为研究42CrMo钢板的冲击动态力学性能及本构模型进行了冲击动态压缩实验和金相观察.材料表现出强烈的应变率依赖性同时还得到不同应变率下力学性能差异的主要原因在于冲击动态载荷下的绝热剪切行为.采用热理论分别考虑热应力和非热应力来解释变形机理得到了应变率效应的描述.基于此本文提出含高应变率效应的动态本构模型通过绝热剪切准则来确定失稳的起始点并与模型进行耦合.该模型能很好地描述42Cr Mo钢的准静态和冲击动态力学行为特别是应变硬化效应和应变率效应. 

  42CrMo钢因具有良好的淬透性、强度以及韧性被广泛应用于拉矫辊制造中但是这种材料的耐蚀性、耐磨损性及耐疲劳性还不够理想限制了拉矫辊连续工作能力。为进一步提高拉矫辊基材强度和耐磨损性能利用激光熔凝技术对调质后42CrMo钢进行了激光强化工艺研究。采用光学显镜、金相显镜、显硬度计、摩擦磨损试验机等仪器对42CrMo钢激光熔凝后的显组织、42crmo钢板相结构、强度及摩擦磨损性能进行了分析研究了激光功率、扫描速度对熔凝层性能的影响规律。结果表明:工艺参数对熔凝区力学性能影响较大激光功率显著影响熔凝层的深度扫描速度影响表面成形质量;调质后42CrMo钢板基体组织主要为回火马氏体+残余奥氏体经过激光熔凝后基体组织发生转变马氏体含量显著提高。 

  采用硬度测试、显组织观察、脆性等级和疏松等级评价等方法研究了渗氮温度对42CrMo钢板零件渗氮后氧化渗层性能的影响。结果表明:在渗氮后氧化处理过程中渗层的表面硬度随着渗氮温度的升高出现先增后降的趋势;渗层深度和疏松等级随渗氮温度的升高而增加但脆性等级变化不大。当渗氮温度为560℃时42CrMo钢零件可获得表面硬度≥600 HV、渗层（白亮层）深度≥15μm、1级脆性等级、2级疏松等级的渗层。 

对磨煤机减速机齿轮进行失效分析结果表明:齿轮齿根弯曲疲劳强度不足轮齿断裂属于多次累积损伤产生的疲劳断裂42crmo钢板而且齿轮内部不仅存在魏氏体组织还存在较大的偏析区因而在材料内部产生较大的组织应力该组织应力与工作应力叠加容易诱发裂纹的形成及扩展.分析结果还发现齿轮表面并没有经过表面热处理表面硬度未达到设计要求. 

   利用激光熔覆技术在42CrMo钢板表面制备了Stellite-6钴基涂层然后在不同的温度下对涂层进行热处理探究了热处理温度对涂层显组织、硬度、耐蚀性和摩擦学性能的影响。结果表明:热处理能有效减小涂层内部的残余应力裂纹、孔洞等缺陷;在900℃下进行热处理后FCC结构的钴演变为HCP结构的钴亚稳态M7C3型碳化物演变为稳态M23C6型碳化物;经过900℃×1 h的热处理后涂层的近表面硬度是未热处理涂层的1.5倍

  约为1300 HV;未热处理涂层的摩擦因数为0.42磨损机理主要表现为塑性变形、犁沟及脆性剥落;热处理后涂层的摩擦因数降至0.29磨损机理主要为磨粒磨损和黏着磨损;热处理后生成的稳态M23C6型碳化物具有强化合金、涂层力学性能的作用;未热处理涂层与热处理涂层的自腐蚀电流密度均约为3.3×10-3 A·cm-2自腐蚀电位均在-0.29 V左右单个容抗弧特征近乎重合。热处理过程中发生的再结晶和晶粒尺寸变化、马氏体相变对钴基涂层耐蚀性的影响不大。

