工艺参数对热处理15CV6钢摩擦焊接头冲击韧性和显微组织的影响(IJEM-V6-N5-5)

工艺参数对热处理15CV6钢摩擦焊接头冲击韧性和显微组织的影响(IJEM-V6-N5-5)
工艺参数对热处理15CV6钢摩擦焊接头冲击韧性和显微组织的影响(IJEM-V6-N5-5)

I.J. Engineering and Manufacturing, 2016, 5, 38-47

Published Online September 2016 in MECS (https://www.360docs.net/doc/1213880680.html,)

DOI: 10.5815/ijem.2016.05.05

Available online at https://www.360docs.net/doc/1213880680.html,/ijem

Process Parameters Influence on Impact Toughness and Microstructure of Pre-heat Treated Friction Welded 15CDV6 Alloy

Steel

D. Raji Reddy a,*, https://www.360docs.net/doc/1213880680.html,xminarayana b, G.C.M. Reddy c, G.M.S.Reddy d

a Research Scholar, Department of Mechanical Engineering, Osmania University,Hyderabd-500007, India

b Department of Mechanical Engineering, Osmania University, Hyderabd-500007, India

c Department of Mechanical Engineering, C.B.I.T (MGIT on Depu.)., Hyderabad-50075, India

d Scientist ‘G’ Defenc

e Metallurgical Research L aboratory[DMRL], MJG group Hyderabad 500058, India

Abstract

Friction welding is a solid state joining process the joints are formed by utilizing the heat generated by friction. This paper discusses the importance of impact toughness in friction welded components and the effect of various process parameters on impact toughness. The process parameters considered in this research work are friction force, Forge force, rotational speed and burn-off length for the 15CDV6 alloy steel and the Impact toughness is optimized to establish the weld quality using the Taguchi experimental design technique with an orthogonal array of L9, ANOVA. The effects of process parameters are discussed in detail based on the values obtained in the ANOVA and micro structural observations.

Index Terms: Friction welding, 15CDV6 Alloy steel, Impact toughness, Microstructure.

? 2016 Published by MECS Publisher. Selection and/or peer review under responsibility of the Research Association of Modern Education and Computer Science.

1.Introduction

Friction welding is one of the solid state joining process by which the quality welded products can be produced, this method of joining has gained more importance in the fabrication industry. In the field of welding, the weld quality mainly depends on the type of welding, mechanical properties of the weld metal and heat affected zone (HAZ) which in turn is influenced by metallurgical characteristics and chemical compositions of the weld [1]. The advantages of this friction welding process include high reproducibility, less production time and low energy input. In this method the joints are formed by heat generated due to friction. The friction is achieved in this process by rotating one component at high revolutions per minute (rpm) in contact with a stationary component by applying axial pressure during rotation the temperature at the interface is increased * Corresponding author.

E-mail: address:

until material reach the plastic state.

The heat in friction welding is generated by conversion of mechanical energy into thermal energy at the interface of work pieces during rotation under pressure [3, 4]. The simple set up of the friction welding machine is shown in Figure1. At a precise moment, the rotation is stopped and axial forging force is then applied between the two components [2]. Friction welding consistently provides high-strength, defect free joints and high productivity because of these advantages this welding technique has become the important for the manufacture of some of the cutting tools such as drills, reamers and milling cutters, and pump shafts and also in the industries like aeronautical engineering, automobile engineering, submarine industry and heavy industry. Friction welding consists the parameters such as friction force, friction time, forge force (upset force), upset time, temperature measurement, burn off length, and rotational speed are the most important parameters, in this welding process the quality and strength of the welds depend on the proper selection of these parameters. In this study for the material 15CDV6 alloy steel the parameters friction force, forge force, rotational speed and burn off length were considered to optimize the mechanical properties for good quality of welds. This material is widely used by defence for the missiles rocket motor casing applications. The rods are welded with friction welding to missiles rocket motor casings and the other typical applications of 15CDV6 alloy steel material includes roll cages, rocket motor casings, track and push rods, uprights, pressure vessels, sub frames, wish bones, suspension components, and motor sport applications. The literature pertaining to this material not available in the open literature, the components made up of this material should withstand the shock loads the impact properties of the joints are necessary [8] in the above field of applications, because of its importance this material is chosen for my research work as similar materials friction welded joints. Joints of similar and dissimilar combinations are employed in different applications requiring various mechanical properties like hardness, tensile strength, brittleness, malleability etc and also to save cost incurred towards scared materials [12].

