热处理对42CrMoVRE钢强韧化机制的影响

采用扫描电镜、拉伸和冲击试验机等研究了42CrMoVRE钢经不同工艺热处理后的显微组织、力学性能与冲击韧性。结果表明:油淬+高温回火后实验钢的组织为回火索氏体,正火+油淬+高温回火后的显微组织为回火索氏体+少量针状铁素体,而正火+油淬+低温回火后的组织为回火马氏体;淬火前的正火处理可有效地细化铁素体晶粒和碳化物,进而提高细晶强化和析出强化对强度的贡献;较低的回火温度显著提高了实验钢的强度,其主要强化机制是细晶强化和位错强化,但严重牺牲了冲击韧性;油淬+高温回火后实验钢中的多边形铁素体较好地抑制了裂纹的扩展,冲击韧性较高,正火+油淬+高温回火后实验钢的针状铁素体具有较小的裂纹扩展阻力,导致冲击韧性降低,正火+油淬+低温回火后实验钢中的回火马氏体具有较高的残余应力,导致裂纹容易萌生和扩展,所以冲击韧性最低。

42CrMo钢激光-电磁感应复合淬火过程应力与变形研究

目的提高激光强化风电机组轴承的尺寸稳定性,对激光-电磁感应复合淬火过程中的应力演化过程进行分析,并研究工艺参数对淬火变形的影响规律。方法通过考虑淬火相关的工艺过程、材料参数、热源输入及边界条件,使用COMSOL软件建立42CrMo钢激光-电磁感应复合淬火数学温度-组织-应力场多物理场耦合模型,研究淬火过程中的温度、组织和应力变化过程,并进行复合淬火实验验证。通过改进边界条件,建立轴承试件的淬火模型,通过改变相关工艺参数包括激光功率、感应功率和扫描速度,研究工艺对轴承淬火变形的影响规律,并与实际轴承实验结果进行对比。结果经实验测试结果和模型结果对比,感应和激光的温度相对误差分别为5.48%和9.69%,淬硬层深度的相对误差为5.66%,工件中心点应力相对误差为7.14%。结合温度变化和组织变化,将应力变化过程分为感应加热阶段、激光加热阶段、自然冷却阶段和强制水冷阶段。改进后的大轴承表面变形量的模拟值与实验值相对平均误差为0.58%。结论在复合淬火过程中,应力同时受到热应力和组织相变应力的影响,热应力和组织相变应力在每个阶段起作用的主体不同。随着激光功率和感应功率的减小,以及扫描速度的增大,轴承内圈外滚道表面法向位移变小,尺寸稳定性越好。

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.

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。

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。

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。

常规喷丸和微粒喷丸工艺对42CrMo钢表面性能的影响

为了研究常规喷丸和微粒喷丸2种工艺对42CrMo钢表面性能的影响,利用ABAQUS软件通过正交试验确定了这2种工艺对材料表面粗糙度和残余压应力层深的主次影响因素。根据正交试验的分析结果,开展了一定的实际试验验证。考虑微粒喷丸和常规喷丸的特点,针对喷丸覆盖率单因素研究了2种工艺对42CrMo钢残余应力、表面粗糙度和等效塑性应变的影响。结果表明:微粒喷丸在相同覆盖率条件下能够获得更大的残余压应力、更低的表面粗糙度和更高的等效塑性应变,但强化层深度稍浅。残余压应力的提高有助于提高材料的耐磨损和抗疲劳性能,而较低的表面粗糙度有助于降低裂纹的萌生,更高的等效塑性应变可以进一步细化晶粒,同时有利于产生残余压应力,说明微粒喷丸在机械零部件的表面强化上具有广阔的应用前景。

42CrMoA圆钢样坯淬火开裂原因

某钢厂生产的42CrMoA圆钢样坯在调质处理后出现开裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、硬度测试、扫描电镜及能谱分析等方法对样坯开裂的原因进行分析。结果表明:样坯表面裂纹为淬火裂纹,裂纹源靠近母材心部一侧;淬火保温时间短、原材料组织不均匀、Cr元素成分偏析、偏析区内硫化物聚集等因素的共同作用导致样坯发生淬火开裂。