 制造水平的不断对复杂精密的机械装备、零件的品质要求也越来越高而塑性加工技术和热处理技术作为材料成型及改善材料性能的关键手段在制造加工工业中发挥着关键性作用。42crmo钢板材料处理过程中材料的终性能受多方面因素的影响如塑性加工过程中的加载速度、几何形状、摩擦与接触条件热处理过程中的温度分布、组织分布和应力分布等如果仅通过试验来摸索设计工艺参数费时费力无法满足实际生产需求。现阶段可以通过计算机进行塑性加工和热处理过程的数值模拟辅助工艺设计和工艺优化缩短研发周期提高产品质量降低成本。因此研究如何提高数值模拟的准确性具有十分重要的意义。

目的确定42CrMo钢板感应淬火过程的奥氏体相变动力学参数并验证其可靠性。方法根据不同加热速率下42CrMo钢奥氏体膨胀曲线基于经典JMAK（Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov）模型和Kissinger方法确定了42CrMo钢奥氏体化相变动力学的参数。建立ABAQUS局部移动式感应淬火模型选取淬火区域加热过程中点的温度变化曲线作为验证奥氏体化模型的对象。‘

  基于Scheil法则和JMAK相变动力学模型采用文中求解得到的奥氏体化参数采用Matlab对42CrMo连续转变过程离散为每个时间间隔的等温相变并求解并对照相关学者采用的扩展解析动力学模型和JAMK模型加以验证。结果根据上述方法得到的42CrMo奥氏体相变动力学参数为:能Q为2.04×106 J/mol指前因子lnk0的值取230.78Avrami指数n取0.427。42crmo钢板将淬火加热过程离散为数量很大的均匀时间间隔并以求解的动力学模型在每个间隔内进行对应温度条件下奥氏体体积分数的求解并顺次叠加以模拟得到的奥氏体转变时间和转变温度等作为依据该模型有良好的表现性。结论对42CrMo非等温且加热速度不恒定的连续奥氏体转变过程JAMK模型拟合表现良好采用文中求解的参数组对表面感应淬火的奥氏体转变历程进行仿真预测是可行的。

  42CrMo钢蜗轮蜗杆在装配时发现蜗杆表面开裂通过宏观分析、化学成分分析、淬火表面残余应力测试、观分析、金相检验、能谱分析、硬度测试等方法对蜗杆开裂的原因进行了分析。结果表明:该42CrMo钢板蜗杆表面裂纹为淬火应力裂纹蜗杆材料中的锰的质量分数偏高以及淬火过程中热应力与组织应力叠加导致蜗杆沿轴线方向开裂。 

连接柴油机凸轮轴与正时齿轮的42CrMo钢板螺栓在试机过程中断裂。对断裂螺栓进行了宏观检验、化学成分分析、硬度测定、金相检验和能谱分析。结果表明:螺栓的化学成分、显组织和硬度均正常但氧化物夹杂的含量较高且 直径达350μm大大降低了螺栓的有效承载面积导致其断裂。 

  为调控离子渗氮渗层特性获得少脆性化合物层、厚韧性扩散层的渗氮层提高离子渗氮渗层抗冲击性和重载下的耐磨性对42CrMo钢板进行了添加量钛的创新离子渗氮处理。利用光学显镜、SEM、XRD和显硬度计对渗层的截面显组织、表面形貌和成分、物相和截面硬度进行了测试和分析。结果表明:添加量钛离子渗氮可显著改善渗层特性获得少化合物层的高硬高韧渗氮层同时显著提高离子渗氮效率。

   在540℃×4h工艺条件下添加量钛可使离子渗氮有效硬化层厚度显著增加由常规离子渗氮的225μm增加到380μm即渗氮效率提高近70%;有效硬化层厚度提高的情况下化合物层厚度反而减薄由常规离子渗氮的19μm降低到10μm即化合物层厚度降低了约50%;渗层中化合物层与有效硬化层之比值由常规离子渗氮的8.5%降低到2.6%。同时添加量钛离子渗氮渗层中形成了高硬度强化相Ti N使渗层表面硬度由703HV0.05提高至895HV0.05。42crmo钢板添加量钛离子渗氮获得了薄化合物层、高硬高韧、厚有效硬化层的优良渗氮层特性该渗层特性对改善离子渗氮零部件抗冲击性和重载下的耐磨性具有重要研究和应用价值。

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