Fig.1. Continuous Drive Friction Welding Machine Setup

The Friction welding process can be divided into three different stages, stage I-III [5].

Stage I: Is the friction stage at this stage wear and seizure occurs due to the combined effect of coulomb friction and sticking force this causes the rapid rise of interface temperature as a result the yield strength decreases, for good weld the temperature rise at the interface should be sufficiently high above (400o C) this ensures adequate plastic deformation. Towards the end of this stage a large amount flash flow occurs, the friction force and spindle speed plays important role in rising the temperature at the interface.

Stage II: Adiabatic heating due to plastic deformation helps in retaining the interface temperature due to the setting of the dynamic balance between heat generation and heat conduction, and the plastic deformation occurs continuously at constant rate with the influence of friction force. This stage is dependent on the burn off length, and its duration is larger with the larger burn off length.

Stage III: In this stage the parts are suddenly brought to rest and a forge force is applied. The forge force is always higher than the friction force, sound joints are achieved in this stage. The axial reduction depends not only on the magnitude of forge force but also on the duration of the burn off length in stage II.

2.Experimental Work

The material 15CDV6 alloy steel round rods of length 60mm and diameter 17mm were machined out from 20mm thick plates and these round rods are pre-heat treated for hardening and tempering processes as shown in table 1, the heat treatment process will make the steel an important structural product [8]. The pre-heat treatment process of hardening develops the high hardness, wear resistance, strength and toughness in the material, but also at the same time makes the material ductile, to remove the ductility in the pre-heat treated hardening process of this material a further heat treatment process is applied which is called tempering. The chemical composition and mechanical properties of the base material is shown in table 2 and table 3.

Table 1. Heat Treatment Process

Process Temperature ( 0C ) Type of cooling Time (Min)

Hardening 975 Forced fan air cooling 30

Tempering 650 Forced fan air cooling 60

Table 2. Chemical Composition of the 15CDV6 Alloy Steel

Element C Si Mn S P Cr M o V

Maximum 0.18 0.20 1.10 0.015 0.020 1.50 1.00 0.30

Table 3. Mechanical Properties of the 15CDV6 Alloy Steel

condition 0.2% proof stress Tensile strength Elongation hardness

1.7734.2

(annealed) - - - 197HB

-

1.7734.4 550 mp a min700 mp a min 13% min

1.7734.5 790 mp a min 980-1180 mp a min 11% min -

1.7734.6 930 mp a min 1080-1250 mp a min 10% min -

The experiments were conducted on Friction welding machine and the joints formed are shown in fig.2., below.

Fig.2. 15CDV6 Alloy Steel Welded Joints

In friction welding, generally surface preparation is not considered as a major requirement as surface irregularities are removed by scoring action and the debris get removed in flash. However Yilbas [6] and Hasui and Matsui [7] showed the surface preparation can significantly affect the joint strength. In this work, the contact surfaces of the round rods were machined before welding to produce smooth as well as oxide-free surfaces this also ensures perpendicularity which is also important for achieving sound weld joints.

The process parameters mainly considered in this current work are friction force, forge force, rotational speed, and burn off length, Taguchi design of experiments is chosen to optimize the process parameters a Taguchi L9Orthogonal array was selected for the investigation of the effects of process parameters, the parameters design of Taguchi method provides a simple, systematic and efficient methodology for process parameters optimization [11], based on preliminary welding trials, three levels were considered for each of the process parameters. Working range of each parameter was decided upon by inspecting the micro structure (cross-section of welding region) for a smooth appearance without any visible defects [13]. The details of process parameters and their levels are shown below in Table 4.

