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42CrMo钢空气离子氮氧共渗研究

真空科学与技术学报 2015年第10期35卷 1259-1263页

作者：武计强魏坤霞胡静常州大学江苏省表面工程技术重点实验室常州213164 常州天山重工机械有限公司常州213032 江苏省光伏科学与工程协同创新中心常州大学常州213164

采用不同空气流量对42Cr Mo钢进行离子氮氧共渗,并和常规离子渗氮进行对比。利用金相、显微硬度计、X射线衍射仪、电化学性能分析测试仪对复合渗层的显微组织、厚度、物相、表面硬度及耐蚀性进行了测试和分析。研究结果表明,普通空气可... 详细信息

采用不同空气流量对42Cr Mo钢进行离子氮氧共渗,并和常规离子渗氮进行对比。利用金相、显微硬度计、X射线衍射仪、电化学性能分析测试仪对复合渗层的显微组织、厚度、物相、表面硬度及耐蚀性进行了测试和分析。研究结果表明,普通空气可用作42Cr Mo钢离子氮氧共渗处理的氧气源;同样温度和时间条件下,离子氮氧共渗比常规离子渗氮的渗层厚,表面显微硬度提高,硬度梯度更加平缓。同时,渗层中物相含微量Fe3O4,起到提高耐蚀性的效果。同时,研究发现,空气流量0.3 L/min为最佳工艺参数。

关键词： 42CrMo钢离子氮氧共渗显微硬度耐蚀性

42CrMo钢加热时奥氏体晶粒长大演化规律

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材料热处理学报 2015年第1期36卷 104-108页

作者：李伟陈文琳吴跃杨栋周香合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009

对42CrMo钢在不同加热温度(850~1150℃)和保温时间(0~1200 s)下的奥氏体晶粒长大规律进行了研究。采用金相定量法对加热后材料的奥氏体晶粒度进行测量,建立42CrMo钢加热时奥氏体晶粒长大演化模型。结果表明:奥氏体晶粒尺寸随加热温度升... 详细信息

对42CrMo钢在不同加热温度(850~1150℃)和保温时间(0~1200 s)下的奥氏体晶粒长大规律进行了研究。采用金相定量法对加热后材料的奥氏体晶粒度进行测量,建立42CrMo钢加热时奥氏体晶粒长大演化模型。结果表明:奥氏体晶粒尺寸随加热温度升高呈指数关系长大,随保温时间的延长呈近似抛物线形式长大;利用基于唯象理论的Sellars模型,通过非线性回归方法建立42CrMo钢加热时奥氏体晶粒长大演化模型;将该模型导入有限元软件中预报42Cr Mo钢加热时奥氏体晶粒变化,预报结果与实验结果吻合,验证了该模型的正确性。

关键词： 42CrMo钢奥氏体晶粒晶粒长大晶粒尺寸预报

电磁/超声辅助42CrMo钢拉矫辊激光熔凝改性研究

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电磁/超声辅助42CrMo钢拉矫辊激光熔凝改性研究

作者：李金东青岛理工大学

学位级别：硕士

42CrMo钢作为拉矫辊的原材料,具有良好的淬透性、强度以及韧性。但没有经过热处理的42CrMo钢硬度、耐磨性以及抗疲劳性较差,且钢体内常出现气孔及裂纹,组织内化学成分不均匀,成分偏析严重,氧化物含量大等缺陷,都会导致拉矫辊过早失效。... 详细信息

