轿车齿轮用钢热处理畸变的探讨

计算结果为BS482。这与我们测定的在获得完全贝氏体组织时BS点的结果相近。在CCT图中,先共析铁素体珠光体转变区显著右移,且与贝氏体转变区完全分开,这和钢中加入合金元素有关。钢中加入CR、MO、V、B等合金元素可推迟先共析铁素体和珠光体转变,特别是B,由于B在晶界处的偏聚,可强烈的阻碍先共析铁素体的形核,提高钢的淬透性6。MO2B还可以提高先共析铁素体珠光体转变温度,降低贝氏体的转变温度6,因此使先共析铁素体珠光体区与贝氏体区完全分开。MO2B的复合加入还可使贝氏体转变区左移,从而扩大贝氏体转变的冷却速度范围。另外,从公式1、3中可以看出,碳及合金元素均降低MS点和BS点,而合金元素对BS点的降低作用大于对MS点的作用,从而导致贝氏体转变的温度范围变得窄而扁平。5结论1测定了3CR21MO21/4V钢的CCT曲线,在CCT图中存在马氏体、贝氏体和铁素体珠光体转变区。该钢获得完全马氏体组织的临界冷却速度为10/S左右获得贝氏体组织的临界冷却速度为01012/S左右MS点为410。23CR21MO21/4V钢在30102/S的冷却速度范围内均获得粒状贝氏体组织。可以保证400MM左右壁厚的大型容器,在热处理过程中,在整个截面获得均一的粒状贝氏体组织,从而保证截面力学性能的均匀性。参考文献1SHEWMONP,XUEYH1EFFECTOFHIGH2PRESSUREHYDROGENONCRACKGROWTHINCARBONSTEELJ1METALL1TRANS1A11991,22A27032270712金宗森1钢的高温氢腐蚀M1北京化学工业出版社,19863徐祖耀1马氏体相变与马氏体M1北京科学出版社,19804124614方鸿生,王家军,扬志刚,等1贝氏体相变M1北京科学出版社,1999363236415RODNARRL,OHHASHIT,JAFFERIEFFECTSOFMN2SIANDPURITYUN2DERDESIGNOF315NICRMOV,1CRMOVAND2125CR21MOBAINITICALLOYSTEELJ1METALL1TRANS1A,1989,20A1445214606崔昆1钢铁材料及有色金属材料M1北京机械工业出版社,19802881测试与分析轿车齿轮用钢热处理畸变的探讨李维娟1,董希淳1,徐香秋211鞍山钢铁学院材料系,辽宁鞍山11400221一汽集团工艺处,吉林长春摘要本文对影响齿轮热处理畸变的材料、锻造、预备热处理等因素进行了研究。实验表明,通过采取控制齿轮钢淬透性带宽和晶粒度,降低氧和夹杂物含量,用锻后余热等温退火代替二次加热正火等措施,国产齿轮的热处理畸变可达到德国齿轮水平。关键词齿轮用钢热处理畸变淬透性带夹杂物余热等温退火中图分类号TG142141文献标识码A文章编号02542605120000920025203STUDYONHEATTREATMENTDISTORTIONOFSTEELUSEDFORCARGEARLIWEI2JUAN1,DONGXI2CHUN1,XUXIANG2QIU211MATERIALDEPARTMENT,ANSHANIRONANDSTEELINSTITUTEOFTECH1,ANSHAN114002,CHINA21PROCESSDEPARTMENT,NO11AUTOMOBILEFACTORYGROUP,CHANGCHUNJILINABSTRACTINTHISPAPER,THEEFFECTFACTORSONHEATTREATMENTDISTORTION,SUCHASMATERIAL,FORGINGANDPREHEATTREATMENTETC1HAVEBEENSTUDIED1THERESULTSSHOWTHATHEATTREATMENTDISTORTIONOFDOMESTICGEARSTEELREACHTOTHELEVELOFTHEGERMANGEARSTEELBYMEANSOFCONTROLLINGGEARSTEELHARDENABILITYBAND,GRAINSIZEANDREDUCINGOXYGENANDINCLUSIONCONTENTASWELLASISOTHERMALANNEALINGWITHEX2TRA2HEATAFTERFORGINGINSTEADOFREHEATNORMALIZING1KEYWORDSSTEELUSEDFORGEARHEATTREATMENTDISTORTIONHARDENABILITYBANDINCLUSIONSEXTRA2HEATISOTHERMALANNEALING作者简介李维娟1966,女,辽宁锦州人,硕士,副教授,主要从事金属材料超细化热处理等方面的工作,发表论文8篇。