Table 4. Control Factors

Parameters (Factors) level 1 level 2 level 3

Friction force (kN), A 5 10 15

Forge force (kN),B 15 25 45

Rotational speed (rpm),C 1000 1500 2000

Burn off (mm), D 2 4 6

The friction welding experiments of the material 15CDV6 alloy steel of similar joints were conducted as per the table 5, taking the impact toughness of the joint as the response parameter in a randomized order using a fully automatic continuous drive friction welding machine made by ETA-Technology Bangalore at Defence Metallurgical Research Laboratory (DMRL) Hyderabad for each combination of process parameters two trial runs were made, equal length of similar round rods were employed on both rotating side (RS) and stationary side (SS) in all the cases.

After friction welding the welded joints were made as standard specimens to the specifications and then the Impact tests were performed to the prepared specimens on Charpy Impact Testing machine of capacity (450J) made by ETA Technology at DMRL Hyderabad later on those samples were prepared for micro structural examination as per standard metallographic procedures and the resulting macro and micro structures are shown in figure5, and figure 6.

Table 5. S/N Ratio of Impact Toughness

Exp. No

Parameters Trial

Total Average

Lager-the-better

S/N ratio=

-10 log10(1/y i2) A B C D 1 2

1 5 15 1000

2 5

3 5

4 107 53.

5 34.5670

2 5 25 1500 4 39 37 76 38 31.5956

3 5 45 2000 6 22 20 42 21 26.4443

4 10 1

5 1500

6 35 3

7 72 36 31.1260

5 10 25 2000 2 47 4

6 93 46.5 33.3490

6 10 45 1000 4 2

7 2

8 55 27.5 28.7866

7 15 15 2000 4 38 39 77 38.5 31.7092

8 15 25 1000 6 42 40 82 41.5 32.3609

9 15 45 1500 2 41 43 84 42 32.4649

Table 6. S/N Ratio For Factors At Different Levels

Factor A Factor B Factor C Factor D

Level 1 30.8688 32.4678 31.9048 33.4603

Level 2 31.087 32.4351 31.7288 30.6971

Level 3 32.1783 29.2318 30.5007 29.9769

Error 1.3095 3.236 1.4041 3.4834

Rank 4 2 3 1

The graphs drawn for the S/N ratio values versus the levels for the factors A, B, C, and D and are shown in the figure 3 below.

Fig.3. S/N ratio Vs Levels for Factors (A, B, C and D)

The graphs shown in the above figure 3, the S/N ratio value of factor A is high for level 3 but according to the value of its F-ratio it is pooled because of its poor significance as shown in table 7, and as the factor B has low significance where as the S/N ratio values of factors C and D are high at level 1. The higher the value of S/N ratio indicates the high impact toughness..

Table.7. ANOVA Analysis

Process parameter DOF Sum of squares(SS)

Mean sum of

square(MSS)

F-ratio

Percentage

contribution

A (2) (48.78) --- Pooled 00.00

B 2 586.11 293.055 46.29 39.25

C 2 86.444 43.222 6.82 5.78

D 2 759.110 379.555 59.96 50.84

Error 2 12.67 6.335 4.13

Total

3.Results And Discussion

3.1. Process Parameter Optimization

The Impact test results on the welds made using various process parameters combinations are listed in Table 5. For a given process parameter combinations significant differences ranging from 21 J (Joules) to 53.5 J were observed in impact toughness among the various welds, indicating that the process parameters influence the quality of the welded joints. Among the 9 welded samples S1 and S3 showed the highest (53.5 J) and lowest (21 J) impact toughness values respectively. Three base materials impact toughness is evaluated and taken the average value the impact toughness of the welds in all the cases were found to be more than the average value of the impact toughness of the base material (18.33 J).

The aim of this study is to evaluate the effects of the process parameters on impact toughness of the joint. Towards this study, Analysis of variance (ANOVA) was performed using the impact toughness as the response parameter (bigger-the–better), following standard ANOVA procedure. Table 7, summarizes the ANOVA results, from these results as can be seen, forge force and burn off length have the statistically significant influence on impact toughness of the joint. Among these four, forge force and burn off length have the strongest effect on joint strength with 95% confidence level. On the other hand, the effect of rotational speed, within the parameter range selected in this study was found to be insignificant and the parameter friction force is pooled as its f-ration is not falling in the considerable value.