42CrMo钢作为拉矫辊的原材料,具有良好的淬透性、强度以及韧性。但没有经过热处理的42CrMo钢硬度、耐磨性以及抗疲劳性较差,且钢体内常出现气孔及裂纹,组织内化学成分不均匀,成分偏析严重,氧化物含量大等缺陷,都会导致拉矫辊过早失效。因此,对42CrMo钢进行激光熔凝改性优化,改善组织和性能缺陷。然而,仅经过激光熔凝处理的熔凝层仍不够完善,会出现表层碳及化合物的烧损,成分偏析导致的元素分布不均匀等情况。鉴于此,本研究引入电磁场、超声场,开展电磁/超声辅助激光熔凝研究,采用有限元仿真与实验研究相结合方法,探索电磁/超声辅助激光熔凝的熔凝层组织特征与力学性能,系统研究电磁/超声对激光熔凝的熔凝层组织与性能的改善效果,为提高42CrMo钢性能提供理论依据。42CrMo钢在经过激光熔凝处理后,基体上会形成三个区域:熔凝区、相变区、热影响区。熔凝区组织以马氏体为主和一些残余奥氏体加莱氏体,相变区以细小的条状马氏体和板状马氏体整合组织为主,热影响区主要是回火索氏体、珠光体以及大量的大块状碳化物。当采用P=1400w、v=5mm/s的工艺参数进行激光熔凝,能在基体上获得气孔少、硬度高且分布均匀的熔凝层,此时熔凝层内部组织细化程度高、马氏体含量多,且氧化物含量较少,碳及化合物扩散度好。通过有限元软件COMSOL对电磁辅助激光熔凝进行有限元仿真分析,分析基体中电场、磁场以及电磁力的分布,然后通过将计算出的电磁力与传热、层流进行耦合,得到电磁场对熔池流场、温度场的影响。模拟发现,添加电磁场会降低熔池的最高温度,但熔池的流速提高约了20%。然后对电磁辅助激光熔凝进行实验研究,结果发现,相同激光工艺参数下,添加电磁场的熔池面积增加、气孔数量减少、表面烧损现象明显缓解;力学性能上,硬度增加且分布更均匀、耐磨损性得到提升;熔凝层内部组织细化程度提高,成分偏析减少,氧化物含量也有所降低。通过COMSOL对超声辅助激光熔凝进行有限元仿真分析,对基体中声场以及声场对熔池的影响进行分析。模拟发现,声场声压梯度扩散形式与Marangon对流相仿,对熔池流动起推动作用,熔池流速提高了约50%,而熔池的最高温度有所降低。通过添加超声场辅助激光熔凝实验研究,发现相同激光功率下,超声场可以增加熔池面积、减少熔凝层气孔数量,提高熔凝层的整体硬度、耐磨损性,使熔凝层组织更加细密,成分偏析减少,尤其氧化物含量显著减少。本文对电磁场与超声场辅助激光熔凝进行了实验研究与有限元仿真分析,对熔凝层的微观组织与力学性能进行了研究,明确了外物理场对激光熔凝的熔凝层性能的改善效果,为外物理场辅助激光熔凝研究提供了参考和借鉴。

关键词： 42CrMo钢激光熔凝有限元仿真电磁辅助超声辅助熔凝层性能

42CrMo钢船用曲拐热处理工艺及性能研究

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42CrMo钢船用曲拐热处理工艺及性能研究

作者：彭则昆明理工大学

学位级别：硕士

本文围绕着42CrMo钢船用曲拐热处理工艺的制订,首先探讨了42CrMo钢在不同加热条件下的晶粒长大规律及不同冷却条件下的组织演变。然后进行了末端淬火过程的数值模拟并进行了验证。最后模拟了船用曲拐的温度、晶粒大小、组织以及硬度在... 详细信息

