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跳动量超差42crmo钢曲轴校直后的微结构分析

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电子显微学报 2005年第4期24卷 298-299页

作者：邹龙江高路斯王德和大连理工大学材料工程系辽宁大连116024

曲轴是内燃机关键零件之一.曲轴在运行过程中的疲劳断裂是造成事故的主要原因.目前,42crmo钢曲轴在我国曲轴生产中占很大比例.在实际生产加工中,我们发现42crmo钢曲轴毛坯在二次时效工序处理后跳动量超差比率较高,影响了后序加工的成品率.

关键词： 42crmo 压力校直钢曲轴跳动量微结构分析超差生产加工关键零件疲劳断裂

K418镍基合金涡轮盘与42crmo轴惯性摩擦焊研究

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K418镍基合金涡轮盘与42CrMo轴惯性摩擦焊研究

作者：丁煜瀚重庆大学

学位级别：硕士

涡轮增压器能够使发动机的功率提高20%5%,在汽车行业等领域应用日益广泛。涡轮增压器工作温度一般高于600℃,多采用K418镍基铸造合金,该合金材料的高温组织稳定性、耐热腐蚀性和耐热性优良,但成本较高。为了降低成本,工程应用中希望采用... 详细信息

涡轮增压器能够使发动机的功率提高20%5%,在汽车行业等领域应用日益广泛。涡轮增压器工作温度一般高于600℃,多采用K418镍基铸造合金,该合金材料的高温组织稳定性、耐热腐蚀性和耐热性优良,但成本较高。为了降低成本,工程应用中希望采用“K418涡轮盘—42crmo轴焊接”的技术路线制造涡轮增压器。由于两者化学成分、热物理性能、高温力学性能差异导致焊接性差,成为亟待解决的技术难题。针对上述问题,本文以K418镍基合金和42crmo合金钢为母材,开展了两种材料的惯性摩擦焊焊接性研究、K418涡轮盘和42crmo轴的惯性摩擦焊工艺研究,并分析了两种材料的惯性摩擦焊界面结合机理,主要研究结果如下:(1)以棒状42crmo和K418试样开展的惯性摩擦焊接性研究表明:在合适工艺参数条件下,42crmo和K418之间可以获得良好的焊接接头,仅在焊接界面外围区域存在少量未焊合和微裂纹。初始动能增加,焊接界面的温度增加,K418侧在较窄区域发生变形,42crmo变形区域增大并发生动态再结晶,同时产生加工硬化,两者共同作用使焊接界面实现良好的冶金结合和机械咬合;当初始动能为50.60kJ时,接头平均抗拉强度达到772 MPa(为母材的88%),拉伸断裂发生在靠近界面的K418侧,为脆性断裂。(2)42crmo轴与K418涡轮盘的惯性摩擦焊时,采用空心轴—平面的接头结构形式接头抗拉强度随初始动能和顶锻压力增加都呈先增加后降低的趋势,拉伸断口均呈脆性断裂特征。当顶锻压力保持不变,飞轮初始动能为4.21 kJ时,接头拉伸断裂在焊接界面处,当初始动能增加为19.75 kJ时,接头拉伸断裂在K418侧,产品平均抗拉强度达到最大值1129 MPa;当初始动能保持不变,顶锻压力为154 kN时,产品平均抗拉强度达到峰值1090 MPa,断裂同样发生在K418侧;一定工艺参数条件下接头高温拉伸强度优于42crmo。(3)当焊接热输入足够时,焊接界面处C元素发生了从42crmo向K418侧的界面扩散。其机理应该是:42crmo中C元素在浓度高,焊接过程的摩擦使界面温度升高,为C原子扩散提供了扩散激活能;此外,界面处组织发生动态再结晶,晶粒细化,晶界增多,为C原子沿晶界的短路扩散创造了条件。C元素在K418侧热影响区聚集,与强碳化物元素形成了不连续分布的碳化物带,使该区域脆化。(4)惯性摩擦焊接过程是一个物理和化学作用共同作用的过程,在热-力耦合作用下,界面金属发生塑性流动、机械咬合、元素扩散和动态再结晶。塑性变形区的组织发生动态再结晶,界面中心区域再结晶晶粒较小,外围区域晶粒在热作用下有所长大,在热影响区和热机械影响区存在少许粗大的晶粒。塑性变形层晶粒细化,组织致密,力学性能提高。