The result shows that a combination of low level of forge force and also low level of burn off length [10] ensures at the weld interface helps in achieving the minimum plastic deformation required as explained in stage III. Based on the result obtained in this work a strong joint with high impact toughness can be achieved at the low levels of both the parameters, forge force and burn off length. It should be noted that the optimum parameters reported here are specific to the material and its diameter used in the present work. Further the results were also dependent on the machine-specific as certain variables like brake timing, upsetting speed which can be of considerable influence on the outcome of the process.

3.2. Macro Structures

The welded joints were made as standard specimens to the specifications and then the Impact tests were performed to the prepared specimens on Charpy Impact testing machine of Zwick Roell company of 450J capacity at Defence Metallurgical Research Laboratory (DMRL) Hyderabad, later on those samples were prepared for micro structural examination as per standard metallographic procedures and the resulting macro

and micro structures are shown in fig.4., and fig.5.,

The macro structures of nine different friction welded samples are shown in Figure 4, and with a magnification of 6X, the joints of the welds are all defect free and the samples S3, S6 and S8 exhibited the lower impact toughness. The S3 can be related to the high flash and the sample S6 also of little high flash which is an indication of more plastic deformation due to more heat generation, on the other hand S1 showed less amount of flash due to less plastic deformation and gaining the fine grain structure, of all the nine (9) samples S3 sample has more flash and more plastic deformation gaining coarse grain structure.

Fig.4. Macro Structures of Samples 1 to 9.

3.3. Micro Structures

The micro structures of sample S1 having the high impact toughness and the sample 3 has low impact toughness among all the nine samples, by observing the microstructure of sample 1 it is of fine grain structure and is due to low friction force and less rotational speed causing little flash with less plastic deformation its cooling takes place rapidly giving fine grain structure with more impact toughness whereas the sample 3 welded with high parameter levels of friction force and high rotational speed which results more plastic deformation with high flash which cools slowly resulting coarse grain structure giving low impact toughness [9] the micro structures of sample1 and sample 3 at regions corresponding to Centre and Mid-Centre are shown in fig.6.

Fig.5. Micro Structures of 15CDV6 Alloy Steel Specimens 1 and 3 from Centre and Mid-Centre

4.Conclusions

The graphs obtained in this study explains the variation of various process parameters, Friction Force (A), Forge Force (B), Rotational speed (C) and burn-off (D) with signal to noise (S/N) ratio and also based on the results obtained it is concluded that the experimental investigations on the process parameters of 15CDV6 alloy steel reveals that the sound joints of 15CDV6 alloy steel with the maximum Impact toughness are achieved with a joint efficiency of 95% in pre-heat treated condition with careful selection of process parameters. Forge force (15 KN) and Burn off length (2mm) are the two most significant parameters are recommended to weld 15CDV6 alloy steel of 17mm diameter round rods. In all the cases, the welds showed considerable differences in the amounts of flash and burn off with micro-structural differences from the interface to both RS and SS.

Acknowledgements

The authors acknowledge and profoundly thank the authorities of DMRL Hyderabad for experimentation and testing and the Technical staff for their cooperation in carrying out this work.

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Authors’ Profiles

Mr. D. Raji Reddy obtained bachelor degree from Associated Member of Institute of

Mechanical Engineers (AMIME) Mumbai, India, M.E., in Automation and Robotics, From

Osmania University Hyderabad, and pursuing Ph.D in Mechanical Engineering Osmania

University Hyderabad Telangana state, India. He has been working as Junior Lecturer in

Mechanical Engineering in the Education Department Government of Telangana state,

India.