本文围绕着42CrMo钢船用曲拐热处理工艺的制订,首先探讨了42CrMo钢在不同加热条件下的晶粒长大规律及不同冷却条件下的组织演变。然后进行了末端淬火过程的数值模拟并进行了验证。最后模拟了船用曲拐的温度、晶粒大小、组织以及硬度在热处理过程中的分布规律。为了指导船用曲拐加热工艺的制订,利用DIL-805-ADT动态淬火/膨胀相变仪开展了42CrMo钢在不同加热温度和保温时间条件下的奥氏体化热模拟试验,采用截线法研究了42CrMo钢在不同奥氏体化条件下的奥氏体晶粒尺寸的演变规律。结果表明,42CrMo钢在加热到890～930°C区间时已经完全奥氏体化,保温过程中的晶粒生长属于正常生长,温度的影响较大,保温时间的影响较小,在保温过程中晶粒生长缓慢,晶粒尺寸与时间满足指数关系。通过线性回归得到晶粒长大的Beck模型参数,非线性回归得到Sellars和Anelli模型参数,结果表明在确定42CrMo钢热处理温度时推荐使用Anelli模型预测其奥氏体晶粒尺寸。为了指导船用曲拐冷却工艺的制订,利用DIL-805-ADT动态淬火/膨胀相变仪开展了42CrMo钢的连续冷却转变和等温转变实验,研究了42CrMo钢在不同冷却形式下的组织演变规律,绘制了42CrMo钢的CCT曲线和TTT曲线。连续冷却转变的研究结果表明,当冷却速度为0.1°C/s时,冷却产物为珠光体和铁素体的双相混合组织;当冷却速度为0.2～0.5°C/s时,冷却产物为珠光体、铁素体、贝氏体的三相混合组织;当冷却速度为1～4.3°C/s时,冷却产物为贝氏体和马氏体的双相混合组织,而且随着冷却速度的不断增加,马氏体组织含量也逐渐增多;当冷却速度大于5°C/s时,冷却产物为马氏体组织,因此可以推断42CrMo钢的马氏体转变的临界冷速在4.3～5°C/s之间。等温冷却转变的研究结果表明,当在320～540°C等温转变时,转变产物为贝氏体组织,而且贝氏体组织还存在转变不完全现象;当在560～720°C等温转变时,转变产物为珠光体和铁素体。建立了船用曲拐在热处理数值模拟过程中使用的传热模型、相变模型和硬度模型。然后使用材料性能软件JMat Pro计算了42CrMo钢的密度、比热容、导热系数和平衡状态下的奥氏体分解参数等基本参数。开展了末端淬火过程的数值模拟并验证了其准确性。温度结果表明,试样经过600 s喷淬后,试样顶端的温度为230°C,而试样底端的温度下降到了81°C,试样的上下温差为150°C,而且距离水冷端的位置越远,温度降低越慢。组织结果表明,模拟喷淬600 s后末端淬火试样的显微组织主要为马氏体、贝氏体以及铁素体的混合组织。硬度结果表明,硬度大小分布由组织分布所决定,在试样底端的硬度最大,能达到663 HV,在试样顶端的硬度最小,只有330 HV。末端淬火过程的计算结果与实验结果吻合较好。通过数值模拟技术预测了42CrMo钢船用曲拐在加热过程中的温度以及晶粒度变化,在冷却过程中的温度、组织以及硬度变化。结果表明,在加热过程中采用阶梯加热,曲拐各个位置的温度以及晶粒度大小差别很小。在冷却过程中,曲拐在圆环处的温度降低较快,在圆环处只存在马氏体和贝氏体两种组织;在曲拐臂处的心部温度降低较慢,存在着少量的铁素体组织。计算的曲拐的表面硬度较高能达到672 HV,心部硬度较低只有271 HV。

关键词：船用曲拐 42CrMo钢热处理数值模拟

离子渗氮温度对42CrMo钢组织及摩擦磨损行为的影响

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材料保护 2019年第6期52卷 39-44页

作者：梁泓彬李长生王培开绍森江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

目前,对42CrMo钢离子渗氮层的摩擦磨损行为研究较少。为此,在不同温度下对42CrMo钢进行了渗氮处理,通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和显微硬度测试仪等设备对渗氮样品进行表征;采用往复滑动式摩擦磨损试验机研究了渗氮样品在... 详细信息

目前,对42CrMo钢离子渗氮层的摩擦磨损行为研究较少。为此,在不同温度下对42CrMo钢进行了渗氮处理,通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和显微硬度测试仪等设备对渗氮样品进行表征;采用往复滑动式摩擦磨损试验机研究了渗氮样品在轻载与重载条件下的摩擦学性能,通过磨损表面形貌和化学成分分析磨损机理。结果表明:渗氮层的化合物层厚度随温度的升高而增加,450℃和480℃渗氮层的物相主要为ε-Fe2-3N以及少量γ’-Fe4N,510℃渗氮层主要由γ’-Fe4N组成;不同渗氮温度下制备的渗氮层的有效硬化深度差异不明显,表面硬度和硬度梯度曲线下降速率不同,温度越高,曲线越平缓;在轻载条件下,具有更多γ’-Fe4N相的渗氮表面表现出更佳的磨损表面,而在重载条件下具有更多ε-Fe2-3N相和更厚化合物层的渗氮表面表现出更好的耐磨性。

关键词：离子渗氮温度 42CrMo钢微观组织摩擦磨损行为载荷

基于铸辗复合成形的42CrMo钢稳态变形参数的确定

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金属热处理 2014年第2期39卷 101-106页

作者：秦芳诚齐会萍李永堂杜诗文太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024

通过热压缩试验获得42CrMo钢铸坯的流变应力，以动态材料模型和Prasad’s失稳准则为基础，建立不同变形量下42CrMo钢铸坯的功率耗散图、失稳图及加工图，分析其热变形过程并确定稳态变形参数。研究得出了变形失稳区在高应变速率（大于0... 详细信息