表面处理工艺对42CrMo钢刀毂的影响研究

刀毂重复使用需保证其装配尺寸在有效范围,因此研究不同表面处理工艺对尺寸变化的影响具有现实意义。对比研究了激光淬火、中频感应淬火、整体渗氮3种表面处理工艺对42CrMo钢成品盾构环形刀毂尺寸的影响。结果表明:成品环形刀毂(每组20件)经激光淬火后外径尺寸变化为-0.012~-0.008mm,内径尺寸变化为-0.013~-0.007mm;中频感应淬火后外径尺寸变化量为-0.180~0.130mm,内径尺寸变化为-0.120~0.120mm;整体渗氮后外径尺寸变化为-0.015~0.015mm,内径尺寸变化在-0.020~0.005mm;淬硬层深度分别为0.6mm、3.5mm、0.3mm。综合对比试验结果,激光淬火工艺对尺寸变化的影响最小,淬硬层深度适中,是最优的工艺方案。

14.9级高强度汽车紧固件用钢42CrMoVNb调质工艺研究

通过化学成分分析、金相组织观察以及硬度和力学性能测试,对14.9级高强度汽车紧固件用钢42CrMoVNb的不同调质工艺结果进行分析。研究表明,42CrMoVNb钢在580~600℃回火时,硬度和强度无明显下降,由于在580℃左右回火会产生二次硬化现象;而回火温度高于600℃时强度会迅速下降。42CrMoVNb钢采用奥氏体化温度较高的Q9工艺比采用奥氏体化温度低的Q3工艺得到的晶粒度要粗,且奥氏体化温度越高,其强度和硬度也越高。42CrMoVNb钢的最佳调质工艺为940℃×40 min,油冷+590℃×60 min,空冷和940℃×45 min,油冷+595℃×90 min,空冷。

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。

42CrMo钢加热时奥氏体晶粒长大演化规律

对42CrMo钢在不同加热温度(850~1150℃)和保温时间(0~1200 s)下的奥氏体晶粒长大规律进行了研究。采用金相定量法对加热后材料的奥氏体晶粒度进行测量,建立42CrMo钢加热时奥氏体晶粒长大演化模型。结果表明:奥氏体晶粒尺寸随加热温度升高呈指数关系长大,随保温时间的延长呈近似抛物线形式长大;利用基于唯象理论的Sellars模型,通过非线性回归方法建立42CrMo钢加热时奥氏体晶粒长大演化模型;将该模型导入有限元软件中预报42Cr Mo钢加热时奥氏体晶粒变化,预报结果与实验结果吻合,验证了该模型的正确性。

42CrMo钢动态再结晶的临界条件

采用Gleeble-1500热模拟试验机对挤压态42CrMo钢进行等温热压缩实验,研究了在温度为1123～1348 K,应变速率为0.01～10 s-1条件下的动态再结晶行为。流变应力曲线对比分析表明:42CrMo钢在0.01～1 s-1的低应变速率下(除1 s-1和1123 K)发生动态再结晶型软化,在1～10 s-1的高应变速率下(含1 s-1和1123 K)发生动态回复型软化。采用加工硬化率的方法处理流变应力数据,结合lnθ-ε曲线的拐点及2(lnθ)/ε2-ε曲线的零点判据,研究42CrMo钢热塑性变形中动态再结晶发生的临界条件。结果表明:所有压缩试样均发生了动态再结晶;增加应变速率及降低变形温度会抑制动态再结晶的发生。进一步引入表征动态再结晶临界条件的临界应变模型,建立了临界条件与各热力参数之间的数学关系。验证表明该模型相对误差不超过7.8%。