Prof. P. Laxminarayana received Bachelor of Engineering in 1989, Master of Engineering

in 1995, Doctor of Philosophy degree in 2003, from the University College of Engineering,

Osmania University, Hyderabad, Telangana State, India. He has published 62 papers in

National and International journals and conferences. Presently he is working as a Professor

in the Department of Mechanical Engineering and Dean Students Affairs, Osmania

University, Hyderabad. His research area is in the field Production Engineering, Product

Design and Advanced & Micro Machining

Prof. G Chandra Mohan Reddy obtained B. Tech Degree in Mechanical Engineering from

Kakatiya University in 1989 and M.Tech Degree in Machine Tools from NIT Warangal in

1991 both in First Class with Distinction and Ph.D in Metal Forming from Osmania

University in the year 2001. He has been presently working as Principal to the Mahatma

Gandhi Institute of Technology [MGIT], Hyderabad Telangana state,India. He published 70

papers in National and International Conferences and Journals. Presented two papers at the

2nd International Conference on Advanced Tribology during 3-5 Dec'2008, organized by the National University of Singapore (NUS). He is the Chairman/ Key Note Speaker/Resource Person for many National and International Conferences, Workshops, Seminars and Short-Term Courses.

Dr. G. Madhusudhan Reddy has been working in Defence Metallurgical Research

Laboratory, Hyderabad. He has made significant contributions in the area of joining of

similar and dissimilar metals using fusion and solid state joining processes. He has also been

instrumental in setting up of the state-of-the-art welding facilities at DMRL. He is member

of the Editorial Board of Defence Technology Journal and Indian Institute of Welding

Journal. He received numerous awards and among them are Best Metallurgist award from

the Ministry of Steel, Government of India, DRDO Scientist of the Year Award from Ministry of defence, Government of India, Keith Hartley memorial Award of the Indian Institute of Welding, SK Mazumdar Memorial Award of the Indian Welding Society. He has more than 400 research publications. AICTE-INAE Distinguished Visiting Professor at University of Hyderabad and Andhra University. He is Fellow of the Indian National Academy of Engineering, American Society of Metals, Indian Institute of Metals, Indian Welding Society and Telangana Academy of Sciences.

How to cite this paper: D. Raji Reddy, https://www.360docs.net/doc/1213880680.html,xminarayana, G.C.M. Reddy, G.M.S.Reddy,"Process Parameters Influence on Impact Toughness and Microstructure of Pre-heat Treated Friction Welded 15CDV6 Alloy Steel", International Journal of Engineering and Manufacturing(IJEM), Vol.6, No.5, pp.38-47, 2016.DOI: 10.5815/ijem.2016.05.05

焊接工艺参数

焊接工艺参数 集团标准化小组:[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

焊接工艺指导书 电弧焊工艺 1 接口 焊条电弧焊的接头主要有对接接头、T形接头、角接接头和搭接接头四种。 1.1 对接接头 对接接头是最常见的一种接头形式,按照坡口形式的不同,可分为I形对接接头(不开坡口)、V形坡口接头、U形坡口接头、X形坡口接头和双U形坡口接头等。一般厚度在6mm以下,采用不开坡口而留一定间隙的双面焊;中等厚度及大厚度构件的对接焊,为了保证焊透,必须开坡口。V形坡口便于加工,但焊后构件容易发生变形;X形坡口由于焊缝截面对称,焊后工件的变形及内应力比V形坡口小,在相同板厚条件下,X形坡口比V形坡口要减少1/2填充金属量。U形及双U形坡口,焊缝填充金属量更少,焊后变形也很小,但这种坡口加工困难,一般用于重要结构。 1.2 T形接头 根据焊件厚度和承载情况,T形接头可分为不开坡口,单边V形坡口和K形坡口等几种形式。T形接头焊缝大多数情况只能承受较小剪切应力或仅作为非承载焊缝,因此厚度在30mm以下可以不开坡口。对于要求载荷的T形接头,为了保证焊透,应根据工件厚度、接头强度及焊后变形的要求来确定所开坡口形式。 1.3 角接接头 根据坡口形式不同,角接接头分为不开坡口、V形坡口、K形坡口及卷边等几种形式。通常厚度在2mm以下角接接头,可采用卷边型式;厚度在2~8mm以下角接接头,往往不开坡口;大厚度而又必须焊透的角接接头及重要构件角接头,则应开坡口,坡口形式同样要根据工件厚度、结构形式及承载情况而定。 1.4 搭接接头 搭接接头对装配要求不高,也易于装配,但接头承载能力低,一般用在不重要的结构中。搭接接头分为不开坡口搭接和塞焊两种型式。不开坡口搭接一般用于厚度在12mm 以下的钢板,搭接部分长度为3~5δ(δ为板厚) 2 焊条电弧焊工艺参数选择 2.1 焊条直径 焊条直径可根据焊件厚度、接头型式、焊缝位置、焊道层次等因素进行选择。焊件厚度越大,可选用的焊条直径越大;T形接头比对接接头的焊条直径大,而立焊、仰焊及横焊比平焊时所选用焊条直径应小些,一般立焊焊条最大直径不超过5mm,横焊、仰焊不超过4mm;多层焊的第一层焊缝选用细焊条。焊条直径与厚度的关系见表4 2.2 焊接电流是焊条电弧焊中最重要的一个工艺参数,它的大小直接影响焊接质量及焊缝成形。当焊接电流过大时,焊缝厚度和余高增加,焊缝宽度减少,且有可能造成咬边、烧穿等缺陷;当焊接电流过小时,焊缝窄而高,熔池浅,熔合不良,会产生未焊透、夹渣等缺陷。选择焊接电流大小时,要考虑焊条类型、焊条直径、焊件厚度以及接头型式、