通过热压缩试验获得42CrMo钢铸坯的流变应力，以动态材料模型和Prasad’s失稳准则为基础，建立不同变形量下42CrMo钢铸坯的功率耗散图、失稳图及加工图，分析其热变形过程并确定稳态变形参数。研究得出了变形失稳区在高应变速率（大于0．35s^-1）时出现，且随应变速率的增加和变形量的增大，失稳区域变宽。变形温度850～1150℃、应变速率0．05～0．35s^-1为稳态变形区域。功率耗散效率的峰值35％出现在1100℃／0．05^s-1处，被认为是最佳变形工艺参数。

关键词：铸辗复合成形 42CrMo钢稳态变形参数动态材料模型加工图

方形光斑多点激光冲击强化42CrMo钢表面残余应力和变形的数值模拟研究

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现代制造技术与装备 2023年第7期59卷 63-66页

作者：张鑫孔垂江陈公领朱然刘冰单县能源有限公司单县274300 山东科技大学青岛266590 曹县科技创新服务中心曹县274400

通过改进的数值模拟方法研究方形光斑多点激光冲击对42CrMo钢表面残余应力和变形的影响。结果表明,随着冲击波峰值压力的增加,表面残余应力和表面变形都有所增大。同时,针对采煤机截齿表面进行激光冲击强化数值模拟,证明其表面可形成残... 详细信息

通过改进的数值模拟方法研究方形光斑多点激光冲击对42CrMo钢表面残余应力和变形的影响。结果表明,随着冲击波峰值压力的增加,表面残余应力和表面变形都有所增大。同时,针对采煤机截齿表面进行激光冲击强化数值模拟,证明其表面可形成残余应力。

关键词：激光冲击强化方形光斑 42CrMo钢表面残余应力表面变形

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42CrMo钢的等通道转角挤压成型工艺

重型机械 2023年第6期 54-60页

作者：毛泱博王建梅吉宏斌李赵阳王震宇太原科技大学重型机械教育部工程研究中心山西太原030024

为解决传统等径角挤压(equal channel angular pressing,ECAP)模具在挤压过程中可能存在的飞边和装拆困难等问题,采用ECAP工艺,以42CrMo钢为挤压材料,通过总结分析ECAP试验过程中模具脱模困难的原因,提出一种对称分模模具及配套模架的... 详细信息

为解决传统等径角挤压(equal channel angular pressing,ECAP)模具在挤压过程中可能存在的飞边和装拆困难等问题,采用ECAP工艺,以42CrMo钢为挤压材料,通过总结分析ECAP试验过程中模具脱模困难的原因,提出一种对称分模模具及配套模架的设计方案。该方案通过设计模架并优化模具配合间隙,避免挤压试件飞边的产生,只需操纵压机将凸模抬起即可快速脱模。在Deform软件中建立不同模具间隙下42CrMo钢ECAP的有限元模型,研究了模具间隙对42crmo试件ECAP成形的影响规律。在此基础上,进行了ECAP试验,观察挤压后试件表面质量,通过试验结果与数值模拟结果一致性对比,验证了数值模拟结果的可靠性与准确性。研究结果表明,模具设计方案有效防止飞边产生,试验效果较好。金相显微组织观察表明,挤压后的42CrMo钢晶粒细化效果显著。

关键词： ECAP 42CrMo钢模具模架

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42CrMo钢车削表面完整性研究

组合机床与自动化加工技术 2021年第7期 137-140页

作者：于浩赵军盖少磊孙哲飞山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061 机械工程国家级实验教学示范中心(山东大学) 济南250061 滨州渤海活塞有限公司山东滨州256602

为了探究42CrMo钢车削表面完整性评价指标与切削参数之间的关系,采用正交试验法对42CrMo钢进行精车加工,分析了切削参数对表面粗糙度、残余应力和加工硬化的影响规律,并采用多元线性回归法构建了表面完整性各项指标的预测模型。结果表明... 详细信息

为了探究42CrMo钢车削表面完整性评价指标与切削参数之间的关系,采用正交试验法对42CrMo钢进行精车加工,分析了切削参数对表面粗糙度、残余应力和加工硬化的影响规律,并采用多元线性回归法构建了表面完整性各项指标的预测模型。结果表明:切削参数对表面完整性的影响主次顺序为:表面粗糙度:f>v>a_(p);表面残余应力:v>f>a_(p);表面加工硬化程度:v>f>a_(p)。表面粗糙度随进给量的增大而显著增大;表面残余应力随切削速度和进给量的增大而显著增大;表面加工硬化程度随切削速度和进给量的增大而增大。表面粗糙度和表面残余应力的预测模型具有高度显著性和较好的拟合优度。

关键词： 42CrMo钢精车正交试验表面完整性切削参数