针对具有不同淬硬层深度42CrMo钢板轴承的许用接触应力大小不同的问题采用线性回归法建立 变形量与 接触应力之间的线性方程计算许用接触应力。通过试验分析了套圈淬硬层深度对轴承许用接触应力的影响。结果表明当淬硬层深度不大于6 mm时许用接触应力随淬硬层深度的增大而增大。
以常用齿轮钢42CrMo钢板为研究材料采用不同空气流量对其进行离子氮氧共渗并与传统离子渗氮进行对比。利用光学显镜、XRD和电化学工作站对渗层的显组织、物相和耐蚀性进行了测试和分析。研究结果表明在550℃+4h相同温度和时间条件下离子氮氧共渗化合物层比传统离子渗氮渗层厚度增加50%以上氮化疏松层级别提高到1～2级;同时离子氮氧共渗后渗层最表层形成了一薄层Fe3O4使耐蚀性得到显著提高0.3L/min为 空气流量。该研究可为改进42CrMo表面改性工艺方案提供参考。
本文通过对42CrMo钢在N32+N15混合机油、快速淬火油和PAG水溶性淬火介质中的淬火试验对其机械性能、环保等进行分析对比。试验结果表明42CrMo钢板在12%PAG水溶性淬火介质中淬火优于在油类冷却剂中淬火并且具有环保效果。
为了建立适用于冷塑性加工力学性能研究的材料本构模型提出了一种基于材料观变形机制分析的本构模型建立及其验证方法。以高脆硬性的淬火态42CrMo钢板为例首先根据材料的化学成分和硬度运用数值计算方法获取冷塑性变形流动应力数据然后通过分析流动应力数据特点建立了Z-A （Zerilli-Armstron）修正本构方程 结合硬度压痕实验结果和有限元仿真对本构方程有效性进行了验证。结果表明修正后的Z-A本构模型拟合效果好42crmo钢板相关度较高;硬度压痕实验结果与仿真结果整体误差较小所建立的本构方程能够准确描述材料的力学行为可以用于淬火态42CrMo钢冷塑性加工的力学特性研究中。
利用三维原子探针（3DAP）分析元素分布。结果表明Al-Ti、Al-B的添加均使42CrMo钢板淬透性提高Al-B配合添加的42CrMo钢淬透性 直接淬火后截面心部马氏体组织大于90%;并且使钢的抗拉强度Rm≥1200MPa-40℃下冲击吸收功KV2≥27J力学性能满足低温环境下12.9级螺栓用钢的使用要求。
通过化学相分析实验和CCT曲线测定表明Al-Ti配合添加Ti发挥固氮作用形成TiN使Al固溶于铁素体中抑制贝氏体产生;Al-B配合添加当Al的添加含量较高使得相同温度下AlN优先BN析出这一部分Al发挥固氮作用另外一部分Al与B共同固溶于钢中抑制珠光体和铁素体的转变增加实验钢在较低的冷速下获得马氏体的能力提高钢的淬透性。通过3DAP实验分析钢中各元素的分布情况其中Al元素在钢中弥散分布抑制C的扩散从而抑制贝氏体的形成提高钢的淬透性。
采用电弧离子镀技术在刀具42CrMo钢板表面沉积制备TiAlSiN涂层实验测试分析励磁电压对其的组织结构及其摩擦性能的影响。研究结果表明不同电压制备的TiAlSiN涂层表面形成了大量孔洞。随着电压升高后涂层的粗糙度和厚度明显增加。所有层都形成了紧密结合状态未产生明显缝隙结构涂层都形成了具有柱状结构。当电压上升后产生了更多的空隙导致涂层致密度发生减小。逐渐提高电压后获得了具备更高显硬度的涂层达到了比合金钢基体更高的硬度。随着电压升高涂层的摩擦系数和磨损率先降低再升高到达30 V电压时达到了最小的磨损率。涂层主要发生了42crmo钢板磨粒磨损的情况。30 V电压时形成了更加平整的涂层表面涂层的组织结构也变得更加致密显著提高了耐磨性。
对42CrMo钢板首先锻造后淬火再分别进行常规热处理、浅冷处理和深冷处理之后进行中温回火然后测试试样的硬度和冲击韧性并采用扫描电子显镜观察冲击试样的断口形貌和试样的观组织探索浅冷处理和深冷处理对42CrMo硬度和冲击韧性及观组织的影响。结果表明相比于常规热处理42CrMo经浅冷处理和深冷处理后硬度略下降冲击韧性有所提升并且试样经深冷处理后的冲击韧性提升程度高于浅冷处理的冲击韧性。冲击试样断口呈准解理断裂属于脆性断裂。观组织分析表明浅冷处理和深冷处理均能促进试样组织中细小碳化物弥散分布析出。
利用光学显镜、扫描电镜和电子探针对热处理后开裂的42CrMo钢板制大型风电主轴进行观组织形貌及区成分分析。结果表明主轴裂纹附近存在大量的硫化物及氮化物夹杂且夹杂物与基体存在明显的间隙面易以界面脱粘开裂机制产生裂纹同时夹杂处的区成分偏析及裂纹附近的缩松缺陷共同作用最终导致主轴开裂。
用光学显镜、42crmo钢板扫描电镜、透射电镜和显硬度研究了回火温度和时间对42CrMo钢显组织和硬度的影响并推导获得了回火后屈服强度的计算模型。结果表明:随着回火温度的升高和时间的延长马氏体的板条界面逐渐模糊或消失板条宽度增加位错密度显著减少析出相由针状的过渡性碳化物逐渐向球形的稳定渗碳体转变显组织从回火马氏体演变为碳化物弥散分布的回火屈氏体（400℃）和索氏体（600℃）同时硬度不断降低且在前2 h回火内降低显著而后趋于稳定。由于扩散控制的回火组织演变类同于单一相变过程基于JMAK方程建立的强度计算模型可以较好地预测42CrMo钢在200～600℃回火时的屈服强度变化。
淬硬42CrMo钢板以其高强度、高韧性、优异的淬透性适用于制造多种高载荷、交变载荷、高精密等多因素疲劳损伤失效的零件。该材料硬度高因此普通加工方式加工难度大加工后表面应力不可控表面质量差。超声辅助磨削在加工硬脆材料方面具有优异性能本文采用轴向超声振动辅助磨削方式以及普通磨削方式对淬硬42CrMo钢进行加工试验使用各种测量仪器测量两种磨削后的42CrMo表面质量并观察分析。结果表明两种方式加工后工件表面均有残余压应力超声辅助磨削加工后工件表面残余压应力提高11.0%～30.8%形貌优于普通磨削加工的粗糙度降低约80%显硬度高于普通磨削约10%。
采用不同的旋转速度对42CrMo钢汽车半轴进行了旋锻并进行了磨损性能和冲击性能的测试与分析。结果表明随旋转速度从30 r/min增大至110 r/min半轴试样的磨损体积先减小后增大冲击吸收功先增大后减小磨损性能和冲击性能先提升后下降。当旋转速度70 r/min时试样的磨损体积达到最小值17×10-3mm3冲击吸收功达到 值89 J与30 r/min旋转速度相比磨损体积减小了29.17%冲击吸收功增大了11.25%。旋锻42CrMo钢半轴的 旋转速度为70 r/min。
大批量42crmo钢板M24螺栓在淬火、回火后发现纵向开裂。对开裂螺栓进行了宏观检验、化学成分检测、硬度试验和金相检验。结果表明:裂纹两侧有氧化现象裂纹具有沿晶开断裂的特征为淬火裂纹及螺栓开裂是由淬火不当所致。
