热处理工艺对H13ESR大型模具钢锻圆组织性能的影响

为了满足H13ESR大规格高品质模具钢锻圆金相组织及冲击功等技术要求,采用三种热处理工艺试制了ϕ600 mm H13ESR锻制圆钢,并对比了检验结果。采用锻后在线水冷、球化退火锻圆心部获得的金相组织评级为NADCA#229—2016标准AS9,心部KV2横向冲击功为9.3 J;采用锻后在线水冷、离线固溶(固溶温度为1040~1060℃、水空交替淬火)、球化退火锻圆心部获得的金相组织为AS4,心部KV2横向冲击功提高到18.3 J;采用锻后风冷、相同离线固溶及球化退火锻圆心部获得的金相组织为AS4,心部KV2横向冲击功提高到17.4 J。试验结果表明,离线固溶热处理工艺(固溶温度为1040~1060℃、水空交替淬火)、球化退火(温度为850~870℃,730~750℃)锻圆心部获得金相组织为AS4,心部KV2横向冲击功提高到17.4~18.3 J,有效提高了H13ESR钢组织性能,满足高品质H13ESR大型模具钢锻圆技术要求。

淬火工艺对大口径石油套管组织与性能的影响

对热轧25MnV钢石油套管进行了不同工艺的淬火热处理试验,通过组织观察和力学性能测试等手段,对比研究了直接淬水冷却至室温和水-空-水交替淬火两种工艺对合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:水-空-水交替淬火可有效减缓石油套管的淬火内应力,所得马氏体+下贝氏体的复相组织可降低淬火裂纹产生和扩展的趋势,提高了石油套管的使用安全性。经590℃×65 min回火后,套管的抗拉强度达到932 MPa,屈服强度为870 MPa,横向冲击功高达55 J,综合力学性能远远超过当前的调质态套管,分析认为这归功于复相组织中微细孪晶马氏体的减少以及部分下贝氏体和少量残留奥氏体等二次析出相的综合作用。

Cr5钢支承辊水-空交替淬火过程数值模拟与实验

利用数值模拟技术对Cr5钢支承辊的水-空交替淬火过程进行了研究。通过实验测得了Cr5钢支承辊的材料性能参数,利用DEFORM软件分析了空冷时间、水冷时间等影响因子对Cr5钢支承辊在水-空交替淬火过程中温度场、组织场以及应力场的影响,获得了满足支承辊使用需求的水-空交替淬火工艺,并与连续喷雾淬火工艺进行了物理模拟实验对比。结果表明:与连续喷雾淬火+回火工艺处理相比,Cr5钢试样经水-空交替淬火+回火工艺处理后的硬度降低了约2.54%,但伸长率以及冲击韧性分别提高了约6.34%和16.67%。水-空交替淬火工艺既保证了Cr5支承辊的硬度和强度等性能指标,又提高了其淬火后组织中的残留奥氏体含量,从而可使其塑性和韧性得到一定程度的提升。

水-空交替淬火技术及其在石油套管热处理中的应用研究

以热轧25MnV钢石油套管为研究对象,通过性能测试、透射电镜等方法,对比研究了水-空-水双介质交替淬火和强化冷却淬火两种工艺对钢的组织与力学性能的影响。结果表明:水-空-水交替淬火工艺可以有效减少石油套管的淬火内应力,防止淬火裂纹的产生;在该工艺下所得下贝氏体+板条马氏体束交割分布的复相组织以及马氏体条间少量残余奥氏体等二次析出相的综合作用下,材料的冲击韧性明显提高,综合力学性能大幅改善,提高了石油套管的抗断裂失效能力和使用安全性。

Cr17型马氏体不锈钢大截面锻材淬火工艺的研究

通过实验室热处理试验,摸索出Cr17型马氏体不锈钢的淬火温度及回火温度。在?500mm锻制大圆材实际调质时,通过3种不同淬火工艺得到了硬度、组织及室温横向机械性能对比结果。最终确定采用水-空气交替冷却为最佳淬火冷却工艺,钢材一次回火后整体硬度偏差≤2.5HRC。心部组织为均匀的回火索氏体组织+少量的残余奥氏体,钢材心部的室温横向拉伸性能最高。淬火时采用水-空交替冷却,总淬火时间最短,生产效率最高。同时水做为淬火介质,具有价格低、无污染和性能稳定等优点,为调质厂首选的淬火冷却介质。

