7CrSiMnMoV钢中马氏体形态及强韧化热处理工艺研究

前言众所周知,工具钢正常淬火态马氏体的碳含量约为0.5—0.6％,相应的马氏体形态为板条(位错)和片状(孪晶)混合组织。马氏体形核也是非均质的,早在六十年代就有马氏体沿母相晶界、孪晶界和相界优先形核的报导。然而迄今为止,对晶界上优先形成的马氏体类型。

7CrSiMnMoV钢贝氏体、马氏体混合组织的力学性能

本文研究贝氏体含量与贝氏体-马氏体(B/M)混合组织力学性能的关系。研究了工艺参数对混合组织强韧性的影响。实验得知,低温回火态的B/M混合组织中含有20～40%下贝氏体时的最佳强韧性。最佳淬火温度是900℃。采用80～100℃的热油淬火可以防止淬裂。

7CrSiMnMoV钢电火花线切割电参数优化及变质层研究

通过电火花线切割加工7CrSiMnMoV模具钢,对线切割加工电参数和工件表面的变质层进行了研究。利用正交试验的方法对加工电参数进行了优化,电参数优化后的工件表面质量得到提高。在此基础上观察分析了7CrSiMnMoV模具钢线切割后变质层的微观形貌和显微组织,并利用X射线衍射仪对线切割加工试样表面变质层的物相进行了分析。

7CrSiMnMoV钢的性能及其在冷挤压模中的应用

介绍了火焰淬火模具钢7CrSiMnMoV的理化性能和锻造、回火及火焰淬火的工艺,并对其在各个阶段的金相组织结构、表面硬度、耐磨性和韧性进行了详细的分析,说明7CrSiMnMoV钢能满足冷挤压模具主要工作零件的要求。

7CrSiMnMoV钢表面渗钒及基体强韧化复合热处理的组织和性能

本文研究了7CrSiMnMoV钢渗钒及几种基体强韧化处理工艺的组织和性能。研究表明,渗钒后,表面硬度达Hv_(0.1)2820～3010,碳化钒层深度为7～9μm,耐磨性比常规热处理提高10倍以上。渗钒后经二次循环处理,使墓体碳化物和晶粒双细化,这不仅使表面具有高硬度高耐磨性,而且其整体宏观机械性能与常规处理相近,基体断裂韧性提高33%。

7CrSiMnMoV钢的特性与应用

火焰淬火钢7CrSiMnMoV(代号CH-1)是我国一种新型的模具钢。主要优点为: (1)淬火温度范围较宽,淬硬性较好。整体淬火时表面与心部硬度变化梯度较小,且便于火焰淬火操作,也可进行局部快速淬火。 (2)综合力学性能好,耐磨性优于高碳钢和锰钒钢而低于Cr12MoV钢。必要时可采用渗硼等化学热处理以提高其耐磨性。

7CrSiMnMoV钢的火焰淬火工艺研究

以7CrSiMnMoV制造冲压模具刃口为背景,研究了7CrSiMnMoV的火焰淬火工艺,通过研究火焰焰心长度,喷嘴至工件距离,喷嘴移动速度等工艺参数对加热区硬度的影响,获得了7CrSiMnMoV火焰淬火的最佳工艺参数。结果表明,7CrSiMnMoV钢表面加热淬火时,工件表面颜色、工件表面温度、表面淬火硬度主要受喷嘴移动速度的影响,在试验条件下,焰心长度、工件厚度的影响相对较小。试验条件下,焰心长度6mm,喷嘴移动速度160mm/min,喷嘴至工件距离10mm是最佳参数,此时工件表面颜色为亮红色,工件表面温度测试值在980-1000℃之间变化,工件表面硬度控制在55-60HRC范围内,淬火区宽度约10mm左右。

