冶金過程對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成分和組織結構間存在非常復雜的關系,傳統(tǒng)方法難以建立準確的預測模型。針對這一問題,提出了一種多支持向量機的建模方法,將影響淬透性的各因素按其相關性進行分類,根據(jù)分類結果確定子模型個數(shù)和子模型的輸入。同時,為保證模型具有更好的擬合精度和泛化能力,在模型的訓練中采用遺傳算法對支持向量機進行參數(shù)尋優(yōu)。仿真結果表明,采用多支持向量機建立的鋼材淬透性預測模型具有更高的預測精度。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型預報汽車齒輪鋼淬透性

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。結果表明,由于細小的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微合金化細化晶粒,細晶粒齒輪鋼的滲碳淬火畸變相對較小;nb-b微合金化可實現(xiàn)淬透性提高而滲碳淬火畸變不顯著增加。

通過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微觀組織進行分析。結果表明:該合金板材的淬透深度可達45mm,使其淬透的冷卻速率需大于230℃/min;隨著冷卻速率的減小,淬火過程析出平衡相的數(shù)量和尺寸增加,時效后析出的η′沉淀強化相的數(shù)量減少,晶界無沉淀析出帶寬度增加;在所研究的冷卻速率范圍內(nèi),時效后鋁合金板材的硬度、晶界無沉淀析出帶寬度與冷卻速率的對數(shù)均呈線性關系。

齒輪鋼綜述 齒輪產(chǎn)品是機械工業(yè)的關鍵基礎件，絕大部分機械成套設備的主要傳動部件 都是齒輪傳動。近年來，我國齒輪產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，齒輪產(chǎn)業(yè)已成為中國機械通用 零部件基礎件領域的領軍級行業(yè)，中國已經(jīng)成為名副其實的世界齒輪制造大國。 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)品的主要原材料來源，因 此齒輪鋼的變動對齒輪行業(yè)有著直接的影響。 一、齒輪鋼的應用及市場 1、齒輪鋼的應用 齒輪鋼使用覆蓋面較廣，我國齒輪產(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，車列齒輪其市場份額達到60；工業(yè)齒輪由工業(yè)通用、專用、 特種齒輪構成，其市場份額分別為18、12、8；齒輪裝備占市場份額的2。 車輛齒輪主要是為汽車、摩托車、農(nóng)用運輸車、農(nóng)機、工程機械配套的齒輪， 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)用運輸車15%、 農(nóng)機12%、工程機械

1國內(nèi)外汽車齒輪用鋼現(xiàn)狀1.1國外齒輪鋼應用情況 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,德國的 16mncr5、20mncr5等。此類鋼便宜,性能良好。這是當時從經(jīng)濟角度出發(fā),考慮到資源條件 而研制的,但它們質(zhì)量不穩(wěn)定,強韌性配合差,往往強度指標合格而硬度達不到要求,晶粒粗 化傾向大。因此,目前國外汽車工業(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zf公司就曾在mn2cr鋼的基礎上再加硼處理,形成了頗具特色的zf鋼系列,其各方面的 性能大大改善。各國滲碳齒輪鋼應用狀況如下: 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-時效后性能與淬火冷卻速率相關的特性,對于指導在線淬火和提高合金性能有著重要的意義。對鋁合金的淬透性研究方法進行了分類介紹,其中包括端淬-硬度試驗法測定鋁合金淬透層深度、等溫時效-電導率法測定鋁合金ttt曲線、等溫時效-力學性能測試法測定ttp曲線、連續(xù)冷卻-相變試驗法測定鋁合金cct曲線。指出有必要進一步完善鋁合金淬透性試驗方法,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,是使零件整個截面上獲得均勻組織和良好性能的前提。隨著工業(yè)技術的進步,世界各主要工業(yè)國家都相繼發(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器制造廠及其配件廠提供穩(wěn)定淬透性的鋼坯、鋼材,美國汽車工程師學會(sae)和鋼鐵標準學會(aisi)制定了世界上第一個按淬透性供應鋼材的(試行)標準。

