冶金過(guò)程對(duì)齒輪鋼窄淬透性的影響與控制

由于齒輪鋼淬透性與鋼的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)間存在非常復(fù)雜的關(guān)系,傳統(tǒng)方法難以建立準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)模型。針對(duì)這一問(wèn)題,提出了一種多支持向量機(jī)的建模方法,將影響淬透性的各因素按其相關(guān)性進(jìn)行分類,根據(jù)分類結(jié)果確定子模型個(gè)數(shù)和子模型的輸入。同時(shí),為保證模型具有更好的擬合精度和泛化能力,在模型的訓(xùn)練中采用遺傳算法對(duì)支持向量機(jī)進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)。仿真結(jié)果表明,采用多支持向量機(jī)建立的鋼材淬透性預(yù)測(cè)模型具有更高的預(yù)測(cè)精度。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)報(bào)汽車齒輪鋼淬透性

利用c形缺口試樣,研究nb-b微合金化齒輪鋼的滲碳熱處理畸變。結(jié)果表明,由于細(xì)小的nb(c,n)析出相在奧氏體晶界起釘扎作用,nb-b微合金化滲碳齒輪鋼的原奧氏體晶粒平均尺寸明顯細(xì)于20crmoh鋼和22crmoh鋼。微量b使20crmoh鋼和22crmoh鋼的淬透性提高,理想淬透直徑di值增大,滲碳淬火畸變率增加;nb微合金化細(xì)化晶粒,細(xì)晶粒齒輪鋼的滲碳淬火畸變相對(duì)較小;nb-b微合金化可實(shí)現(xiàn)淬透性提高而滲碳淬火畸變不顯著增加。

通過(guò)末端淬火的方法研究7055鋁合金厚板的淬透性,采用透射電子顯微鏡對(duì)微觀組織進(jìn)行分析。結(jié)果表明:該合金板材的淬透深度可達(dá)45mm,使其淬透的冷卻速率需大于230℃/min;隨著冷卻速率的減小,淬火過(guò)程析出平衡相的數(shù)量和尺寸增加,時(shí)效后析出的η′沉淀強(qiáng)化相的數(shù)量減少,晶界無(wú)沉淀析出帶寬度增加;在所研究的冷卻速率范圍內(nèi),時(shí)效后鋁合金板材的硬度、晶界無(wú)沉淀析出帶寬度與冷卻速率的對(duì)數(shù)均呈線性關(guān)系。

齒輪鋼綜述 齒輪產(chǎn)品是機(jī)械工業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)件，絕大部分機(jī)械成套設(shè)備的主要傳動(dòng)部件 都是齒輪傳動(dòng)。近年來(lái)，我國(guó)齒輪產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，齒輪產(chǎn)業(yè)已成為中國(guó)機(jī)械通用 零部件基礎(chǔ)件領(lǐng)域的領(lǐng)軍級(jí)行業(yè)，中國(guó)已經(jīng)成為名副其實(shí)的世界齒輪制造大國(guó)。 而齒輪行業(yè)的主要上游產(chǎn)業(yè)為鋼鐵產(chǎn)業(yè)，鋼鐵是齒輪產(chǎn)品的主要原材料來(lái)源，因 此齒輪鋼的變動(dòng)對(duì)齒輪行業(yè)有著直接的影響。 一、齒輪鋼的應(yīng)用及市場(chǎng) 1、齒輪鋼的應(yīng)用 齒輪鋼使用覆蓋面較廣，我國(guó)齒輪產(chǎn)業(yè)由三部分合成：車列齒輪、工業(yè)齒輪 和齒輪裝備。其中，車列齒輪其市場(chǎng)份額達(dá)到60；工業(yè)齒輪由工業(yè)通用、專用、 特種齒輪構(gòu)成，其市場(chǎng)份額分別為18、12、8；齒輪裝備占市場(chǎng)份額的2。 車輛齒輪主要是為汽車、摩托車、農(nóng)用運(yùn)輸車、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械配套的齒輪， 以汽車齒輪為主。車輛齒輪中汽車齒輪占60%、摩托車3.5%、農(nóng)用運(yùn)輸車15%、 農(nóng)機(jī)12%、工程機(jī)械