关键词： 42crmo K418 惯性摩擦焊界面特征力学性能

高温合金（GH2132、GH4169）/42crmo钢连续驱动摩擦焊工艺研究

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高温合金（GH2132、GH4169）/42CrMo钢连续驱动摩擦焊工艺研究

作者：王毅大连交通大学

学位级别：硕士

在铁路机车发动机的涡轮增压器转子系统中,处于高温高压等严酷复杂工作环境下的涡轮盘采用的是高温合金(GH2132、GH4169)材料,而处于工作环境相对好些的转子轴采用的是42crmo材料,经过大量考证,本研究决定选用连续驱动摩擦焊的焊接工艺... 详细信息

在铁路机车发动机的涡轮增压器转子系统中,处于高温高压等严酷复杂工作环境下的涡轮盘采用的是高温合金(GH2132、GH4169)材料,而处于工作环境相对好些的转子轴采用的是42crmo材料,经过大量考证,本研究决定选用连续驱动摩擦焊的焊接工艺方法对上述两种材料进行焊接。那么,如何使这两种成分与性能均相差较大的金属材料通过连续驱动摩擦焊的焊接加工方法牢固地连接在一起成为转子系统制造过程中的关键技术。正是在这种背景下,本文分别对GH2132/42crmo连续驱动摩擦焊的焊接工艺和GH4169/42crmo连续驱动摩擦焊的焊接工艺进行研究。经过大量的前期准备工作,本研究进行了GH2132/42crmo连续驱动摩擦焊的工艺试验,并且通过对焊接工艺参数进行三因素三水平一指标的正交优化试验,确定了GH2132/42crmo异种金属连续驱动摩擦焊的优佳焊接工艺参数为：2级摩擦压力7MPa;2级摩擦时间8s;顶锻保压压力15MPa。其中,采用OLYMPUS-BX51M金相显微镜、FM-700显微硬度仪、JSM-6360LV扫描电子显微镜以及AGIC-100kN电子万能材料试验机等实验设备及仪器对焊接接头的组织与性能进行系统的分析。并且为了比较直观地得到接近实际工作部件结构及尺寸的性能,采用LOS油压全能试验机对直径为40mm的模拟工作部件的大直径试样进行整体拉伸试验。同样,GH4169/42crmo连续驱动摩擦焊的工艺试验也是在大量前期准备工作的基础上进行的,并对焊接工艺参数进行三因素三水平一指标的正交优化试验,从而确定了GH4169/42crmo异种金属连续驱动摩擦焊的优佳焊接工艺参数为：2级摩擦压力7MPa;2级摩擦时间9s;顶锻保压压力16MPa。在此研究过程中,所采用的实验设备及仪器与GH2132/42crmo连续驱动摩擦焊研究中的基本相同。最后,通过对焊接工艺参数的汇总和对比,得出了应使用“偏硬”的焊接规范(短的2级摩擦时间和大的顶锻保压压力)来进行高温合金(GH2132、GH4169)/42crmo异种金属连续驱动摩擦焊的焊接的结论。

关键词： GH2132 GH4169 42crmo 连续驱动摩擦焊工艺参数

水力压裂工况下42crmo材料冲蚀磨损特性研究

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石油机械 2012年第4期40卷 100-103页

作者：张继信樊建春詹先觉谢永金吴汉川中国石油大学(北京)机械与储运工程学院中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司中国石化集团江汉石油管理局第四机械厂

利用自制的喷射型冲蚀磨损试验机,研究了水力压裂工况下高速携砂液对高压管汇材料42crmo钢和45#钢的冲蚀磨损作用。研究结果表明,随着携砂液中砂粒质量浓度和粒径的增大,材料的冲蚀磨损量相应增多;材料的冲蚀磨损量随冲蚀速度的提高而... 详细信息

利用自制的喷射型冲蚀磨损试验机,研究了水力压裂工况下高速携砂液对高压管汇材料42crmo钢和45#钢的冲蚀磨损作用。研究结果表明,随着携砂液中砂粒质量浓度和粒径的增大,材料的冲蚀磨损量相应增多;材料的冲蚀磨损量随冲蚀速度的提高而显著增多,冲蚀速度与冲蚀磨损量呈一定指数关系,冲蚀粒子粒径和冲蚀速度对材料冲蚀磨损量的影响可概括为冲击粒子动能的影响;在粒子高速冲击时,42crmo钢比45#钢具有更好的耐磨性,这是由材料本身的性能决定的。