18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为及显微组织演变

采用热模拟方法研究了18CrNiMo7-6齿轮钢在变形温度900~1150℃、应变速率0.01~5 s-1条件下的热压缩变形行为;建立了基于Arrhenius模型的全应变本构方程,采用该方程对流变应力曲线进行预测;根据动态材料模型绘制热加工图,并结合热加工图系统地研究显微组织演变特征。结果表明:试验钢的峰值应力随应变速率的增加或变形温度的降低而增大,动态回复和动态再结晶是热变形过程中的主要软化机制;采用建立的全应变本构方程预测得到流变应力曲线与试验结果基本吻合,预测真应力与试验结果的相对误差小于4.715%,说明该模型可以精确地模拟18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为。试验钢的适合热加工工艺参数为变形温度1050~1150℃、应变速率0.1~1 s^(-1),此时组织为均匀细小的再结晶晶粒,晶粒尺寸在5~15μm。随着变形温度的升高或应变速率的降低,原始奥氏体晶粒不断被动态再结晶晶粒取代,且动态再结晶程度和再结晶晶粒尺寸增大。

车削工艺参数对18CrNiMo7-6钢切削力及表面粗糙度的影响

为了探究车削工艺参数对18CrNiMo7-6钢标准疲劳试样不同位置的切削力和表面粗糙度的影响,采用CAK4085型数控车床对主轴转速n、背吃刀量a_(p)和进给速度v_(f)三个工艺参数进行单因素试验研究。结果表明:对于标准试样的圆弧段和标距段,切削用量对切削力和表面粗糙度的影响规律相同;背吃刀量a_(p)对切削力影响最大,进给速度v_(f)对切削力的影响次之,主轴转速n对切削力的影响最小;拟合的三个切削力分量指数公式中,主切削力的拟合误差为5.25%,背向力的拟合误差为2.29%,相对误差较小。结果显示,影响表面粗糙度Ra的最大因素为进给速度,Ra随v_(f)的增大而增大,圆弧切入段的表面粗糙度Ra比切出段高。综合考虑疲劳试样较好的加工工艺参数为:n=1000r/min,v_(f)=80mm/min,a_(p)=0.3mm。本研究结果可为疲劳试样的车削加工工艺制定提供参考依据。

S含量对18CrNiMo7-6齿轮钢中夹杂物和疲劳性能的影响

以w[S]为0.002%(低S含量)和0.022%(高S含量)的两种18CrNiMo7-6齿轮钢为研究对象,参照齿轮热处理工艺获得伪渗碳试样,并对其力学性能、显微组织、疲劳性能和夹杂物分布进行了分析表征。结果表明,两种齿轮钢的强度基本相当,而高S含量试验钢具有更好的塑性和低温冲击韧性,并且其疲劳极限、疲劳寿命均优于低S含量试验钢,疲强比由0.445提高到0.479。S含量显著影响钢中的夹杂物分布情况:低S含量试验钢中夹杂物以MnS-Oxide为主,数量较少,同时尺寸更大;而高S含量试验钢夹杂物以CaS-MnS-Oxide复合型夹杂物为主,数量提高1倍以上,但尺寸更为细小。高S含量试验钢采用Ca处理工艺对夹杂物进行改性,夹杂物尺寸明显细化,有利于钢的塑韧性提升,并改善疲劳性能。

18CrNiMo7-6渗碳钢磁场深冷处理工艺研究

风电、高铁等高端齿轮产品工作环境比较复杂、恶劣,对齿面硬度及韧性要求高,一旦发生损伤,维修成本高。针对这一现状,对18CrNiMo7-6渗碳钢设计磁场深冷处理正交试验方案,选择最优工艺组进行洛氏硬度检测,并采用光学显微镜观察其显微组织与晶粒度。与常规热处理结果进行对比,探索磁场深冷处理对18CrNiMo7-6渗碳钢冲击韧性、硬度及微观组织的影响。结果表明,磁场深冷处理后的冲击韧性和硬度均有所提升。最优工艺参数为磁场强度为1 T,且不进行交变处理、深冷温度为-190℃、保冷时间为16 h、降温速率为2℃/min,其冲击韧性比常规热处理提高38.07%,洛氏硬度值提高9.49%。微观组织分析表明,磁场深冷处理能促进试样组织中残余奥氏体转变,并细化晶粒。