联系电话02423893000转7574收稿日期1999212223汽车工业是国民经济的支柱产业,“八五”开始重点建设和发展轿车工业,在此期间,我国曾对轿车齿轮用钢进行了立项研究,使齿轮钢的冶炼及热加工工艺中的一些基本问题得到了解决。但国产齿轮钢的某些性能较国外产品尚有较大差距,如锻造性能差,齿轮毛坯锻造废品多、冷加工性能不好、热处理变形严重,合格率低等。为尽快提高国产齿轮钢的性能,达到与国外产品相当的水平,对齿轮钢的热处理变形问题进行了探讨。1试验方法与结果111试验材料以四档从动齿轮351P为例,其化学成分如表1。表1四档从动齿轮351P的化学成分质量分数WCSIMNPSCRALO1060123012801120160018001035010200103501801110010200105520112冶炼11211结合淬透性进行成分控制加强精炼期的氩气搅拌等,钢中各元素的成分控制范围如表2,淬透性带宽为4HRC。52金属热处理2000年第9期表2各元素的成分控制范围质量分数WCMNCRSISPNIMOAL0102501010101010501090109010801060100911212氧和夹杂物含量控制采用偏心底出钢,杜绝氧化渣进炉外精炼炉LF炉,以减少钢中氧含量,减轻LF精炼炉的负担,同时也为减少钢中夹杂物打下良好的基础。在炉外精炼、真空脱气处理等工序,全程进行底吹氩气搅拌,适当增加欲脱氧铝块用量。采用电石扩散脱氧,并适当增加电石用量和白渣还原时间。VD精炼确保真空度100MPA,真空时间适当增加。具体还原结果见表3。11213晶粒度控制为获得均匀细化的组织,控制钢中残余铝含量并在冶炼末期向钢中加入少量的NB。控制残余铝含量主要是利用形成的ALN来阻止晶粒的长大,细化组织。加NB是为了使钢材晶粒大小均匀,避免混晶。113用锻后余热等温退火代替二次加热正火四档从动齿轮351P原锻造后采用二次加热正火,工艺为95040MIN,风冷。用锻后余热等温退火代替二次加热正火,工艺为1280锻打吹风运输链带速010167MS1,风温40等温60115H水冷。114制定合理的渗碳淬火回火工艺四档从动齿轮351P的渗碳热处理工艺如图1。图1四档从动齿轮351P的渗碳热处理工艺曲线2典型零件的热处理畸变211四档从动齿轮351P的质保数据四档从动齿轮351P的质保数据如表3。表3四档从动齿轮351P的质保数据低倍缺陷级一般疏松中心疏松偏析力学性能淬透性带状晶粒度B/MPAJ10HRC级级夹杂物级别级ABCDK4德国000595595600303029151721000国产000710301821007标准333590740243025221140注J10为端淬试验中距淬火端面10MM处的硬度K4最高最低/平均数212四档从动齿轮351P的热处理畸变国产和德国四档从动齿轮351P按图1所示的渗碳热处理工艺进行热处理后,其变形参数周节累积、法向压力角齿形、螺旋角齿向的检测结果如图2,按标准要求,周节累积允许变形量100M,法向压力角和螺旋角允许变形量30M。从图2可看出,国产齿轮和德国齿轮在各次试验图2351P四档从动齿轮热处理变形A、C、E为国产齿轮,B、D、F为德国齿轮下,各变形参数均能满足标准要求。其中,国产齿轮的周节累积量较大,但法向压力角和螺旋角的量较小,优于德国齿轮。各图中的趋势线也表明,国产齿轮和德国齿轮的各变形参数的变化范围相当。3讨论311减小齿轮热处理畸变的措施31111影响齿轮热处理畸变的因素影响齿轮热处理畸变的主要因素如表42所示。表4影响齿轮热处理畸变的主要因素影响因素造成齿轮畸变的原因设计形状对称性及截面均匀性差,轮辐钢度差材料晶粒度不均匀带状组织严重,淬透性带宽锻造锻造流线不对称,锻后冷却不均匀预备热处理加热温度过高或过低,冷却不均匀切削加工切削量过大,工艺孔位置不当最终热处理加热不均匀,夹具设计不合理,冷却剂及冷却规范选择不当,渗层质量不均匀31112减小齿轮热处理畸变的措施从表4可知,对于某一确定形状的齿轮,设计和切削加工因素是不易改变的。