热处理对大直径CADI磨球微观组织和性能的影响

对Φ150mm CADI磨球分别用盐浴等温淬火、油淬等温淬火和水-空交替等温淬火三种等温淬火工艺进行热处理,测定了热处理后磨球的洛氏硬度和冲击吸收能量,使用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对大直径磨球内部不同部位的物相和微观组织进行表征。试验结果表明:三种热处理后的大直径CADI磨球的微观组织十分相似,均由针状铁素体、富碳奥氏体、碳化物和球状石墨组成。经过盐浴等温淬火热处理后,磨球心部到表面的洛氏硬度在HRC53.37~57范围内,心部和1/2半径(1/2R)处冲击吸收能量分别为11.98 J、13.78 J;经过油淬等温淬火热处理后,磨球心部到表面的洛氏硬度在HRC51.95~55.20范围内,心部和1/2R处冲击吸收能量分别为12.28 J、14.8 J;经过水-空交替等温淬火热处理后,磨球心部到表面的洛氏硬度在HRC52.73~55.75范围内,心部和1/2R处冲击吸收能量分别为12.7 J、13.78 J。经过水-空交替等温淬火处理后的大直径CADI磨球的组织和力学性能与盐浴和油淬工艺相近,磨球内外性能差异小。水-空交替等温淬火工艺有望替代盐浴和油淬等温淬火工艺。

大型锻件水空交替淬火过程的数值模拟

建立了33N iCrMoV14-5钢淬火过程温度-组织-应力耦合的数学模型,用自主有限元软件模拟了淬火过程中锻件温度场、组织场、应力场的演化过程,对不同的淬火工艺进行了比较。模拟结果表明水冷-空冷交替的淬火工艺可改善锻件表面附近的淬火应力状态,同时获得足够的心部冷速。对锻件内部应力场的计算表明水空交替淬火中,相变对应力场变化的影响大于热应力。

T10钢水—空交替淬火性能的研究

以T10钢为研究对象,通过性能测试,对比研究了水—空双介质交替淬火,水淬和油淬这三种工艺对钢的组织和力学性能的影响。结果表明水—空交替淬火能够有效的减少钢内组织应力的产生,减少裂纹,同时钢体的冲击韧性明显提高,综合力学性能变好。

水-空交替等温淬火CADI磨球的工业实践及应用

CADI磨球是一种在采矿、建材等行业中广泛应用的研磨介质,目前行业内常使用油淬+空气中等温处理或盐浴等温处理的工艺调控组织、改善性能,但这些工艺存在环境污染、损害健康、安全隐患、能源浪费等问题。通过特定设备及工艺手段精准控制降温过程,采用水-空交替等温淬火的方法处理CADI磨球,能够达到与油淬/盐浴等温淬火相同的热处理效果。利用该工艺批量生产的CADI磨球具有良好的一致性,金相组织及力学性能指标符合标准要求,并在实际应用中取得了良好效果。

42CrMo4风电空心主轴数字化淬火设备的应用

我司产品中42CrMo4风电空心主轴占比较大,存在淬火热处理后容易出现裂纹报废的现状,为了兼顾力学性能和淬火不开裂,我司与上海交通大学密切合作,并采用了由上海交通大学开发的数字化控时淬火冷却工艺及设备,主要是通过计算机模拟水-空气交替淬火工艺,并通过由计算机控制的淬火设备完成淬火处理。该套工艺和设备在实际42CrMo4风电空心主轴调质热处理过程中发挥作用明显,大大降低了产品开裂报废的风险。

新型水空热处理技术与设备的应用研究

利用新型水空热处理技术,设计研发了专门用于大型半自磨用70Cr3NiMo合金衬板热处理的新型水空热处理设备,并对处理后产品的力学性能和微观组织进行了检测分析。结果表明,采用新型水空热处理技术和设备处理后,70Cr3NiMo合金衬板的硬度和冲击韧度均得到了大幅度的提升,产品性能均匀性更优,使用寿命得到了极大的提高;并能够实现零污染、零排放的高效生产模式,为产品性能提高、企业产能升级提供了有力保证。