关键词： 42crmo 水力压裂砂粒粒径质量浓度冲蚀速度磨损微切削模型

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切削用量对车削42crmo钢切削力的影响

机床与液压 2016年第3期44卷 163-165页

作者：李琴梁军华庞学慧山西机电职业技术学院山西长治046011 四川工程职业技术学院四川德阳618000 中北大学山西太原030051

在单因素条件下通过改变切削用量车削42crmo钢试验,得出了切削用量的改变对主切削力、进给力、背向力与总切削力的影响规律,分析了切削用量的改变导致切削力变化的原因,提供了车削42crmo钢半精加工阶段的参考切削用量。结果表明:背吃刀... 详细信息

在单因素条件下通过改变切削用量车削42crmo钢试验,得出了切削用量的改变对主切削力、进给力、背向力与总切削力的影响规律,分析了切削用量的改变导致切削力变化的原因,提供了车削42crmo钢半精加工阶段的参考切削用量。结果表明:背吃刀量和进给量的改变对主切削力的影响较大,而切削速度的改变对主切削力影响较小;总切削力的变化规律与主切削力相似,背吃刀量对进给力的影响较大。

关键词：车削 42crmo 切削力切削用量

工程机械用42crmo截齿的热变形及热处理工艺研究

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工程机械用42CrMo截齿的热变形及热处理工艺研究

作者：段旭斌江苏大学

学位级别：硕士

截齿是装配于采掘类工程机械上的截割类刀具,在服役过程中,截齿需要承受摩擦磨损、冲击载荷和剪切应力,服役环境恶劣,损耗量巨大,其使用寿命直接影响采掘相关工程的生产效率与经济效益。为提高截齿性能,延长其使用寿命,本文对截齿齿体... 详细信息

截齿是装配于采掘类工程机械上的截割类刀具,在服役过程中,截齿需要承受摩擦磨损、冲击载荷和剪切应力,服役环境恶劣,损耗量巨大,其使用寿命直接影响采掘相关工程的生产效率与经济效益。为提高截齿性能,延长其使用寿命,本文对截齿齿体常用金属材料42Cr Mo的热变形行为和热处理工艺进行了研究。首先,利用Gleblee-3500热模拟试验机在变形量为50%、变形温度范围为860～1160℃和应变速率为0.01～10 s的条件下对锻态42Cr Mo钢进行等温压缩实验,得到了材料的应力应变曲线,分析了压缩试样的微观组织,建立了材料的本构方程和加工图。其次,对热锻后的42Cr Mo截齿齿体利用多种热处理工艺进行处理,包括Q-T工艺(Quenching-Tempering)、A-Q-T(Austempering-Quenching-Tempering)、A-Q-P-T(Austempering-Quenching-Partitioning-Tempering)、QC-A-Q-T(Quick cooling-Austempering-Quenching-Tempering)和感应加热淬火工艺,分析了热处理工艺对材料微观组织、力学性能以及冲击断口形貌的影响。最后,利用有限元软件Deform对上述热压缩与热处理实验进行仿真模拟,分析了热压缩模拟结果中压缩试样的尺寸、载荷-行程曲线和变形温度对等效应力和等效应变的影响,分析了热处理模拟结果中试样的温度场、组织场、硬度场、应力场和应变场,并与实验结果相对照。结果表明:(1)在热压缩实验中,变形温度和应变速率对流变应力的影响显著,流变应力的大小随着变形温度的降低和应变速率的升高而升高。在较高的变形温度和较低的应变速率条件下,材料的动态再结晶程度越高,再结晶晶粒越容易长大。分析基于Prasad准则绘制的热加工图,确定了锻态42Cr Mo的最佳热加工区间:860-960℃,0.01-0.05 s;1060-1160℃,0.1-1 s。(2)Q-T工艺处理后的微观组织为回火马氏体(tempered martensite,M’);A-Q-T、A-Q-P-T和QC-A-Q-T工艺处理后的试样组织均为下贝氏体(lower bainite,LB)和马氏体(M)的复相组织(LB/M复相),还含有少量残留奥氏体(retained austenite,A),其体积分数小于3%,且QC-A-Q-T工艺的组织更加细小(M等级为5级);感应加热处理的试样齿头为M’,齿柄为回火索氏体(tempered sorbite,S’)。(3)感应加热处理的试样的冲击韧性最好,其次是QC-A-Q-T,其它工艺的冲击韧性从大到小依次为A-Q-P-T、A-Q-T和Q-T,A-Q-P-T略高于A-Q-T。感应热处理后的齿头硬度最高(55.8 HRC),齿柄硬度最低(34.7 HRC),整体硬度变化较大;其余四种工艺处理的截齿整体硬度变化不大,齿头心部比表面硬度略低,四种工艺硬度从高到低依次排序为Q-T、QC-A-Q-T、A-Q-T和A-Q-P-T。(4)复相强化和细晶强化使得QC-A-Q-T工艺处理后的截齿在保持高的平均硬度(52.1 HRC)的同时获得了较高的冲击韧性(A=22.6 J),可适用于水泥混凝土和硬岩掘进等服役条件严酷的工况。(5)热压缩模拟结果与实验结果较吻合,压缩试样各部位等效应变和应力分布不均匀。热处理模拟结果与实验结果较吻合,模拟结果中齿头心部LB体积分数略高于其它部位;模拟结果中在零件约束的位置应力和应变较大。模拟结果可为实际生产提供参考依据。