1國(guó)內(nèi)外汽車齒輪用鋼現(xiàn)狀1.1國(guó)外齒輪鋼應(yīng)用情況 鋼中含鉬量較低的scm415、scm418、scm420、scm421鋼大多用于中型汽車變速齒輪和輕型 汽車 國(guó)外,最初使用的滲碳齒輪鋼基本上是錳鋼和錳鉻鋼,例如日本的smn420、smnc420,德國(guó)的 16mncr5、20mncr5等。此類鋼便宜,性能良好。這是當(dāng)時(shí)從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),考慮到資源條件 而研制的,但它們質(zhì)量不穩(wěn)定,強(qiáng)韌性配合差,往往強(qiáng)度指標(biāo)合格而硬度達(dá)不到要求,晶粒粗 化傾向大。因此,目前國(guó)外汽車工業(yè)中已很少采用而逐漸被鉻鋼、鉻鉬鋼、鎳鉻鉬鋼所取代。 德國(guó)zf公司就曾在mn2cr鋼的基礎(chǔ)上再加硼處理,形成了頗具特色的zf鋼系列,其各方面的 性能大大改善。各國(guó)滲碳齒輪鋼應(yīng)用狀況如下: 日本:主要用鉻鋼和鉻鉬鋼。如鉻鋼scr415、scr420和鉻鉬鋼scm415、scm4

鋁合金淬透性是合金淬火-時(shí)效后性能與淬火冷卻速率相關(guān)的特性,對(duì)于指導(dǎo)在線淬火和提高合金性能有著重要的意義。對(duì)鋁合金的淬透性研究方法進(jìn)行了分類介紹,其中包括端淬-硬度試驗(yàn)法測(cè)定鋁合金淬透層深度、等溫時(shí)效-電導(dǎo)率法測(cè)定鋁合金ttt曲線、等溫時(shí)效-力學(xué)性能測(cè)試法測(cè)定ttp曲線、連續(xù)冷卻-相變?cè)囼?yàn)法測(cè)定鋁合金cct曲線。指出有必要進(jìn)一步完善鋁合金淬透性試驗(yàn)方法,為鋁合金在線淬火以及提高合金綜合性能方面提供基礎(chǔ)資料。

要求淬透性的鋼一般稱為“h”鋼。鋼的淬透性是重要的熱處理工藝性能,是使零件整個(gè)截面上獲得均勻組織和良好性能的前提。隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,世界各主要工業(yè)國(guó)家都相繼發(fā)展了保證淬透性用鋼(h鋼)。早在1947年,為了向汽車制造廠和其他機(jī)器制造廠及其配件廠提供穩(wěn)定淬透性的鋼坯、鋼材,美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)(sae)和鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(aisi)制定了世界上第一個(gè)按淬透性供應(yīng)鋼材的(試行)標(biāo)準(zhǔn)。

利用旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)方法研究了三種重載齒輪鋼滲碳后的疲勞性能。結(jié)果表明,添加鈮能夠細(xì)化重載齒輪鋼組織,提高滲碳層硬度,從而提高其疲勞強(qiáng)度。同時(shí),疲勞裂紋在滲碳層沿原奧氏體晶界擴(kuò)展,鈮微合金化重載齒輪鋼的晶粒細(xì)化,從而可以阻礙疲勞裂紋的擴(kuò)展。此外,掃描電鏡觀察疲勞斷口發(fā)現(xiàn),重載齒輪鋼滲碳后疲勞裂紋起源于基體或夾雜物,夾雜物尺寸越小,疲勞性能越好。

典型鋼種如20、20cr等,其淬透性和心部強(qiáng)度均較低,水中淬火,工件臨界直徑不超過(guò)20~35mm。只適用于受沖擊載荷較小的工件。

研究了齒輪鋼生產(chǎn)過(guò)程中氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化,通過(guò)在不同工序取樣分析,找出了增氮的主要工序,對(duì)這些工序深入研究并加以改進(jìn),降低了齒輪鋼中的氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)爐放鋼過(guò)程、lf精煉、連鑄澆注過(guò)程增氮顯著;通過(guò)采取優(yōu)化轉(zhuǎn)爐出鋼口的尺寸和形狀、精煉降低通電時(shí)間增大渣量埋弧操作、鋼包中間包水口雙重保護(hù)澆注,在無(wú)脫氣設(shè)備的情況下,可將齒輪鋼在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的增氮量比原來(lái)降低30%以上,達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。通過(guò)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝優(yōu)化和改進(jìn),使齒輪鋼中的氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在40×10-6以下。

鈮微合金在齒輪鋼中的應(yīng)用研究

采用一種新的端淬方法,研究了球墨鑄鐵的淬透性能。試驗(yàn)結(jié)果表明,該方法可有效地測(cè)定合金球鐵的淬透性;合金成分不同其淬透性也不同;從淬火端其組織變化依次為馬氏體和貝氏體(加鐵素體)、貝氏體(加鐵素體)、貝氏體和珠光體(加鐵素體)、珠光體(加鐵素體)。