回火工艺对45CrNiMoVA微观组织及力学性能的影响

通过研究不同回火工艺对45CrNiMoVA强塑积的影响,并采用万能拉伸试验机以及OM、XRD、TEM等技术手段分析该材料在不同回火工艺处理下的微观变化机理。研究发现在经过水空交替时控淬火处理以及较低温度的回火处理时,45CrNiMoVA的强塑积变化不明显,当回火温度继续升高,达到较高温度时,45CrNiMoVA的强塑积则大幅提升。通过TEM试验结果可以推测其原因为,在较高温度的回火处理时,材料中有大量弥散分布的细小碳化物颗粒析出,在一定程度上细化了组织晶粒,达到了细晶强化的作用。由此可见,回火温度决定了45CrNiMoVA塑韧性与强度匹配,在实际生产中可根据生产需要选择合适的回火温度。

大型水电站活门及阀体铸件水空交替淬火处理

某抽水储能电站项目的活门及阀体等铸件的材质是ASTM Gr80-50,由于化学成分范围限定,性能要求相对较高,采用常规热处理手段难以满足产品的技术要求。因此,通过室内试验、软件模拟,采用水-空交替淬火方式提高产品性能,最终达到用户要求。

水-空交替循环控时淬火对低合金钢组织与性能的影响

针对低合金耐磨钢ZG30CrMnSiMoVTi经淬火-配分(Q-P)处理后组织分布不均匀的问题,采用水-空交替循环控时淬火(ATQ)工艺进行热处理,通过模拟计算分析了不同条件下试验钢的冷却曲线,确定了ATQ处理工艺细节。借助OM、SEM、EDS、洛氏硬度计、冲击试验机和拉伸试验机对不同循环次数下ATQ处理试验钢的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,经过ATQ处理的试验钢中出现了大量的马氏体和少量的贝氏体组织。经过ATQ循环3次的试验钢的组织分布最为均匀,贝氏体含量最多,而且力学性能最优。ATQ循环3次的试验钢的平均洛氏硬度为46.45 HRC,冲击吸收能量为29.1 J,抗拉强度为1551.69 MPa,屈服强度为1293.07 MPa,断后伸长率为12.6%。

清洁的水-空交替控时淬火冷却技术:原理与应用

水是最清洁和廉价的淬火介质，但由于合金钢件水淬开裂问题的制约，对环境造成污染的油和各类有机水溶性介质仍被大量采用。本研究团队在传统水-空断续淬火基础上，提出了清洁的水-空交替控时淬火冷却（ATQ）技术，在解决合金钢件水淬开裂问题方面已进行了15年的持续研究和工程应用。本文首先介绍淬火介质的特性，然后介绍ATQ技术取代油或有机类介质淬火、工艺和设备设计的3个基本原理，随之论述ATQ避免淬火开裂和获得高强韧性的机制。最后从ATQ技术几十个成功应用中遴选出几个典型例子，分析它们各自在淬火所遇到的瓶颈问题，阐明在淬火避免开裂的前提下如何获得预期力学性能的解决方法。

U20Mn钢轨水-空交替控时淬火技术的中试研究

为了提高载重钢轨的力学性能,尝试了以水-空交替控时淬火(ATQ)工艺取代传统的风冷或雾冷工艺,并以喷水淬火方式对U20Mn钢轨进行了ATQ技术(工艺+设备)的中试研究。首先通过设备和工艺的改进以及基于有限元的畸变模拟,解决了畸变导致钢轨运行受阻的难题。随后在实验室对比研究了可获得不同马氏体、贝氏体相对量的两种ATQ工艺,最终选择以可获得贝氏体为主的工艺进行中试。中试的目标为7 m长的钢轨,经ATQ工艺处理后再经260℃保温16 h或30 h回火,经检测力学性能均超过性能要求指标。

42CrMo钢齿圈毛坯的水-空交替控时淬火工艺

42CrMo钢齿圈毛坯的淬火通常采用油淬或聚合物水溶液淬火来避免淬火的开裂,但油淬或聚合物水溶液淬火导致严重的环境污染。改用水淬不仅可满足绿色环保的要求而且可降低成本,但极易产生开裂。针对上述问题,本研究基于温度场、组织场和应力场的有限元模拟,获得优化的水-空交替控时淬火冷却(ATQ)工艺,成功应用于大直径(ф1970 mm)的42CrMo钢齿圈毛坯的淬火冷却。结果表明:采用ATQ工艺处理42CrMo钢齿圈毛坯,不仅回火后的力学性能高于性能指标要求,而且有效避免了淬火开裂。