大而增加的趋势有所减缓;随着速度的提高磨损量呈增加趋势,尤其在高载荷的条件下该趋势更为明显。42CrMo的主要磨损机理是微观切削和多次塑变磨损,且在重载高速时,还伴有微观断裂磨损现象。

循环氢压机42CrMo合金钢活塞杆腐蚀失效剖析

通过对石蜡加氢装置3号循环氢压机42CrMo合金钢活塞杆腐蚀产物进行物理测试,考察了腐蚀原因。结果表明,石蜡加氢装置3号循环氢压机活塞杆腐蚀的原因是氢气介质冲击腐蚀与硫化氢介质的腐蚀联合作用所致。即活塞杆在氢气介质中高速运转时,由于旋转力矩形态的不断变化产生湍流作用,使镀铬层表面形成强烈的冲击腐蚀,导致Cr镀层及Cr的氧化层腐蚀剥落。42CrMo合金钢活塞杆裸露处与S2-反应生成FeS,引起硫化氢腐蚀。活塞杆表面腐蚀产物主要由Fe-Cr相、FeCrO,FeO的铁、铬氧化合物和FeS的铁的硫化物等组成。

42CrMo合金钢棒材硬度及显微组织控制

针对42CrMo合金钢棒材轧后硬度过大的问题,采用Gleeble热模拟试验机研究了42CrMo合金钢冷却时的组织转变规律,并对比了常规轧制和低温轧制后42CrMo合金钢的硬度与显微组织。结果表明:冷却速率达到0.3℃·s^(-1)以上时,42CrMo合金钢中开始出现贝氏体相变;当冷却速率为1.0~10.0℃·s^(-1)时,只发生贝氏体和马氏体转变。采用常规轧制工艺,42CrMo合金钢的硬度在300~320 HBW之间,显微组织主要为铁素体+珠光体+贝氏体;采用低温轧制工艺,将终轧温度控制在800℃, 42CrMo合金钢的硬度可降到240 HBW,显微组织主要为铁素体+珠光体。

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。

环境载荷下42CrMo合金钢蠕变特性研究

开展了不同温度、应力状态及水平等环境载荷条件下俯仰轴用42CrMo合金钢的蠕变实验和力学性能测试。结果表明:42CrMo合金钢在环境载荷下发生了典型的双阶段蠕变(初始蠕变阶段和稳态蠕变阶段),随应力水平和温度的增加,总蠕变量和稳态蠕变速率均增大。然而,拉压应力状态对其蠕变行为影响不显著。通过计算得到环境温度40~60℃范围内42CrMo合金钢的蠕变应力指数n≈5,表明蠕变机制以位错滑移机制为主,且其表观激活能随应力增加而降低。此外,在环境载荷条件下,合金钢蠕变前后的抗拉强度和屈服强度变化不显著,而随温度和应力水平的增加,合金钢蠕变后的伸长率有降低的趋势。

42CrMo合金钢齿轮的焊接

对42CrMo合金钢的焊接性进行研究分析,按碳当量计算出预热温度,合理制定了焊接工艺,有效防止了焊接裂纹的产生。

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。

JMatPro在42CrMo4钢热处理工艺设计中的应用

利用JMatpro计算软件对42CrMo4合金钢链板热处理工艺进行了研究。通过JMatpro计算可知,42CrMo4合金钢奥氏体临界转变温度Ac_(1)为724℃、Ac_(3)为770℃,随着加热速度的增加,合金的相变温度均提高,奥氏体均匀化温度也提高,奥氏体均匀化时间减少。根据42CrMo4合金钢TTT曲线和CCT曲线等,42CrMo4合金钢链板的热处理工艺为860℃淬火保温40 min、350℃回火保温120 min。热处理后其硬度为47~48 HRC,组织为均匀细致的回火屈氏体,满足设计要求。

42CrMo4风机主轴的生产试制

42CrMo4风机主轴对力学性能及超声检测要求严格。根据技术要求,制定试制方案,并严格按生产试制路线、措施及工艺进行生产。经过试制检验,力学性能及其它指标均满足技术要求。

超声喷丸强化对连杆用42CrMo4钢疲劳性能的影响

为了提高某型柴油机连杆用42CrMo4钢的使用寿命和服役质量,首先采用超声喷丸强化工艺对其进行了处理,研究了功率、撞针直径和走刀速度对其表面粗糙度、表层硬度等表面完整性的影响规律。之后根据国家相关标准,设计了超声喷丸强化疲劳试验件,开展了超声喷丸强化工艺处理试验件的高周疲劳试验,并对其试验结果与传统喷丸结果进行分析。最后,通过扫描电子显微镜对疲劳断口进行了表征,观察了微观组织的演化规律,揭示了疲劳损伤失效机理。

