51CrV4弹簧钢淬透性试验研究

通过末端淬透性试验、实物模拟淬火试验及其金相组织分析,研究了51CrV4弹簧钢的淬透性,在51CrV4热轧弹簧扁钢上取样进行850℃、870℃的端淬试验以及选取不同规格的热轧弹簧扁钢实物进行模拟热处理试验。试验分析表明,51CrV4弹簧钢在850℃的正火预处理和在870℃端淬后能够在距离端部15 mm位置能稳定获得58左右的高硬度HRC,因此可保证淬透30 mm扁钢,在条件具备时可提升至40 mm。

51CrV4弹簧钢相变规律研究

利用Gleeble-3800热模拟机研究51CrV4弹簧钢过冷奥氏体连续转变规律,采用热膨胀法测定其相变临界点,同时测定51CrV4钢过冷奥氏体在不同冷却速度下连续转变时的膨胀曲线,绘制其静态连续冷却转变（CCT）曲线.结合金相-显微硬度法,分析不同冷却速度对51CrV4钢组织性能的影响.结果表明：冷却速度为0.5℃/s时,冷却转变的产物为铁素体和珠光体;当冷速增加,达到1℃/s后,贝氏体开始生成;马氏体转变冷速区间为2-30℃/s;当冷却速度超过12℃/s后,冷却产物只有马氏体.

热处理和添加Cu对51CrV4弹簧钢力学性能的影响

研究了热处理工艺和添加Cu元素对高速列车用51CrV4弹簧钢力学性能的影响。结果表明,实验用钢的相变点随着升温速度的增加而提高;随着回火温度的升高,实验用钢的硬度和强度均下降,伸长率、面缩率和冲击值略有增加;钢中加入0.15%～0.20%的Cu元素有利于提高钢的硬度,减弱了回火温度变化对强度的影响;实验用钢在460～500℃范围回火时,其力学性能均满足EN13298∶2003标准要求。

51CrV4弹簧钢的高温塑性变形行为及本构模型研究

采用Gleeble-3800热模拟机对51CrV4弹簧钢进行热压缩变形试验。研究了变形温度和变形速率对材料流变应力演变规律的影响,建立了高温热压缩本构模型。结果表明:51CrV4钢热压缩变形过程中峰值流变应力随变形温度的增大而减小,随变形速率的增大而增大;51CrV4钢在变形温度1000℃,变形速率0.1 s^(-1)条件下会发生动态再结晶;建立了变形抗力随变形量、变形温度和变形速率变化的模型,该模型预测的流变应力与试验值基本吻合。

二次回火工艺对51CrV4弹簧钢组织和性能的影响

51CrV4弹簧钢是应用于货车与城轨列车减震弹簧的重要钢种。在其现场生产中,部分弹簧会因为尺寸修整等原因重新进行二次回火,本文将对一次回火与二次回火工艺的影响对比,分析评估弹簧钢性能和组织受二次回火的影响。研究结果表明,弹簧在生产中的二次回火可能使其与一次回火的弹簧产生组织性能差异,二次回火弹簧钢中的碳化物发生了粗化,碳化物分布的均匀度降低。二次回火后弹簧钢的硬度和弹性模量降低,断面收缩率与断后延伸率提高,但抗拉强度与屈服强度变化较小。

淬火温度对51CrV4弹簧钢组织及性能的影响

研究了51CrV4弹簧钢生产流程中,在相同的均温炉热处理后,工件进入淬火油前的实际温度(淬火温度)对弹簧钢组织及性能的影响。研究结果显示:淬火温度是决定弹簧钢组织及性能的关键因素之一;淬火温度的提升,有助于提高弹簧钢的塑性和延展性,但相应地降低了弹簧钢的强度和硬度。在实际生产中,应根据对产品性能的要求,严格控制淬火温度参数,提高产品性能的一致性。

热处理工艺对高速列车用51CrV4钢轴箱弹簧力学性能及服役性能的影响

研究了热处理工艺对高速列车用51CrV4钢轴箱弹簧服役性能的影响,确定最佳的热处理工艺,分析了51CrV4弹簧钢在840~900℃淬火及380~520℃回火后的拉伸、冲击性能及疲劳强度演变规律,并建立了基于材质疲劳极限的51CrV4钢轴箱弹簧服役性能评估方法,研究了热处理工艺对弹簧临界服役载荷的影响。结果表明,随着淬火温度的升高,51CrV4弹簧钢的拉伸强度和疲劳强度增加;随着回火温度升高,拉伸强度下降而塑韧性增加。较低淬火温度+较高回火温度下的强度低于TB/T 2211—2018要求,较低回火温度下的冲击性能也接近于标准下限。综合考虑51CrV4钢弹簧的强度和塑韧性,在880℃淬火+460℃回火及900℃淬火+460~480℃回火的工艺范围内其具有较优的服役性能。

几种高速列车用弹簧钢的脱碳敏感性

研究了51CrV4、52CrMoV4、60Si2CrVA、60Si2MnA共4种高速列车常用弹簧钢的表面脱碳形貌,比较了脱碳敏感性大小。结果表明,Cr-V系弹簧钢具有较小的脱碳敏感性,Si-Mn系弹簧钢的脱碳倾向较大。在850～1050℃温度范围内,60Si2MnA的脱碳最严重,60Si2CrVA次之,51CrV4、52CrMoV4的脱碳敏感性最小。弹簧钢的化学成分对其脱碳行为有重要影响。

地铁车辆抗侧滚扭杆的断裂原因

某地铁车辆51CrV4弹簧钢抗侧滚扭杆在服役过程中发生断裂。采用宏观观察、金相检验、扫描电镜分析、化学成分分析和力学性能测试等方法分析了扭杆断裂的原因。结果表明:扭杆的断裂模式为正断型扭转疲劳断裂。扭杆基体材料强度偏高,韧性偏低;扭杆在矫直时局部加热,矫直工装接触部位发生了局部变形,加上冷却速度过快,使得扭杆中段形成了表面硬度异常区域。在扭转疲劳载荷的持续作用下,表面硬度异常区域形成了沿晶开裂为主、准解理断裂为辅的疲劳裂纹源,并不断扩展,最终造成扭杆断裂。

制扁工艺对51CrV4弹簧钢组织及性能的影响

针对制扁区域在弹簧服役时易发生疲劳断裂失效的问题,在不同工艺环节对制扁加热部位的不同区域进行取样,分析各部位组织及性能随制扁及之后的热处理工艺的变化,分析制扁区域易失效的原因,并提出相应的解决方案。结果表明,制扁部位越靠近尖端的区域,制扁后组织越粗大,并向后续组织遗传,引起淬火后的马氏体粗大和回火组织的不均匀,导致相关区域强度与硬度不均匀。分析发现,组织粗化是由过热引起的,弹簧端部组织改进的关键是准确控制制扁加热的温度和保温时间。