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。

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。

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%。