20号钢热处理实用工艺对组织性能地影响

20号钢热处理工艺对组织性能的影响 1.前言 1.1名称及性质 20号钢,含碳量为0.2%,该钢属于优质低碳碳素钢,冷挤压、深碳淬硬钢。该钢强度低,韧性、塑性和焊接性均好。抗拉强度为253-500MPa,伸长率≥24%。密度是7.85,无冲击韧度。 1.2应用 冷变形塑性高,一般供弯曲、压延用,为了获得好的深冲压延性能,板材应正火或高温回火;用于不经受很大应力而要求很大韧性的机械零件,如轴套、螺钉、杠杆轴、变速箱变速叉、齿轮、重型机械拉杆、钩环等,还可用于表面硬度高而心部强度要求不大的渗碳于氰化零件。 1.3实验目的 测定含碳量,加热温度,加热时间,冷却速度等因素对20号钢的影响,本实验还研究一般材料成分、组织及性能的关系,探寻成分、组织与性能之间存在着的对应关系和规律,加深理论知识的熟悉程度和应用能力的提高。 1.4任务 完成测定试样硬度,制备金相样品,观察组织,照相,分析,出报告等任务。 2.材料及实验 2.1材料的化学成分及力学性能[1] 2.2实验设计内容 根据对含碳量,加热温度,加热时间,冷却速度对碳钢材料硬度的影响资料的检索得到如下的相关数据:

在本试验条件下,试样硬度随加热保温时间的变化而发生曲折的变化。当试样还未发生奥氏体化时,硬度随着温度时间的增加而提高;当试样刚开始奥氏体化至刚完全奥氏体化为止,硬度随着奥氏体化转变量的增加而下降;当试样完全奥氏体化后,随着保温时间的延长,硬度缓慢升高。 200 119 100 0 1 2 3 4 10 191 150 硬度HV 图1 保温时间(分)

