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机车牵引齿轮的晶界氧化控制及热处理工艺优化

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热加工工艺 2014年第4期43卷 153-157页

作者：石万凯韩振华刘向阳徐建华重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆新兴通用传动有限公司重庆400707

为解决17CrNiMo6机车牵引齿轮在热处理工艺中出现的晶界氧化超标问题,通过相关的热力学计算,阐述了晶界氧化(IGO)的产生机理;采用BBH型前室预抽真空多用炉、金相和硬度检验对该齿轮进行了热处理工艺实验,并对产生晶界氧化的部位取样进... 详细信息

为解决17CrNiMo6机车牵引齿轮在热处理工艺中出现的晶界氧化超标问题,通过相关的热力学计算,阐述了晶界氧化(IGO)的产生机理;采用BBH型前室预抽真空多用炉、金相和硬度检验对该齿轮进行了热处理工艺实验,并对产生晶界氧化的部位取样进行显微电镜光学扫描和能谱分析。能谱分析结果表明:晶界氧化产生的黑色网状物的主要成分是Cr和O,减少Cr氧化物的生成量可以降低晶界氧化的程度。分析Fe、Cr和氧化性气氛的平衡曲线,找出了影响Cr氧化物生成的渗碳工艺参数(加热期的均温速度,强渗期和扩散期的温度、碳势、保温时间),优化工艺使齿轮的晶界氧化程度很好地达到了技术要求。

关键词：机车牵引齿轮晶界氧化工艺优化渗碳

服役环境下TP347H耐热钢的晶界氧化特征及机理研究

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服役环境下TP347H耐热钢的晶界氧化特征及机理研究

作者：隋广元大连理工大学

学位级别：硕士

TP347H作为经典的18-8型奥氏体耐热不锈钢,因其良好的抗晶间腐蚀能力、较高的蠕变强度和稳定的抗氧化能力,经常被用作火力机组中的过热器、再热器等高温高压部件。在对一批服役态TP347H管材进行失效分析后,发现该管发生晶界氧化,并促进... 详细信息

TP347H作为经典的18-8型奥氏体耐热不锈钢,因其良好的抗晶间腐蚀能力、较高的蠕变强度和稳定的抗氧化能力,经常被用作火力机组中的过热器、再热器等高温高压部件。在对一批服役态TP347H管材进行失效分析后,发现该管发生晶界氧化,并促进其沿晶开裂,降低了合金的力学性能。其一,晶界氧化有异于寻常研究的高温氧化;其二,晶界氧化破坏晶界完整性且削弱晶界性能。因而,对服役环境下TP347H的晶界氧化行为、机理以及晶界氧化对金属裂纹萌生及扩展的影响进行研究。本文以服役态TP347H作为研究对象,进行晶界氧化试验,采用光学显微镜、扫描电镜、电子探针等设备进行显微组织表征、成分分析和半定量分析,探讨了服役环境下、无应力、压应力和拉应力下的晶界氧化的形貌特征;并结合氧化热力学基础,对晶界氧化行为机理进行分析;同时对其室温冲击断口微观形貌进行分析,探讨晶界氧化与裂纹的萌生与扩展之间的关系。研究结果表明:该批服役环境下TP347H管材中,在裂纹扩展的尖端区域出现Cr的氧化物;在裂纹扩展的中间区域出现两层富Cr的Fe、Cr氧化物层夹杂一层富Fe的非氧化物层现象,即类“三明治”结构;在裂纹萌生的初始端未发现“三明治”现象,即两层富Cr的Fe、Cr氧化物层夹杂一层FeO氧化物层。试样沿晶界氧化区域打开进行EDS分析发现:“三明治”结构中富Fe的非氧化物层为不规则的菱形晶体,是铁素体相,平均直径大约在3?m,铁铬氧化物层致密无孔洞,紧密附着在基体上;裂纹初始端的氧化铁为球状,直径1.5?m左右。650℃下再氧化试验,未发现“三明治”结构中富铁非氧化层的产生与生长过程;观察到伴随氧化时间的延长,氧化层厚度随之增厚。在无应力、700℃下高温氧化试验,发现试样表面生成内层富铬氧化物及外层富铁氧化物的双层氧化物结构;内层氧化区域局部沿着晶界延伸进基体约3?m。压应力下模拟晶界氧化试验,在模拟晶界附近产生两层富铬层氧化物夹杂富铁氧化物的三层氧化物结构。利用蠕变实验进行拉应力下晶界氧化实验,裂纹尖端区域铬优先氧化;在裂纹中端区域产生两层富铬氧化物夹杂富铁氧化物的三层氧化物结构。TP347H的晶界氧化机制初步探讨:晶界氧化的初期,铬元素优先氧化成CrO;晶界氧化的第二阶段,在晶粒表面铁、镍和铬反应生成铁铬镍的氧化物,同时铁元素会在浓度差的推动下由基体向晶界扩散并氧化为FeO,最终形成两层铁铬氧化层夹富铁氧化层的特殊形貌。在特殊情况下,若扩散进晶界的氧较少,晶界氧化的第二阶段则可以分为2步:第1步,因氧分压过小无法形成氧化铁,则在晶界附近形成铁素体相;第2步,随着裂纹扩展,晶界的氧分压逐步增大,此时铁素体被氧化成氧化铁。在室温下,服役态TP347H基体呈韧性断裂特征;而发生晶界氧化的TP347H区域发生明显的沿晶断裂,并在裂纹尖端看到韧性断裂到沿晶脆性断裂的转变。晶界氧化会导致合金发生沿晶开裂,降低了合金的力学性能。