第1頁(yè)共3頁(yè) 中國(guó)齒輪鋼行業(yè)概況 （1）齒輪鋼行業(yè)概況 齒輪鋼是機(jī)械傳動(dòng)部件——齒輪的主要材料，是重要的特鋼種類。中國(guó)齒輪鋼產(chǎn) 量占全部特鋼產(chǎn)量的比重在10%左右，其中汽車齒輪鋼占全部齒輪鋼消費(fèi)量的比例達(dá) 80%以上。 隨著汽車、鐵路、工程機(jī)械、風(fēng)電等行業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展，中國(guó)已經(jīng)成為機(jī)械齒輪生產(chǎn) 大國(guó)，齒輪鋼材料產(chǎn)銷規(guī)模也取得較快增長(zhǎng)。2009-2018年，全國(guó)重點(diǎn)優(yōu)特鋼企業(yè)齒 輪鋼產(chǎn)量由201萬(wàn)噸增至347萬(wàn)噸，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)6.28%。 2009-2018年全國(guó)重點(diǎn)優(yōu)特鋼企業(yè)齒輪鋼產(chǎn)量 單位：萬(wàn)噸 第2頁(yè)共3頁(yè) （2）國(guó)內(nèi)齒輪鋼技術(shù)水平情況 ①齒輪鋼產(chǎn)品技術(shù)水平的主要參數(shù)指標(biāo) 齒輪鋼作為機(jī)械齒輪制造的主要材料，其晶粒度、探傷、純凈度等技術(shù)指標(biāo)決定材 料穩(wěn)定性、可靠性及使用壽命，除材料化學(xué)成分設(shè)計(jì)外，對(duì)熔煉工藝技術(shù)要求較高。因 此，晶

根據(jù)國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),分析了汽車用齒輪鋼的性能要求,介紹了國(guó)產(chǎn)汽車用齒輪鋼的研究應(yīng)用情況,并對(duì)未來(lái)汽車用齒輪鋼的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

通過(guò)對(duì)3種齒輪鋼20crni2mo、17crnimo6、20crmnmo進(jìn)行滲碳及熱處理,研究了不同滲碳時(shí)間后3種鋼的表面碳含量及熱處理前后的滲層硬度和組織。結(jié)果表明:3種鋼的合金系數(shù)從高到低依次為20crmnmo鋼、17crnimo6鋼、20crni2mo鋼,合金系數(shù)越大,相同滲碳條件下表面碳含量越高;高溫回火前3種滲碳層的表面硬度均在45hrc以上,回火后均有所降低;高溫回火前滲碳層的組織為馬氏體、殘余奧氏體等非平衡態(tài)混合組織。

常用齒輪鋼的晶粒度顯示方法

天鋼在現(xiàn)有的裝備條件下成功開(kāi)發(fā)了保淬透性齒輪鋼20crmntih。根據(jù)淬透性要求,計(jì)算得出合理的成分控制范圍,并設(shè)計(jì)了一套適用于現(xiàn)場(chǎng)控制的控制表。介紹了20crmntih轉(zhuǎn)爐—lf精煉—連鑄—連軋流程生產(chǎn)線的關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)。檢測(cè)結(jié)果符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求。20crmntih的成功開(kāi)發(fā)完善了天鋼的產(chǎn)品線,進(jìn)一步提高了天鋼產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

對(duì)齒輪鋼淬透性預(yù)報(bào)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論在預(yù)測(cè)模型方面的應(yīng)用,運(yùn)用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)轉(zhuǎn)爐連續(xù)生產(chǎn)的100爐實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行齒輪鋼淬透性回歸分析。結(jié)果表明,實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)線性相關(guān)系數(shù)均在0.93以上,端淬控制模型具有高的準(zhǔn)確性,可實(shí)現(xiàn)窄淬透性的控制。采用優(yōu)化后的淬透性預(yù)報(bào)模型成功地進(jìn)行了20crmntih子鋼號(hào)的開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了窄成分的控制。

眾所周知,對(duì)金屬材料進(jìn)行相應(yīng)的熱處理會(huì)在結(jié)構(gòu)以及性能上發(fā)生一定的改變。對(duì)鋼化材料組裝而成的機(jī)械齒輪進(jìn)行不同的預(yù)先熱處理時(shí),對(duì)其微型組織進(jìn)行了觀察,同時(shí)對(duì)鋼材結(jié)構(gòu)表面的強(qiáng)度以及耐磨損性能進(jìn)行了參數(shù)化的測(cè)試和分析。本文主要就該試驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)論進(jìn)行了系統(tǒng)且全面的研究,希望能夠?yàn)闄C(jī)械化生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)出一份力量,從而推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

分析了連鑄澆注時(shí)鋼水過(guò)熱度和拉坯速度、水口浸入深度、中包覆蓋劑性能、沖擊區(qū)流場(chǎng)形式對(duì)齒輪鋼中非金屬夾雜物的影響。以20crmnti齒輪鋼為例,利用非金屬夾雜物特殊檢驗(yàn)方法和正交分析理論極差法,得出了合理的連鑄工藝參數(shù)組合,降低了非金屬夾雜物出現(xiàn)爐數(shù)比率和非金屬夾雜物平均級(jí)別。

論提高20CrMnTi(H)鋼的淬透性