15NiMoSiCr10中速船用针阀体的热处理工艺开发

针阀偶件是船用柴油机的一种重要零件,在船舶航行的安全性和可靠性中发挥关键作用。利用低压脉冲真空渗碳高压气淬技术,在国内率先成功开发了15NiMoSiCr10船用针阀体的热处理工艺,同时较系统地研究了其热处理性能特点。渗碳温度选用960℃,采用VC-Sim 1.4.1专家软件对渗碳时间和乙炔脉冲进行仿真,降低工艺开发成本。960℃渗碳后直接进行18 bar高压氮气淬火,经-120℃冷处理2 h后分别在不同温度下进行抗回火性试验。试验结果表明,15NiMoSiCr10针阀体具有回火抗力好、金相组织优良以及芯部硬度较高等较好的工艺性,使用寿命超过6000 h,相比其他材料针阀体,其使用寿命得到大幅提高,有效提升了产品的市场竞争力,带来了较大的经济效益。

12Cr2Ni4A钢高温真空低压脉冲渗碳工艺

与传统气氛渗碳相比,高温真空渗碳在提高渗碳效率、产品质量和节约能源方面均表现出明显优势.本文分析了12Cr2Ni4A钢的奥氏体晶粒长大行为、扩散系数及奥氏体饱和碳质量分数等关键参数的影响,结合真空低压脉冲渗碳工艺原理,对高温真空低压脉冲渗碳工艺进行实验验证.结果表明:实验钢在930,950,980℃渗碳温度下,渗碳层的硬度梯度曲线和碳质量分数梯度曲线的实测值与预期值吻合较好.此外,随着渗碳温度的升高,碳的扩散系数和奥氏体饱和碳质量分数增加,高温真空渗碳可显著提高渗碳速率,温度每提高10℃约使渗碳效率提高14%~17%.

20CrMnTi钢碳氮复合强化层的组织与性能

为减少氮化时间,降低渗氮层脆性,提高20CrMnTi钢表面的耐磨性能。采用真空脉冲渗碳+(真空脉冲渗氮、真空感应渗氮、离子渗氮)三种方法在20CrMnTi钢表面制备碳氮复合强化层,利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、EBSD、显微硬度计和微观划痕测试仪等分析了渗层的物相、组织结构、截面元素分布、物相分布、致密性、显微硬度梯度和渗层脆性。结果表明组织从表及里依次为:Fe4N→含氮铁素体→回火索氏体;真空脉冲渗碳+离子渗氮工艺能获得30μm左右硬度值高、致密性好、脆性小的渗氮层,具有良好的耐磨性能;渗层截面中发现次表层含有残留奥氏体呈颗粒状或者细条状弥散的分布在马氏体基体上,奥氏体为软质相,可以较好的吸收外界的冲击力,防止产生和扩展裂纹,有效的降低渗氮层的脆性。先渗碳淬火形成的马氏体在随后的渗氮过程中转变为回火索氏体,碳化物从α-Fe中析出形成的空位,有利于氮原子的吸附和扩散,有效地缩短渗氮时间;先渗碳后渗氮能够有效地降低氮化层的脆性。

碳氮共渗对20CrMnTi钢组织及耐磨性的影响

研究中温和高温感应碳氮复合渗对20Cr Mn Ti钢组织与耐磨性的影响。采用SEM、EDS、金相显微镜、自动显微硬度仪和端面磨损试验机等对组织性能进行表征。结果表明,中温碳氮复合渗处理使表面组织疏松;高温碳氮复合渗处理表面组织更为致密;在高温下进行碳氮复合得到的渗层是中温下的两倍多,且表面平均硬度均比中温复合渗高;通过真空感应碳氮共渗能有效提高工件的耐磨性能,其中气体压力对耐磨性能的影响不大,磨损机制由黏着磨损转变到磨粒磨损。

电磁感应真空变脉冲工艺对20CrMnTi钢渗碳层组织与性能的影响

目的研究真空脉冲渗碳过程中"强渗"与"扩散"脉冲分布占比对20CrMnTi钢渗碳层晶粒粗化行为及组织性能的影响。方法采用一种电磁感应真空变脉冲渗碳新方法,经"原脉冲"、"变强渗"、"变扩散"、"变压力"四种工艺,制备了组织致密的20CrMnTi钢渗碳层。利用SEM、EBSD、自动显微硬度仪以及XRD应力衍射仪等对渗碳层的微观形貌、晶体相变特征、硬度梯度以及表面残余应力进行了深入分析。结果对比分析四种工艺方法,"变强渗"工艺虽使20CrMnTi钢渗碳层厚度达到1450μm,但渗碳层中仍存在大量块状Fe3C;"变扩散"工艺使20CrMnTi钢渗碳层的Fe3C含量下降到3.88%,残余奥氏体含量下降到7.32%,厚度达到1320μm,其中表层0～60μm范围内,硬度提高到780 HV0.5,表面残余压应力增加到-231 MPa。故"变扩散"工艺使渗碳层组织性能最佳。结论 "变强渗"工艺增加了渗碳前期表层与内部的碳浓度差,提高了碳原子扩散驱动力,利于渗碳层生长;"变扩散"工艺在渗碳后期使碳化物进一步溶解,这利于碳原子向渗碳层内部充分扩散,降低了渗碳层的碳化物析出和残余奥氏体形成。

高频真空电磁感应脉冲渗碳装置及其应用

针对常规真空电阻式加热渗碳装置加热速度慢、工艺周期长等问题,提出高频真空电磁感应脉冲渗碳方法,自主研制基于PLC控制的电磁感应真空脉冲渗碳装置。其具有升温快、工艺周期短、实现在线监测压力和温度;实现自动混合不同比例的渗碳气氛和整个电磁感应真空脉冲渗碳过程自动化等优势。可完成不同"强渗-扩散"时间占比以及压强、温度随时间在-80~0 k Pa、300~1300℃范围内变化的脉冲渗碳工艺。通过使用该装置对20CrMnTi钢进行8个不同"强渗-扩散"时间占比的脉冲渗碳工艺,制备材料表面含有Fe3C、Fe等碳化物相的渗碳层,碳化物层的硬度达到835.2 HV0.025,渗碳层深度达到1398μm,优于常规真空电阻渗碳方法。