齿轮轴承钢坯模锻过程晶粒尺寸演变模拟

齿轮轴承是机械结构间传递运动和载荷的重要部件,要求具备高转速、大载荷、长寿命、高精度和稳定等性能,进而对材料提出强韧性的要求。细晶强化能同时提高材料屈服强度和韧性,受到国内外材料工作者的广泛关注。根据Hall-Petch公式以及晶粒尺寸的大小可以预测不同应变下屈服应力和流变应力的对应关系。研究表明,模锻晶粒尺寸对热处理晶粒尺寸的控制有重要意义,模锻结束后晶粒细小、均匀,热处理过程控制晶粒尺寸也变得容易。 北京科技大学的学者通过Gleeble等温热压缩试验获得材料物性参数,利用YLJ再结晶模型对有限元软件DEFORM-3D进行二次开发,进而模拟出模锻过程中齿轮轴承钢坯的晶粒尺寸演变规律。研究发现:齿轮轴承钢坯晶粒尺寸在锻造期呈脉冲变化,不同部位的晶粒在再结晶期增长幅值不一样,底部边缘和中下部晶粒尺寸易粗化,中心和中上部晶粒尺寸比较小;将锻件心部和底部边缘的晶粒形貌和晶粒尺寸与模拟结果进行对比,模拟与实际结果对应良好。提出的晶粒演变模拟方法能很好预测模锻过程复杂的晶粒尺寸演变规律。
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发布时间:2015-12-11

厚板、钢管和机械用结构钢热处理的研究动向

近年来,随着发展中国家经济的快速增长,世界对能源的需求量剧增。在担心石油和天然气供给日趋紧张的过程中,人们期待着能从以往开发困难的严酷环境下也能开采出石油和天然气,因此期待着开发出能在严酷环境下使用的高性能油井管和高性能管道管。有研究报告对可在严酷环境下使用的高性能无缝钢管的开发进行了介绍。 高温工具钢的损毁现象之一是热疲劳产生的热裂(HR)现象。就其对策来说,提高高温工具钢的常温冲击韧性和高温强度是很重要的。众所周知,作为提高高温强度的方法是添加Mo或V等会形成特殊碳化物的元素。另外,组织细化对提高冲击韧性有很大的作用,因此对板条宽度窄的马氏体组织进行细化的效果比低速冷却生成的贝氏体组织好。由于高温工具钢存在着热裂的问题,因此一般使用添加会形成特殊碳化物元素的马氏体钢作为高温工具钢。有研究报告对改变淬火速度后组织变为马氏体和贝氏体的中碳钢进行了热裂试验,并对热裂特性进行了比较和调查。 作为具有高镜面性和高抗锈性的塑料金属模用钢之一是AISI的P21。该钢通过NiAl的析出,可以获得高的硬度。石川岛播磨重工公司已将P21改进后的高镜面性、高抗锈性金属模用钢UPD2(超级塑料金属模用钢)应用于实际,但从追求金属模使用时不容易发生裂纹和缺陷的观点来看,提高金属模的韧性是一个重要的研究课题。由于优化元素的添加量,可以改进硬度和韧性的平衡关系,因此有研究报告对减少Al添加量的P21系改进钢的硬度和韧性的平衡关系进行了调查。另外,有的研究者对该钢的显微组织进行了观察,研究了显微组织与韧性的关系。 盐浴滲氮处理对于合金元素含量少的碳素钢来说是一种可有效提高表面硬度的表面硬化处理方法。但是,在对碳钢进行盐浴滲氮处理时,如果是热锻后进行正火处理的钢和锻造后没有进行正火处理的钢,两种钢在盐浴滲氮处理后会产生不同的表面硬度。因此,有研究报告就碳钢盐浴滲氮处理前的马氏体组织对盐浴滲氮处理后硬度提高量的影响进行了调查。 直径大的高强度高碳钢线材具有2000MPa以上的高强度,为进一步提高其强度,因此从结构件的轻量化和降低成本方面进行了研究。为提高这种高碳钢线丝的抗张驰性,进行了发蓝处理;为提高耐蚀性,进行了热浸镀锌处理。对于这些经热处理后的钢丝的机械性能,当钢丝的强度越高时,在热处理后越难确保其延性。例如,在热浸镀锌后的扭转试验时,有时会发生起鳞。在较高温度下进行时效处理时(相当于发蓝处理时),发生形变的珠光体中的铁素体会恢复和再结晶,但对其产生机理尚不十分明确。因此,有研究报告采用FE-SEM-EBSD法调查了发蓝处理温度对高碳钢丝组织的影响。 作为具有高镜面性和高抗锈性的塑料金属模具用钢之一,有AISI的P21。该钢通过析出NiAl可获得高的硬度。对P21进行改进后的具有高镜面性和高抗锈性的金属模具用钢UPD2(超级塑料模具钢)已应用于实际。根据目前的调查结果可知,通过对NiAl析出量的最佳控制,可大大提高P21系改进后的钢的硬度与韧性的平衡。因此,为能更加详细地了解该钢的析出行为,有研究报告调查了等温时效前的加热和冷却过程对析出行为的影响。 冷锻用碳钢可用作螺栓和螺丝等机械部件的坯料,为提高冷锻用碳钢的加工性,对其进行了退火处理,使碳化物变为球状。近年来,为抑制加工裂纹和减小金属模具负荷,对提高冷锻用碳钢加工性的要求越来越高,并对各种热处理方法进行了研究。以前,通过把SWRCH18A放在铅浴中进行恒温相变处理,使组织由以往的铁素体-珠光体组织变为贝氏体组织,提高了SWRCH18A在退火后的抗拉强度和断面收缩率。有的研究者在热锻后把冷锻用碳钢放在熔盐浴中进行恒温相变处理,对其退火后的机械特性进行了调查。 由于冷锻的成形精度比热锻的高,因此可以省略锻造后的切削加工。另外,由于不需要加热,因此从降低零部件的生产成本和环保的观点来看,对冷锻的需求很高。以往用于冷锻的钢种主要是低碳钢和渗碳钢等,但在中碳钢方面也存在同样的需求。由于中碳钢在锻造时的变形能低,容易产生裂纹,且变形阻抗高,因此难以实现冷锻。为使中碳钢能具有良好的冷锻性(临界断面收缩率和变形阻抗),应对中碳钢的组织进行研究,并调查组织对冷锻性的影响。
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发布时间:2015-12-10