碳量、加热温度、加热时间、冷却速度对试样硬度性能的影响。 淬火:是将钢或合金加热到临界温度Ac1(过共析钢)或Ac3(亚共析钢)以上30~50℃,保温一定时间,使钢的组织全部或大部分奥氏体化,然后在水或油等介质中快速冷却,以得到高硬度的淬火马氏体组织的一种工艺方法。 ①提高硬度和耐磨性;②提高弹性;③提高强韧性;④提高耐蚀性和耐热性。 总之,钢的强度、硬度、耐磨性、弹性、韧性、疲劳强度等等,都可以利用淬火与回火使之大大提高,所以,淬火是强化钢铁的主要手段之一。 2.3 所需实验器材 2.3.1样品预处理:粗细不同的打磨砂纸 2.3.2热处理:洛氏硬度计,箱式电炉,淬火用水槽 2.3.3样品后处理:抛光机,金相显微镜,硝酸腐蚀液,酒精 2.3.4材料图像分析:Neophot 21(包括图像分析仪) 2.3.5硬度实验:表面洛氏硬度计 2.4 消耗材料:20号钢试样 、4%硝酸酒精溶液 、清洗酒精 、 砂纸 2.5实验步骤 2.5.1 选取试样 2.5.2 用洛氏硬度计测试样硬度 2.5.3 将试样放入箱式电炉中按加热方案加热,保温,冷却 2.5.4 制取金相试样,再试样的硬度 2.5.5 用腐蚀剂腐蚀 2.5.6 再测表面硬度 2.5.7 观察组织形态 2.5.8 分析实验结果 2.6 加热方案 先将试样放入炉中,接通箱式电炉加热,查资料得20号钢的相变点温度(近似值)Ac1=735℃,Ac3=855℃,Ar3=835℃,Ar1=680℃,故将试样加热到890℃,然后保温,通过查阅相关资料,得到箱式电炉保温时间: 碳钢:t=1′/mm +(10′~ 30′) 合金钢:t=1.2 ′/mm +(30′~ 60′) 本试样为20号碳钢,则加热时间为:)30~10(''+*=D k t k 为mm /1' D 为工件有效厚度(单位/mm ) 保温结束后,根据冷却方式空气冷,油冷,水冷分别进行冷却。

热处理工艺规程(工艺参数)

热处理工艺规程(工艺参数) 编制: 审核: 批准: 生效日期: 受控标识处:

分发号: 目录 1.主题内容与适用范围 (1) 2.常用钢淬火、回火温度 (1) 要求综合性能的钢种 (1) 要求淬硬的钢种 (4) 要求渗碳的钢种 (6) 几点说明 (6) 3.常用钢正火、回火及退火温度 (7) 要求综合性能的钢种 (7) 其它钢种 (8) 几点说明 (8) 4.常用钢去应力温度 (10) 5.各种热处理工序加热、冷却范围 (12) 淬火………………………………………………………………………………………………1 2 正火及退火 (14) 回火、时效及去应力 (15) 工艺规范的几点说明 (16) 6.化学热处理工艺规范 (17) 氮化 (17) 渗碳 (20) 7.锻模热处理工艺规范 (22) 锻模及胎模 (22) 切边模 (24) 锻模热处理注意事项 (25) 8.有色金属热处理工艺规范 (26) 铝合金的热处理 (26) 铜及铜合金 (26)

9.几种钢锻后防白点工艺规范 (27) 第Ⅰ组钢 (27) 第Ⅱ组钢 (28) 1.主题内容与适用范围 本标准为“热处理工艺规程”(工艺参数),它主要以企业标准《金属材料技术条件》B/HJ-93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据(不包括高温合金),并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。 本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。 2.常用钢淬火、回火温度 要求综合性能的钢种:

注:①采用日本材料时,淬火温度为960~980℃,回火温度允许比表中温度高10~30℃。 ②有效截面小于20mm者可采用空冷。 要求淬硬的钢种(新HRC>30)

钢制管道焊后热处理工艺规程完整

锅炉管焊接热处理工艺规程 1 总则 本工艺规程适用于低碳和低合金钢锅炉管道焊接接头消除残余应力的焊后热处理,不涉及发生相变和改变金相组织的其他热处理方法。 2 、引用标准及参考文献 NB/T47015—2011 《压力容器焊接规程》 SH3501—2011 《石油化工有毒可燃介质管道工程施工及验收规》 GB50236—2011 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规程》 3、焊前预热 3.1材料性能分析 部分锅炉管道采用低合金耐热钢,材料具有良好的热稳定性能,是高温热管道的常用材料,由于材料中存在铬、钼合金成分,材料的淬硬倾向大,施工中采用焊前预热、焊后热处理的工艺措施,来获得性能合格的焊接接头。 3.2管道组成件焊前预热应按表1的规定进行,中断焊接后需要继续焊接时,应重新预热,焊接是保持层间温度不小于150℃。 3.3 当环境温度低于10℃时,在始焊处100mm围,应预热到50℃以上。 表1 管道组成件焊接前预热要求