关键词：截齿 42crmo 热变形热处理有限元模拟

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齿轮钢42crmo连铸小方坯凝固组织研究

齿轮钢42CrMo连铸小方坯凝固组织研究

作者：郭永东北大学

学位级别：硕士

齿轮钢是量大面广的特殊钢,是制造汽车齿轮、工业齿轮、齿轮装置等传动系统零部件的重要材料,齿轮钢需要有高的可靠性、长寿性、抗冲击、耐磨损等性能。通过加强齿轮钢冶金质量控制,可以改善其工艺性能和使用性能,提高产品质量稳定性,... 详细信息

齿轮钢是量大面广的特殊钢,是制造汽车齿轮、工业齿轮、齿轮装置等传动系统零部件的重要材料,齿轮钢需要有高的可靠性、长寿性、抗冲击、耐磨损等性能。通过加强齿轮钢冶金质量控制,可以改善其工艺性能和使用性能,提高产品质量稳定性,从而实现高性能化。通过铸坯凝固机理研究,分析铸坯凝固的微观组织生长和演变过程,对优化连铸现场工艺具有重大意义。本论文将42crmo齿轮钢连铸小方坯作为研究对象,分别进行红外测温实验、低倍检验实验、枝晶腐蚀实验以及晶粒腐蚀实验,加之数值模拟技术,研究了42crmo齿轮钢连铸小方坯的凝固行为和微观组织结构,对其铸坯凝固组织生长行为和演变规律进行分析和归纳总结,探究了当过热度、拉速不同时组织的生长变化规则,研究的主要内容和取得的研究成果如下:（1）采用红外测温法对铸坯表面中心进行测温,二冷室出口到拉矫机之间三个位置处的检测点温度分别为1032.9℃、1002.4℃和990.1℃。（2）采用低倍腐蚀技术研究铸坯表面的枝晶结构,统计各晶区面积分别为:表层细晶区13.46cm2、柱状晶区21.93cm2、混晶区19.87cm2、等轴晶区12.8cm2。（3）进行枝晶腐蚀实验,距铸坯表面距离为15mm、35mm、55mm和75mm处的二次枝晶臂间距值依次为78.56μm、126.37μm、159.64μm、197.73μm。（4）进行晶粒腐蚀试验,距铸坯表面距离为15mm、45mm和75mm处平均晶粒面积依次为 0.50 mm2、0.91 mm2、1.63mm2。（5）使用ProCAST软件对42crmo钢连铸过程凝固传热进行数值模拟,在不同过热度和拉速条件下铸坯表面中心温度、中心温度、固液相等温线呈现出规律的变化。另外,随距弯月面距离的增加,铸坯表面中心温度呈降低趋势,与实验规律相吻合。（6）使用ProCAST软件中的CA-FE组织模拟模块,模拟不同拉速和过热度条件下铸坯的微观组织结构,得出变化规律。将组织模拟结果与实验结果进行对比,模拟组织生长状况与实验观察所得相吻合。

关键词：齿轮钢 42crmo 凝固数值模拟微观组织

铸造高钒高速钢/42crmo双金属管热处理及性能研究

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铸造高钒高速钢/42CrMo双金属管热处理及性能研究

作者：周毅西南石油大学

学位级别：硕士

复合双金属管因其具有众多超越单金属材料的性能优点,被广泛用于电力、化工等行业,耐磨双金属管是复合双金属管的典型应用之一。本文以自主成分设计的高速钢/42crmo双金属管为研究对象,对热挤压后的双金属坯样进行了外观、结构和组织状... 详细信息