几种新型热喷涂方法

1 爆炸喷涂 爆炸喷涂是利用氧和可燃性气体的点火燃烧造成的气体膨胀而产生爆炸,释放出热能和冲击波,利用脉冲式气体爆炸的能量和冲击波将被喷涂的粉末材料加热、加速轰击到工件表面而形成涂层。 爆炸喷涂涂层结合强度高,可达70 MPa以上,涂层致密(孔隙率<2 );工件表面温度低,最高不超过200℃ ;涂层均匀、厚度易控制,涂层厚度一般为0.025 mm-0.3 mm,涂层表面粗糙度可小于Rn1.6 m,经磨削后可达到RaO.025 m。但是设备价格高、噪声大,必须在隔声间内进行。 2 电热爆炸喷涂 电热爆炸喷涂利用金属导体(丝、箔或粉末)沿轴向施加瞬间直流高电压,在金属内部产生106 -1O7 A/cm2的电流而爆炸,产生的冲击波使得金属粒子以极高的速度喷向基体表面,然后在基体表面急剧冷却,从而形成涂层。电热爆炸喷涂可以实现涂层与基体的冶金结合,提高涂层的结合强度。 3 超音速火焰喷涂 超音速火焰喷涂的原理为:燃料气体和助燃剂以一定的比例导入燃烧室内混合,产生爆炸式燃烧,高温燃气经燃烧室上部燃烧头内的4根倾斜喷管进入铜喷嘴,粉末由送粉气(Ar、N2)定量沿燃烧头内碳化钨中心套管送人高温燃气中,由高温高速燃气带出喷嘴,直接喷在工件上形成涂层。超音速火焰喷涂具有粉粒温度低、运动速度高、涂层致密、结合强度高和喷涂效率高等优点。 4 超音速电弧喷涂 超音速电弧喷涂机主要由电源、超音速喷枪、送丝装置、控制箱和压缩空气系统等组成。它将金属或合金制成两个熔化电极,由电动机变速驱动,在喷枪口相交产生短路而引发电弧、熔化,借助压缩空气雾化成微粒并高速喷向经过预处理的工件表面,形成涂层。喷枪结构采用拉瓦尔喷嘴,当压缩空气经过拉瓦尔喷嘴时,气流速度可显著增加,并带动雾化粒子实现超音速喷涂。超音速电弧喷涂具有使用寿命长、工艺成本低、效率高等特点。 5 超音速等离子弧喷涂 该技术具有高温和高速的特点,特别是得到的氧化物和碳化物陶瓷涂层、金属陶瓷涂层具有涂层致密、空隙率低、结合强度高等特点。 6 冷喷涂 冷喷涂又称冷空气动力喷涂法,利用预热过的压缩气体(一般在100-7OO℃)将固体粉末粒子(5um-50um)加速到300-1500 m/s,粉末颗粒在完全固态下高速撞击基体,产生较大的塑性变形而沉积于基体表面形成涂层。冷喷涂具有喷涂工作温度低、喷涂粒子沉积速率高、孔隙率低、设备相对比较简单以及涂层表面承受压应力等优点。
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发布时间:2015-12-09

