連鑄坯錠型偏析對(duì)20CrMoH齒輪鋼熱處理變形的影響.pdf

1、隨著時(shí)代的發(fā)展，基于人機(jī)工程的考慮，對(duì)汽車的舒適度的要求也越來越高，汽車行走過程中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲受到越來越多的關(guān)注。齒輪精度不高造成的齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻是汽車噪聲的主要原因之一，而要提高齒輪精度，除了要改進(jìn)齒輪加工過程中的機(jī)械加工工藝外，改善齒輪的熱處理變形也是提高齒輪精度的一個(gè)主要方法。
　　 本文系統(tǒng)地研究了連鑄20CrMoH齒輪鋼錠型偏析區(qū)對(duì)其熱處理變形的影響。研究了20CrMoH齒輪鋼連鑄棒材的錠型偏析區(qū)在鋼材制造過程中的

2、演變規(guī)律，分析了各生產(chǎn)階段的錠型偏析區(qū)與非偏析區(qū)在組織、成分、硬度以及疏松等方面的差異，設(shè)計(jì)了兩種圓環(huán)試樣模擬了20CrMoH齒輪鋼的熱處理變形，并且結(jié)合有限元數(shù)值模擬系統(tǒng)地研究了錠型偏析區(qū)對(duì)20CrMoH齒輪鋼熱處理變形的影響機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上提出了20CrMoH齒輪鋼大方坯制造工藝參數(shù)優(yōu)化的建議。
　　 20CrMoH齒輪鋼的錠型偏析區(qū)在連鑄過程中形成，經(jīng)過初軋開坯、熱軋成材后該錠型偏析區(qū)仍然存在于鋼材心部，其尺寸和形狀受鋼

3、材連鑄坯型的影響。矩形坯所得錠型偏析區(qū)為矩形，而正方坯所得錠型偏析區(qū)為正方形。錠型偏析區(qū)和非偏析區(qū)相比較在金相組織、化學(xué)成份、疏松等方面都具有細(xì)微的差別。
　　 為了分析錠型偏析區(qū)對(duì)20CrMoH齒輪鋼熱處理變形的影響，本研究設(shè)計(jì)了兩種具有不同內(nèi)徑的圓環(huán)試樣進(jìn)行淬火實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，具有長(zhǎng)方形錠型偏析區(qū)的小內(nèi)徑的圓環(huán)試樣淬火后變形成橢圓形，而具有正方形錠型偏析區(qū)的圓環(huán)試樣和內(nèi)徑較大基本去除錠型偏析區(qū)的圓環(huán)試樣淬火后都仍保持較高的圓

4、度。錠型偏析區(qū)的疏松是造成20CrMoH齒輪鋼熱處理變形紊亂的主要原因。
　　 本文根據(jù)寶鋼連鑄大方坯棒材和連鑄小方坯棒材中錠型偏析區(qū)的不同形狀建立了具有不同錠型偏析區(qū)形狀的圓環(huán)試樣有限元模型，并再現(xiàn)了圓環(huán)試樣在冷卻介質(zhì)中的淬火變形過程。鋼材的馬氏體相變?cè)诖慊痖_始5s后開始，10s時(shí)完成。馬氏體相變產(chǎn)生的體積膨脹使圓環(huán)試樣的外徑克服試樣的熱脹冷縮而呈現(xiàn)膨脹。淬火后，具有長(zhǎng)方形錠型偏析區(qū)的圓環(huán)試樣在長(zhǎng)方形錠型偏析區(qū)的長(zhǎng)邊方向上的直