改进YOLOv7的带钢表面缺陷检测算法

针对带钢缺陷检测中存在的计算复杂度高、对小目标检测效果差等问题,提出了一种基于改进YOLOv7的小目标检测算法,用于区分带钢在生产过程中产生的表面缺陷。在YOLOv7的基础上,首先,将loss部分的损失函数CIOU替换为MPDiou,可以更好地处理目标框之间的交叉、遮挡等情况;接着,使用PConv(Partial Convolution)替换YOLOv7中的Backbone部分的卷积,可以减少算法的冗余计算量;最后,在YOLOv7的Head部分引入SimAM (Simple Attention Mechanism)注意力机制、动态蛇形卷积(Dynamic Snake Convolution)和BiFPN特征融合模块,以增强卷积神经网络的特征表达能力。

基于改进YOLOv7的钢卷端面缺陷检测

针对钢卷端面纹理复杂、缺陷较小,以及YOLOv7算法识别速度较慢、小目标检测率较低等问题,提出一种改进的YOLOv7目标检测算法。对YOLOv7算法骨干网络中的ELAN结构进行改进,通过加入PConv卷积层设计了一种新的结构,以减少模型复杂度,提高模型的检测速度。由于小目标检测中容易出现漏检的现象,设计一种新的注意力机制CSCA,提高网络对小尺度目标的敏感度。在此基础上,使用WIoUv2损失函数替换原YOLOv7算法网络中的CIoU损失函数来优化损失函数,提高网络的鲁棒性。在自制的钢卷端面缺陷数据集上进行试验,结果表明改进的YOLOv7算法的mAP@0.5提升了4.1%,FPS提升了10.84 f/s,检测效果优于原算法。

高铁齿轮用钢18CrNiMo7-6电渣生产工艺实践

为达到高铁齿轮钢高洁净度,尤其是单颗粒D类球状夹杂物尺寸≤10μm的目标,开发了电渣工艺生产高铁齿轮用钢18CrNiMo7-6(/%:0.15~0.21C,≤0.40Si,0.50~0.90Mn,1.50~1.80Cr,1.40~1.70Ni,0.25~0.35Mo,≤0.010P,≤0.010S),Ф250 mm钢坯生产工艺流程:EBT电弧炉-LF-VD-模铸5.6 t电极坯-电渣重熔-锻造-退火-检验。采用5.6 t电渣锭,渣系为CaF_(2)∶Al_(2)O_(3)∶CaO∶MgO=65∶20∶10∶5,冶炼过程中熔化率控制在500~550 kg/h,渣量为180~200 kg,采用新渣系后生产高铁齿轮钢的洁净度为[O]≤15×10^(-6),[H]≤1.0×10^(-6),P≤0.008%,S≤0.005%,A、B、C、D、DS类非金属夹杂物级别≤1.0级,单颗粒D类球状夹杂物尺寸≤10μm,淬透性、力学性能等均符合要求。

高速切向车铣对18CrNiMo7-6钢表面完整性的影响

为提高18CrNiMo7-6齿轮钢的抗疲劳性能,进行了高速切向车铣试验。结果表明:高速切向车铣可获得接近于磨削的三维表面粗糙度S_(a),工件转速nw和铣刀转速n_(c)对S_(a)的影响较为显著,且S_(a)随着n_(c)的增大而减小,随nw的增大而增大;高速切向车铣(逆铣)已加工表面均为残余压应力,n_(c)及轴向进给量f_(a)对表面残余应力有显著影响;随着n_(c)的增大,轴向残余应力σ_(x)和切向残余应力σy均呈先增大后减小的趋势,随着f_(a)的增大,σ_(x)和σy显著减小;最大残余应力出现于已加工表面,且在距已加工表面40~60μm之内逐渐减小,之后趋于稳定;轴向进给量f_(a)对表面完整性综合影响最大,随着f_(a)的增大,表面质量迅速变差。在高速切向车铣正交试验条件下,得到的最优试验参数组合为:n_(c)=6500 r/min,n_(w)=75 r/min,f_(a)=0.02 mm/r,径向切深ap=0.1 mm。在最优参数切削条件下,S_(a)为0.30μm,σ_(x)为-400.5 MPa,σy为-415.9 MPa,残余应力影响层深度为60μm。高速切向车铣获得的表面完整性优于传统车削,该切削方法可为外圆表面的加工提供一种更好的加工方式。