滚压强化对连杆用42CrMo4钢疲劳性能的影响

为了提高42CrMo4钢材料的柴油机连杆的使用寿命和服役质量,采用滚压强化工艺对其进行处理,研究不同滚压参数(滚压应力、进给量、滚压次数和滚压速度)对表面粗糙度和表层显微硬度的影响并对比喷丸试样和滚压试样的高周疲劳性能。试验结果表明:试样表面粗糙度随着滚压次数的增加先降低后升高,随着滚压速度的增加先升高后降低;表面显微硬度随滚压应力、进给量和滚压次数的增加先降低后增加,随滚压速度的增加先增加后降低;经R5滚压处理后,材料的疲劳强度从673.80 MPa升高到752.17 MPa,R5滚压工艺对材料高周疲劳寿命的强化效果明显高于喷丸强化;不同滚压工艺的试样主要断裂机制为延性断裂,由于滚压强化的作用,试样内部的夹杂物和基体界面的二次裂纹萌生成为了主要裂纹起始源。

42CrMo4钢切削表面残余应力研究

42CrMo4钢是一种应用广泛的高强度合金钢,用于制造盾构机保险轴等。但盾构机保险轴常常出现因残余应力引起提前疲劳失效的问题,影响其使用,因此对其材料42CrMo4钢进行了分析研究。利用工艺系统模拟软件DEFORM-3D中的切削仿真模块建立42CrMo4钢的切削模型并进行仿真分析,通过在仿真过程中改变各切削参数后对其表面残余应力的影响进行研究,得出切削三要素中对42CrMo4钢表面残余应力影响最大的是切削速度,其次为进给量,影响最小的为切削深度,为42CrMo4钢保险轴加工条件的选择提供理论依据。

激光冲击强化对42CrMo钢耐高温腐蚀性能的影响

采用高能量纳秒级脉冲激光,对42CrMo合金钢表面进行激光冲击强化处理,测定42CrMo钢在激光冲击强化后的残余应力、硬度及粗糙度,并对试样进行高温腐蚀试验,利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样表面的微观形貌,研究激光冲击强化处理对42CrMo钢耐高温腐蚀性能的影响.结果表明:激光冲击强化后试样表面腐蚀形貌明显比未进行激光冲击处理试样更好.激光冲击强化后42CrMo钢耐高温腐蚀性能得到提升,主要是由于材料表面残余压应力层能够抑制材料表面氧化膜的脱落,提高其耐高温腐蚀性能.与小能量激光冲击相比,大能量冲击可以大幅度提高试样表层的残余压应力值,并提高残余压应力的影响深度.

开轧温度对42CrMo4钢轧制动态组织变化影响的有限元模拟

应用LARSTRAN/SHAPE有限元模拟软件对42CrMo4合金钢箱形孔型轧制过程进行三维热力耦合有限元模拟。用粘塑性有限元理论模拟轧制过程各时间离散步的局部量包括等效应力、等效应变、等效应变速率、温度分布等,由此计算动态再结晶和晶粒大小的变化。通过模拟研究得出开轧温度≥1 050℃时,42CrMo4钢动态再结晶显著增加,生产42CrMo4钢棒材的合适开轧温度为1050～1100℃。

42CrMo4钢39t锭真空浇铸和凝固过程数值模拟和生产实践

用Anycasting铸造软件对42CrMo4钢（/%：0.38~0.45C,0.90~1.20Cr~,0.025Mo）39 t锭真空浇铸和凝固过程进行计算机模拟,确定浇铸钢水温度1527℃,过热度40℃C时39 t钢锭充型时间18.78 min,其中锭身10min,帽口8.78 min,预判缩孔仅出现在帽口中心处。现场生产实践表明,铸锭锻造后的模块经Ⅱ级超声波探伤合格,成材率从工艺改进前的65%提高至71.35%。

304不锈钢与42CrMo钢惯性摩擦焊工艺

研究了304不锈钢与42CrMo钢惯性摩擦焊接工艺,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析和性能测试等方法对接头组织性能进行了分析。结果表明:接头飞边尺寸与热输入有关,42CrMo侧飞边大;近缝区Cr元素出现"峰值",焊缝界面处C元素和Fe元素增加;42CrMo侧未见明显脱碳层,其组织从焊缝到母材主要有贝氏体、马氏体、铁素体和索氏体,热输入影响马氏体的形态;304不锈钢侧晶粒细化,有碳化物生成,大热输入时生成σ相;硬度最高值在42CrMo侧焊缝,增大热输入,304不锈钢焊缝硬度增加,42CrMo侧降低;拉伸强度最大为687.55MPa,均断在304不锈钢母材上,是以韧窝为主的韧性断裂。

42CrMo4风电主轴热处理工艺改进

42CrMo4风电主轴采用常规热处理工艺后,低温冲击韧性不能满足要求。采用改进的降温淬火工艺,将淬火温度从860℃降至810℃,以及水淬油冷方式使产品完全满足技术要求。

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℃.