复合双金属管因其具有众多超越单金属材料的性能优点,被广泛用于电力、化工等行业,耐磨双金属管是复合双金属管的典型应用之一。本文以自主成分设计的高速钢/42crmo双金属管为研究对象,对热挤压后的双金属坯样进行了外观、结构和组织状态的分析,针对坯样分析结果设计了预处理工艺,在良好预先热处理基础上对其进行强化热处理。实验中采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、EDS能谱分析和X射线衍射分析仪(XRD)等分析手段探究了预先热处理工艺和强化热处理工艺对双金属钢两侧材料组织及结构的影响,采用洛氏硬度计、显微硬度计、冲击试验机、万能抗弯试验机分析了强化热处理工艺对双金属两侧材料硬度及复合双金属钢力学性能的影响规律,利用磨损试验机、旋转摩擦试验机、多功能表面仪研究了强化热处理对高速钢层耐磨、减磨性能的影响。利用OM、显微硬度计、EDS、微米压痕仪对热处理过程中元素扩散引起的双金属界面区域组织及界面性能的改变进行了分析,结果表明:1)铸造高速钢/42crmo双金属管界面结合良好,高速钢侧组织主要由马氏体、残余奥氏体和大量碳化物组成,碳化物带状偏析严重,42crmo侧组织为典型索氏体。2)调质热处理可以有效改善高速钢侧成分偏析,降低双金属钢硬度,双金属钢硬度随回火温度的升高而降低;1100℃淬火-720℃回火试样高速钢侧碳化物带状偏析基本消除。3)强化热处理淬火温度对双金属高速钢侧组织形貌影响较大,随淬火温度的提高马氏体发生粗化,碳化物含量降低;1140°C淬火的双金属试样高速钢层马氏体细小且均匀分布,碳化物弥散存在。4)高速钢/42crmo双金属钢经热处理后性能大幅度提高;强化热处理二次回火后双金属高速钢侧马氏体分解、碳化物碎化实现了碳化物的弥散强化,经调质后1140淬火540℃二次回火的高速钢侧摩擦系数低、耐磨性较好。5)双金属坯样高速钢侧应力差较大,界面区域显微硬度急剧变化;调质热处理后界面区域显微硬度平稳过渡,硬度变化过渡宽度随回火温度的升高而增大,720℃回火调质的双金属界面区域和高速钢侧应力悬殊的状态得到改善;强化热处理淬火温度的提高有效增加了过渡区宽度。

关键词：双金属高速钢 42crmo 界面区域热处理

离心铸造42crmo钢环件凝固过程微观组织研究

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离心铸造42CrMo钢环件凝固过程微观组织研究

作者：王永聚太原科技大学

学位级别：硕士

环件铸辗复合成形工艺是我校精密成形课题组新提出的一种环件生产新工艺。相对于传统环件辗扩技术，它具有工艺流程短、节能节材、效率高、效益好等优点，具有广阔的推广应用前景。本论文主要就环件铸辗复合成形工艺中的重要环节—环形... 详细信息

环件铸辗复合成形工艺是我校精密成形课题组新提出的一种环件生产新工艺。相对于传统环件辗扩技术，它具有工艺流程短、节能节材、效率高、效益好等优点，具有广阔的推广应用前景。本论文主要就环件铸辗复合成形工艺中的重要环节—环形铸坯凝固过程中凝固组织形成进行研究，并做CAFE模拟。最后进行砂型铸造凝固组织的CAFE模拟并将模拟结果和离心铸造模拟结果进行对比。本文根据合金熔体质点在立式离心场下的受力情况，建立了立式离心场和重力场下凝固过程的数学模型。然后在模拟流场、温度场的基础上，研究了各工艺参数，如浇铸温度、铸型转速、铸型初始温度以及换热系数对凝固过程组织形成的影响。对立式离心场下42crmo合金组织模拟研究得出：环件的外侧形成一定厚度的等轴晶组织，且晶粒半径尺寸随浇铸温度升高缓慢变大;加大转速有利于环件内部晶粒尺寸均匀化;在提高铸型初始温度时，晶粒变得粗大;铸型的换热系数越大越有利于晶粒细化。通过和砂型铸造的凝固组织进行对比，发现离心铸造的凝固组织明显好于砂型铸造。

关键词： 42crmo 数值模拟离心铸造砂型铸造