基于三种热处理工艺的18CrNiMo7-6渗碳钢车削参数研究

国产渗碳齿轮主体钢种已经由20CrMoTi转变为18CrNiMo7-6,因其具有优异的高强度、高耐磨性以及极高的冲击韧性,被广泛应用于制造汽车、船舶和铁路机车等行业的核心齿轮部件。由于其氮含量不易控制、加工硬化倾向大、冲击韧性不易达标,是齿轮加工中的关键加工材料。通过研究涂层硬质合金刀具干式车削不同热处理状态下18CrNiMo7-6钢的切削力,分析了三类不同材料的热处理加工工艺流程以及加工参数对三类不同热处理材料切削力影响,并通过频谱分析揭示切削参数对于低频切削力和高频切削力的影响关系。

成形砂轮修整对18CrNiMo7-6钢磨削表面完整性的影响

为了探究修整切深ad、轴向进给速度f_(d)和修整速比q_(d)等修整工艺参数对18CrNiMo7-6齿轮钢磨削表面完整性的影响,分别采用树脂结合剂金刚石碟轮、青铜结合剂金刚石碟轮和单颗粒金刚石笔3种修整工具对陶瓷结合剂铬刚玉砂轮进行成形修整工艺正交试验,并用修整后的铬刚玉砂轮对18CrNiMo7-6齿轮钢进行横磨试验。结果表明:随着各修整工艺参数的增大,齿轮钢磨削加工表面粗糙度Ra增大,磨削表面更容易产生残余压应力;通过归一化无量纲方法综合评价3种修整工具的磨削表面完整性,表明采用青铜结合剂金刚石碟轮修整时的磨削表面完整性优于其余2种修整工具的,且当ad=4μm,f_(d)=100 mm/min,q_(d)=0.3时齿轮钢,磨削表面的完整性较优。

18CrNiMo7-6钢超声滚压工艺参数多目标优化及试验研究

为了改善18CrNiMo7-6钢的表面质量,使用自主设计的超声滚压装置对试样进行超声滚压加工。通过单因素试验和响应面法,研究了工艺参数及其交互作用对18CrNiMo7-6钢表面粗糙度、残余应力和磨损率的影响,并对所建立的二阶响应面回归模型进行显著性检验。采用满意度函数法对工艺参数进行多目标优化,得到最佳参数为:静压力269 N、滚压次数4、超声振幅7μm。使用最佳工艺参数进行试验验证,试样的表层塑性变形,晶粒细化程度和耐磨性能得到提高,试验结果的预测误差低于5%,验证了优化结果的可行性。

外圆磨削18CrNiMo7-6力模型及表面完整性研究

为了准确和有效地控制磨削参数对磨削力及表面完整性的影响,通过解析法,以磨粒与材料间的塑性变形、压痕理论以及剪切应变效应为理论依据,建立了三阶段的磨削力理论模型。选定棕刚玉砂轮进行磨削试验,探究了磨削参数对磨削力的影响以及磨削参数和磨削力对表面完整性的影响,通过外圆横向磨削正交试验获得了外圆磨削最优工艺参数。结果表明,外圆磨削力模型法向磨削力和切向磨削力的预测平均误差分别为5.56%和7.08%;砂轮径向进给速度f_(r)对磨削力的影响最大,磨削宽度b次之,工件转速n_(w)和砂轮粒度的影响较小;f_(r)和b对残余应力的影响较大,砂轮粒度对表面粗糙度的影响最大;随着磨削力的增大,表面粗糙度值一直增大,残余应力先减小后增大,沿深度方向残余应力最大值先增大后减小,在试验所取参数条件下,影响残余应力的深度分布范围基本在20~40μm;最优工艺参数组合如下:f_(r)=0.15 mm/min,n_(w)=120 r/min,b=10 mm,砂轮粒度80。