42CrMo钢疲劳试验研究

文章采用高频疲劳试验机,在不同的最大应力下,对42CrMo钢进行疲劳试验研究。在常温空气环境下分别对试样进行了拉拉疲劳试验(R=0.1)和拉压疲劳(R=-1)试验,得出了42CrMo钢的拉-拉疲劳和拉-压疲劳寿命;试验结果表明,拉-拉疲劳极限在0.33σb^0.35σb之间,拉-压疲劳极限在0.4bσ~0.5bσ之间;由此得出了拉-拉疲劳极限与拉-压疲劳极限较好地吻合Gerber关系式。

基于铸辗复合成形的42CrMo钢环坯铸造工艺与试验研究

针对目前环形零件生产工艺流程长,加热次数多,浪费材料和能源等问题,提出和研究环形零件短流程铸辗复合成形新工艺。该工艺采用铸造环坯直接辗扩成形,具有节能、节材和缩短工艺流程等优点。在这种新工艺中,环坯的铸造质量、组织和力学性能对后续的辗扩工艺和环形零件组织、性能具有重要的影响。以轴承环件常用的42CrMo钢为研究对象,通过理论分析和模拟研究,提出高质量环形铸坯铸造工艺;并进行实际工业试验。通过试验研究和性能测试,表明该铸造工艺生产的环形铸坯具有良好的质量、组织和力学性能,可以为轴承环件铸辗复合成形提供高质量的铸坯。

42CrMo钢铸造环坯辗扩成形理论与工艺分析

与目前常用的环类零件生产工艺相比,基于环形铸坯的短流程铸辗复合成形新工艺具有节约材料和能源、缩短工艺流程等优点。以轴承环件常用的42CrMo钢为研究对象,探讨基于环形铸坯的轴承环件辗扩成形机理和工艺。借助于热力模拟试验和组织测试分析,揭示42CrMo钢在热变形条件下组织演变机理和规律;通过理论分析与数值模拟,研究铸坯环件辗扩成形过程中变形工艺参数及其对金属变形和组织演变规律的影响,实现环形零件铸辗复合成形/成性一体化调控;在洛阳LYC轴承股份有限公司,完成轴承套圈铸辗复合成形工业试验。试件的力学性能测试结果表明,这种短流程铸辗复合成形新工艺生产的环形零件具有良好的力学性能指标,可满足工业使用要求。

晶粒尺寸对42CrMoVNb钢超高周疲劳性能的影响

研究了不同热处理制度下得到的3种具有不同晶粒尺寸的42CrMoVNb高强度钢的超高周疲劳性能.结果表明,超高周疲劳强度和疲劳强度比并不随晶粒尺寸的减小而单调提高,中等晶粒尺寸的试样具有最高的疲劳强度和疲劳强度比.SEM断口观察表明,绝大部分试样的疲劳裂纹起源于夹杂物.随着疲劳断口裂纹源夹杂物处应力强度因子幅△K_(inc)的减小,疲劳寿命N_f增加;而在夹杂物周围的粗糙粒状区域(GBF)的应力强度因子幅△K_(GBF)并不随N_f变化而变化,基本为一常数,且粗晶粒试样的△K_(GBF)高于细晶粒试样.这表明,细化晶粒对高强度钢的超高周疲劳性能有着复杂的影响,存在一个合理的细化晶粒范围.

42CrMo钢伞形齿轮轴窄间隙激光焊接接头组织与性能

螺旋伞形齿轮的整体制造存在很大困难，通常采用分体加工，然后进行焊接。针对重型机械用伞形齿轮轴的连接，研究了调质状态下42CrMo钢窄间隙激光填充焊丝焊接接头的金相组织和显微硬度，并对接头力学性能进行了分析。试验采用3500W Slab CO2激光器，填充焊丝为TGS-2CM。结果表明，在无预热和焊后热处理情况下，采用合适的激光焊接工艺参数可以避免裂纹、气孔等缺陷的产生；焊缝和热影响区的金相组织主要为细小的贝氏体组织，熔合区的显微硬度约为580HV0．2，热影响区中不存在明显的软化区；接头抗拉强度在980～1080MPa之间，与母材相当满足使用要求。