利用旋轉彎曲疲勞試驗方法研究了三種重載齒輪鋼滲碳后的疲勞性能。結果表明,添加鈮能夠細化重載齒輪鋼組織,提高滲碳層硬度,從而提高其疲勞強度。同時,疲勞裂紋在滲碳層沿原奧氏體晶界擴展,鈮微合金化重載齒輪鋼的晶粒細化,從而可以阻礙疲勞裂紋的擴展。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,其淬透性和心部強度均較低,水中淬火,工件臨界直徑不超過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)過程中氮質(zhì)量分數(shù)的變化,通過在不同工序取樣分析,找出了增氮的主要工序,對這些工序深入研究并加以改進,降低了齒輪鋼中的氮質(zhì)量分數(shù)。研究發(fā)現(xiàn),轉爐放鋼過程、lf精煉、連鑄澆注過程增氮顯著;通過采取優(yōu)化轉爐出鋼口的尺寸和形狀、精煉降低通電時間增大渣量埋弧操作、鋼包中間包水口雙重保護澆注,在無脫氣設備的情況下,可將齒輪鋼在整個生產(chǎn)過程中的增氮量比原來降低30%以上,達到國內(nèi)領先水平。通過整個生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝優(yōu)化和改進,使齒輪鋼中的氮質(zhì)量分數(shù)控制在40×10-6以下。

鈮微合金在齒輪鋼中的應用研究

采用一種新的端淬方法,研究了球墨鑄鐵的淬透性能。試驗結果表明,該方法可有效地測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頁共3頁 中國齒輪鋼行業(yè)概況 （1）齒輪鋼行業(yè)概況 齒輪鋼是機械傳動部件——齒輪的主要材料，是重要的特鋼種類。中國齒輪鋼產(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量的比例達 80%以上。 隨著汽車、鐵路、工程機械、風電等行業(yè)的長足發(fā)展，中國已經(jīng)成為機械齒輪生產(chǎn) 大國，齒輪鋼材料產(chǎn)銷規(guī)模也取得較快增長。2009-2018年，全國重點優(yōu)特鋼企業(yè)齒 輪鋼產(chǎn)量由201萬噸增至347萬噸，年復合增長率達6.28%。 2009-2018年全國重點優(yōu)特鋼企業(yè)齒輪鋼產(chǎn)量 單位：萬噸 第2頁共3頁 （2）國內(nèi)齒輪鋼技術水平情況 ①齒輪鋼產(chǎn)品技術水平的主要參數(shù)指標 齒輪鋼作為機械齒輪制造的主要材料，其晶粒度、探傷、純凈度等技術指標決定材 料穩(wěn)定性、可靠性及使用壽命，除材料化學成分設計外，對熔煉工藝技術要求較高。因 此，晶

根據(jù)國內(nèi)汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢,分析了汽車用齒輪鋼的性能要求,介紹了國產(chǎn)汽車用齒輪鋼的研究應用情況,并對未來汽車用齒輪鋼的發(fā)展趨勢進行了展望。

通過對3種齒輪鋼20crni2mo、17crnimo6、20crmnmo進行滲碳及熱處理,研究了不同滲碳時間后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發(fā)了保淬透性齒輪鋼20crmntih。根據(jù)淬透性要求,計算得出合理的成分控制范圍,并設計了一套適用于現(xiàn)場控制的控制表。介紹了20crmntih轉爐—lf精煉—連鑄—連軋流程生產(chǎn)線的關鍵工藝控制點。檢測結果符合相關的標準要求。20crmntih的成功開發(fā)完善了天鋼的產(chǎn)品線,進一步提高了天鋼產(chǎn)品的市場競爭力。

對齒輪鋼淬透性預報的研究現(xiàn)狀進行了綜述,結合人工神經(jīng)網(wǎng)絡理論在預測模型方面的應用,運用bp神經(jīng)網(wǎng)絡對轉爐連續(xù)生產(chǎn)的100爐實際數(shù)據(jù)進行齒輪鋼淬透性回歸分析。結果表明,實測值與預測數(shù)據(jù)線性相關系數(shù)均在0.93以上,端淬控制模型具有高的準確性,可實現(xiàn)窄淬透性的控制。采用優(yōu)化后的淬透性預報模型成功地進行了20crmntih子鋼號的開發(fā),實現(xiàn)了窄成分的控制。

分析了連鑄澆注時鋼水過熱度和拉坯速度、水口浸入深度、中包覆蓋劑性能、沖擊區(qū)流場形式對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別。

分析了鋼的淬透性,在機械設計中需充分考慮,是鋼力學性能的重要影響因素之一,是正確制定熱處理工藝的依據(jù)。

用統(tǒng)計方法分析了感應加熱淬火回火彈簧鋼絲表面質(zhì)量及綜合力學性能（σb·ψ）與盤條冶金條件的關系。對盤條與鋼絲生產(chǎn)者及用戶有一定的參考價值。