关键词： TP347H 晶界氧化沿晶开裂

晶界氧化对37Cr4螺栓疲劳寿命影响的研究

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大学物理实验 2018年第5期31卷 95-99页

作者：景长成陈泓达昆明理工大学云南昆明675000 富奥汽车零部件股份有限公司吉林吉林132000

发动机连杆设计使用材料为37Cr4的螺栓经常在生产制造过程中出现晶界氧化现象。为了评判发生晶界氧化的螺栓是否仍能满足设计及使用要求,同时探究晶界氧化现象对此材料螺栓使用寿命和疲劳强度的影响。采用实验测试的方法进行分析,通过... 详细信息

发动机连杆设计使用材料为37Cr4的螺栓经常在生产制造过程中出现晶界氧化现象。为了评判发生晶界氧化的螺栓是否仍能满足设计及使用要求,同时探究晶界氧化现象对此材料螺栓使用寿命和疲劳强度的影响。采用实验测试的方法进行分析,通过实验结果评估晶界氧化现象对材料为37Cr4的发动机连杆螺栓疲劳寿命的影响,并据此提出相关设计及生产建议。

关键词：发动机连杆螺栓晶界氧化疲劳寿命金相分析

ER69-3盘条退火过程晶界氧化问题分析与改进

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金属制品 2024年第5期50卷 33-39页

作者：侯建伟左锦中亓奉友董强苏永泽中信泰富特钢研究院青钢分院山东青岛266400

ER69-3作为工程机械用70 kg级焊丝钢的代表牌号,其热轧盘条在720℃保温3.5 h退火后,经过机械除鳞和拉拔、镀铜等工序加工的焊丝表面出现“发黑”现象,“发黑”的焊丝表面存在较多裂纹缺陷,对应的退火盘条存在明显晶界氧化现象。通过单... 详细信息

ER69-3作为工程机械用70 kg级焊丝钢的代表牌号,其热轧盘条在720℃保温3.5 h退火后,经过机械除鳞和拉拔、镀铜等工序加工的焊丝表面出现“发黑”现象,“发黑”的焊丝表面存在较多裂纹缺陷,对应的退火盘条存在明显晶界氧化现象。通过单变量试验,确认退火盘条的晶界氧化主要是因为退火温度设定较高,在720℃时氧化铁皮中的氧从晶界向基体扩散,产生晶界氧化。试验通过降低退火温度至670℃或酸洗去除氧化铁皮后再进行720℃退火处理两种措施,均可保证退火后消除马氏体和贝氏体组织,同时确保退火盘条几乎不产生晶界氧化,解决了退火盘条加工过程中焊丝表面“发黑”的问题。

关键词： ER69-3 焊丝酸洗退火晶界氧化机械除鳞

汽车膜片弹簧钢带51CrV4晶界氧化原因分析及改进措施

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江西冶金 2018年第2期38卷 12-16,20页

作者：喻建林钟小杰夏雪生舒昕胡振平新余钢铁集团有限公司江西新余338001

对比分析不同工艺条件对51CrV4材料产生晶界氧化的影响。实验研究表明:晶界氧化是发生在再结晶退火工序,高温长时间加热和炉内存在高的氧化性气氛是导致材料产生晶界氧化的主要原因。为此对51CrV4冷轧钢带的生产工艺提出了改进措施,有... 详细信息

对比分析不同工艺条件对51CrV4材料产生晶界氧化的影响。实验研究表明:晶界氧化是发生在再结晶退火工序,高温长时间加热和炉内存在高的氧化性气氛是导致材料产生晶界氧化的主要原因。为此对51CrV4冷轧钢带的生产工艺提出了改进措施,有效地解决了51CrV4冷轧钢带产生晶界氧化的问题。

关键词：汽车膜片弹簧 51CrV4 晶界氧化再结晶退火

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50CrV4链板晶界氧化对疲劳强度的影响

物理测试 2024年第1期42卷 44-49页

作者：张孟九谢爱军逄宁宁王绪珍王魁王俊杰青岛征和工业股份有限公司山东青岛266705

50CrV4作为优质的Cr-Mn-V系列合金弹簧钢,经过等温淬火+回火热处理后,获得下贝氏体+回火马氏体+少量残留奥氏体+弥散分布的颗粒状碳化物的复相组织。用50CrV4带钢制成的汽车正时齿形链链板,经过热处理后,保证高疲劳强度的同时,又兼具较... 详细信息