在材料方面,通过提高冶炼水平,降低了夹杂物的等级,淬透性带宽控制在4HRC,晶粒均匀。用锻后余热等温退火代替二次加热正火,避免了锻后冷却不均匀和正火后冷却不均匀现象,通过调整余热等温退火的温度等,预备热处理后可获得均匀的组织、适当的晶粒度。试验表明见图2,通过改善材料、62金属热处理2000年第9期锻造、预备热处理等因素,可有效减小热处理变形,使国产齿轮热处理达到德国技术水平。312齿轮渗碳淬火回火后的畸变规律低碳钢或低碳合金钢零件渗碳后,表面碳浓度增高,在淬火冷却的高温区,心部和表面渗层受两个对应的应力作用,表层高碳奥氏体从淬火温度至MS温度区间是热收缩很明显的区域。此时心部由低碳奥氏体向铁素体或低碳贝氏体及马氏体转变,体积增大,两者之间产生较大的内应力。在这种情况下,究竟是表面将心部压缩,还是心部使表面拉伸,主要取决心部相变产物的塑性。如果心部淬硬为低碳贝氏体或马氏体,表面就会在心部胀应力作用下产生拉伸塑变,使零件淬火后主导应力方向出现胀大。如果淬火冷却时心部只能获得塑性条件好的铁素体,那么在表面奥氏体热收缩的压缩压力作用下,就会使零件主导方向产生收缩变形。零件继续冷却,表层冷至MS点温度以下,产生马氏体转变,体积增大时,出现塑性变形的可能性较小,体积增大只能弥补部分尺寸收缩,并使零件厚度方向尺寸增大1。生产实践表明,渗碳零件淬火后的心部硬度与零件主导应力方向的变形程度之间有一定关系,当心部硬度在2832HRC范围时,多数零件淬火后不产生明显的收缩或胀大变形。随着淬火后心部硬度提高,胀大变形率增大。渗碳零件淬火后回火时,都出现尺寸收缩,回火温度越高,收缩变形量越大1。4结论通过采取控制淬透性带宽4HRC和晶粒度,降低氧和夹杂物含量,用锻后余热等温退火代替二次加热正火等措施,国产351P四档从动齿轮的热处理变形具有与德国齿轮相当的水平。参考文献1姚禄年1钢热处理变形的控制M1北京机械工业出版社,1987161216412热处理手册第二卷M1北京机械工业出版社,1978451石油热采锅炉炉管爆裂分析温建萍1,李海1,温涛2,卢鑫211石油大学华东机械系,山东东营25706221胜利石油管理局,山东东营257000摘要通过宏观检验、化学成分、力学性能、金相组织及断口分析,得出炉管爆裂主要原因是短期过热。据此,提出了预防措施。关键词力学性能金相组织断口分析过热中图分类号TG142141TG115121文献标识码B文章编号02542605120000920027202ANALYSISONCRACKOFBOILERPIPESWENJIAN2PING1,LIHAI1,WENTAO2,LUXIN211MECHANICALDEPARTMENT,UNIVERSITYOFPETROLEUMHUADONG,DONGYINGSHANDONG257062,CHINA21SHENGLIPETROLEUMADMINISTRATIONBUREAU,DONGYINGSHANDONG257000,CHINAABSTRACTBYMEANSOFANALYSESONMACROSCOPICINSPECTION,CHEMICALCOMPOSITION,MECHANICALPROPERTY,MICROSTRUCTUREANDFRACTOGRAPHY,THEREASONOFCRACKINGFAILUREOFBOILERPIPESISSHORT2TERMOVERHEAT1PREVENTEDMEASURESAREPUTFORWARD1KEYWORDSMECHANICALPROPERTYMICROSTRUCTUREFRACTOGRAPHYOVERHEAT作者简介温建萍1956,女,副教授,主要从事金属材料研究与教学及失效分析等工作。发表论文10余篇。收稿日期1999212222热采锅炉又叫湿蒸汽发生器,是油田稠油热采的一种专用设备,用它产生的高压高温蒸汽注入千米油层,降低原油粘度,增加其流动性以便开采。胜利油田某采油厂热采锅炉第53根炉管向火面在运行9976H后爆裂。锅炉的额定工作压力为1712MPA,蒸汽温度为354,蒸汽干度80。该热采锅炉系强制循环直流亚临界锅炉,卧式燃烧室,内径为216M,长度为12M的圆筒体,燃烧室内沿壁面串联布置56根辐射受