环保型原油储罐用高耐蚀性钢板的开发

1 开发背景 上世纪90年代后期,原油储罐的罐底板屡次发生几百个到数千个不明原因的最大深度约12mm的孔蚀,带来的原油泄漏造成海洋污染成为全球性关注课题。对孔蚀进行反复点检和维修耗费巨大时间和资金成本。如若采用涂层防腐,不仅产生大量的环境负荷物质,而且还需要对涂层进行不断修补,难以从根本上解决钢板耐腐问题。 2 开发技术概要 新日铁超级油船货油舱罐底板用钢板“NSGP-1”是一种具有划时代意义的耐点腐蚀钢,其点腐蚀生长速度低,只有传统钢材的1/5。 技术研发人员深入调查孔蚀形成机理,发现这是一种盐分浓度比海水高、且强酸性水造成的腐蚀,在找出实际船舶腐蚀原因的基础上提出了与以往的耐蚀钢设计不同的全新的设计方案——明确将孔蚀发展抑制在不需修补程度的极限腐蚀速度,采用纳米技术保护钢材表面,开发出在严峻环境下仍具有良好耐蚀性钢材NSGP-1。 NSGP-1钢不像其他不锈钢那样大量添加Cr、Ni等稀有金属,具有优越的经济性和加工性。 3 实际应用效果 NSGP-1钢应用于日本超大型邮船的货油舱罐底板,验证了其耐蚀效果。原来须对数千孔蚀进行修补处理,但使用NSGP-1的储罐底板成功实现了零修补,使得储罐的使用效率得到了大幅提升。
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发布时间:2015-12-08

不锈钢电解抛光去毛刺方案

在电解抛光去毛刺时,将工件做为阳极产生溶解,使阳极附近金属盐浓度不大断增加,生成一种高电阻率的稠性粘膜,这层粘膜在表面毛刺及微观凸出部分厚度较小,而在微观凹陷处则厚度较大。 由于这种粘膜导电不良,引起微观凹陷处的电阻比表面毛刺及微观凸出部分的电阻大,因而凹陷处的电流密度小。相反,表面毛刺及微观凸起部分电力线最集中,溶解较快,这样使表面毛刺及微观凸起部分尺寸减少较快,微观凹陷处尺寸减少较慢,从而达到表面平滑而被抛光,完成抛光的工作。
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发布时间:2015-12-07

不锈钢电化学抛光的优劣势

不锈钢抛光技术是很重要的一种表面处理技术,能够让不锈钢表面变得平整光亮。那么今天我们就一起来了解一下抛光技术中的点化学抛光,了解其优点、缺点、适用产品等等。 优点:经过不锈钢电化学抛光后的不锈钢产品的镜面光泽保持的时间较长,而且不锈钢电化学抛光的工艺比较稳定,对环境的污染也比较小,这种方法的成本也比较低,抛光后的产品的防腐蚀性也非常好,防污染性也比较高。这些优点都是随着科技的发展而越发的突出。 缺点:如果要使用这种抛光方法,不锈钢生产商的一次性的投资比较大,在对复杂件进行抛光时要安装辅助电极,在对大量产品进行电化学抛光时要有降温设施。 最流行的抛光方式有三种,分别是机械抛光、化学抛光和电化学抛光。各种抛光方法使用起来也是有针对性的,也就是说,不同的抛光方法适用于不同的产品。电化学抛光由于其对于抛光后的镜面光泽保持的时间长久而且工艺比较稳定,电化学抛光一般都是运用于高档产品及出口产品及有公差产品的抛光工作。电化学抛光是目前郑州不锈钢市场上比较成熟的抛光方法,其工艺稳定,易操作控制,备受推崇。
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发布时间:2015-12-04

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