50CrV4作为优质的Cr-Mn-V系列合金弹簧钢,经过等温淬火+回火热处理后,获得下贝氏体+回火马氏体+少量残留奥氏体+弥散分布的颗粒状碳化物的复相组织。用50CrV4带钢制成的汽车正时齿形链链板,经过热处理后,保证高疲劳强度的同时,又兼具较好的耐磨性。但是由于50CrV4中Cr、Mn、V的存在,使得50CrV4过冷奥氏体较为稳定,在热轧卷板时,冷却不能过快,否则易出现马氏体和贝氏体,导致卷板过程中开裂,所以在高温区停留时间较长,不可避免地存在不同程度的晶界氧化,对晶界氧化程度不同的50CrV4带钢分别进行晶界氧化深度检测并冲裁成链板,在同样的热处理条件下,制作出成品链条,分别测试链条的拉力和疲劳强度,得出不同程度的晶界氧化对链条拉力和疲劳强度的影响,通过对比分析发现,纵向晶界氧化会造成链条拉力降低和链条疲劳强度降低,横向晶界氧化比纵向晶界氧化对链条的拉力的影响更严重,并且严重降低链条的疲劳强度。

关键词： 50CrV4钢晶界氧化疲劳强度链条拉力

中高碳钢球化退火过程中表层脱碳与晶界氧化的控制研究

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涟钢科技与管理 2018年第1期 1-5页

作者：曾斌吴中佳郭政伟涟钢技术中心

为满足弹簧钢和高端工具钢对表面脱碳层与晶界氧化层深度的要求,对涟钢生产的多个中高碳钢牌号在涟钢全氢罩式退火炉、用户氨分解罩式退火炉、实验室马弗炉进行球化退火试验。研究对象包括不酸洗的热轧试样与酸洗后的热轧试样两种。结... 详细信息

为满足弹簧钢和高端工具钢对表面脱碳层与晶界氧化层深度的要求,对涟钢生产的多个中高碳钢牌号在涟钢全氢罩式退火炉、用户氨分解罩式退火炉、实验室马弗炉进行球化退火试验。研究对象包括不酸洗的热轧试样与酸洗后的热轧试样两种。结果表明:不酸洗带氧化铁皮退火难以满足脱碳层厚度10μm以下,晶界氧化层厚度5μm以下的要求;脱碳与晶界氧化机理存在差别;氮氢混合气体下退火能改善表面脱碳与晶界氧化状况。

关键词：球化退火脱碳晶界氧化中高碳钢

GH4169合金高温疲劳裂纹扩展的微观损伤机制

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工程科学学报 2018年第7期40卷 822-832页

作者：侯杰董建新姚志浩北京科技大学材料科学与工程学院

空气环境对高温合金在高温下的损伤行为有显著影响.为了研究标准热处理态GH4169合金在高温疲劳裂纹扩展过程中的微观损伤机制,在空气环境中进行650℃、初始应力强度因子幅ΔK=30 MPa·m^（1/2）和应力比R=0.05的低周疲劳裂纹扩展试验.... 详细信息

空气环境对高温合金在高温下的损伤行为有显著影响.为了研究标准热处理态GH4169合金在高温疲劳裂纹扩展过程中的微观损伤机制,在空气环境中进行650℃、初始应力强度因子幅ΔK=30 MPa·m^（1/2）和应力比R=0.05的低周疲劳裂纹扩展试验.使用扫描电镜（SEM）及能谱（EDS）对试样的断口、外表面和剖面进行观察和分析.实验结果表明：疲劳主裂纹以沿晶方式萌生并扩展,随后沿晶二次裂纹出现,并且其数量和长度沿主裂纹方向逐渐增加,进入快速扩展阶段后,断口呈现韧窝组织形貌;在裂纹扩展过程中,δ相与基体的界面发生氧化,使得沿晶二次裂纹沿界面扩展并产生偏折,从而起到阻碍二次裂纹扩展的作用;试样外表面的主裂纹周围出现晶界氧化损伤区,其尺寸和晶界开裂程度沿主裂纹扩展方向逐渐增大.

关键词： GH4169合金高温裂纹扩展晶界氧化 δ相

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真空碳氮共渗新技术及其应用

金属热处理 2006年第3期31卷 59-61页

作者：张建国丛培武王京晖田桐张海珠北京机电研究所北京100083

与气体碳氮共渗技术相比,真空碳氮共渗不仅保留了其淬火温度低、变形小、淬透性强以及适用于合金钢、碳素钢等优点,还克服了气体碳氮共渗易产生晶界氧化层的缺点,且节约了原料气,废气排放量较少,有利于环保。经850℃×120min真空碳氮共... 详细信息

与气体碳氮共渗技术相比,真空碳氮共渗不仅保留了其淬火温度低、变形小、淬透性强以及适用于合金钢、碳素钢等优点,还克服了气体碳氮共渗易产生晶界氧化层的缺点,且节约了原料气,废气排放量较少,有利于环保。经850℃×120min真空碳氮共渗后,16MnCr5钢渗层深0.45mm,20CrMnTi钢渗层深0.33mm,35碳素钢渗层深0.30mm。用该新技术处理的20CrMo钢制精密级(5级)齿轮内孔直径变形量≤0.01mm,且无喇叭口。

关键词：真空碳氮共渗晶界氧化氨气