4 设备和器材 4.1焊后热处理必须采用自动控制记录的“热处理控制柜”控制温度。4.2“热处理控制柜”需满足下列要求: 4.2.1能自动控制、记录热处理温度。 4.2.2控制柜、热电偶和补偿导线组合后的温度误差≤±10℃。 4.2.3柜所有仪表、仪器需经法定计量单位校验合格,使用时校验合格证须在有效期。 4.3热电偶 4.3.1焊接接头焊后热处理须采用热电偶测温控温。 4.3.2热电偶需满足如下要求: 4.3.2.1量程为热处理最高温度的1.5倍,精度等级为1.0;控温柜和补偿导线的组合温差波动围≤±10℃。 4.3.2.1按校验周期进行强制校验,使用时校验合格证须在有效期。 4.4加热器 4.4.1焊后热处理必须采用可实现自动指示控制记录的电加热绳或履带加热板加热。 4.4.2管壁厚大于25mm的焊接接头宜采用感应法加热。 4.5热处理设备由经培训合格的专人管理和调试,使用时应放置在防雨防潮的台架上。 4.6保温材料 热处理所用保温材料应为绝缘无碱超细玻璃棉或复合硅酸盐毡,且应有质量证明及合格证。

热处理工艺课程设计说明书格式要求(精品模板)

XXXXX职业技术学院 热处理工艺课程设计指导书 选题: 负责人: 合作者: XXXX系 2017年10月

热处理工艺课程设计指导书 一. 热处理工艺课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习,是热处理工艺课程的最后一个教学环节。其目的是: (1)培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力,并使其所学知识得到巩固和发展。 (2)学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。 (3)进行热处理设计的基本技能训练,如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 二. 课程设计的任务 进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求,选定能实现技术要求的热处理方法,制定工艺参数,画出热处理工艺曲线图,选择热处理设备,设计或选定装夹具,作出热处理工艺卡。写出设计说明书,对各热处理工序的工艺参数的选择依据和各热处理后的显微组织作出说明。 三. 热处理工艺设计的方法 热处理工艺的最佳方案是在能够保证达到根据零件使用性能和由产品设计者提出的热处理技术要求的基础上,设计的一种高质量、低成本、低能耗、清洁、高效、精确的热处理工艺方法。根据零件使用性能及技术要求,提出所可能实施的几种热处理工艺方案,通过综合经济技术分析,确定最佳热处理工艺方案。确定热处理工艺方案后,首先应根据零件的材料特性及技术要求,选择热处理加热设备、加热、保温时间与冷却方式。在此基础上,制定编制热处理工艺规范,设计零件在有关热处理工序使用的装夹具及校直装置等。最后,编写主要热处理工序的操作守则。 四. 热处理工艺设计的内容及步骤 1、零件概述 (1)零件图 (2)零件尺寸 (3)零件服役条件与性能要求分析 2、零件选材 (1)某零件典型用钢 (2)选材分析 化学成分、含碳量与合金元素对组织与性能的影响、临界温度、冷却图。 3、热处理工艺设计 (1)热处理工艺路线 (2)预备热处理 正火、退火加热温度、保温时间、冷却介质等工艺参数的确定。

焊接、热处理工艺卡

焊接热处理工艺卡 精品

工艺曲线图: 注意事项: 1. 在加热范围内任意两点的温差应小于 50℃; 2. 保温厚度以40~60mm 为宜; 3. 升、降温时,300℃以下可不控温; 4. 焊后热处理必须在焊接完毕后24h 内进行。 编制 日期 审批 日期 焊接施工工艺卡 企业名称:安徽电力建设第二工程公司 设计卡编号:APCC-GD-WPS-001 产品名称:P91中大口径管焊接工艺卡 所依据的工艺评定报告编号:APCC-PQR-115 焊接位置:2G 、5G 、6G 自动化程度:手工焊 母 材 坡 口 简 类号 B 级号 Ⅲ 与 类号 B 级号 Ⅲ 钢号 SA335-P91 与 母材厚度范围:√对接接头 角接接头 70mm 焊缝金属厚度范围:δ≤h ≤δ+4mm 管子直径范围:√对接接头 角接接头 φ406 其 他: / 坡口检查 √外观检查VT √着色PT 磁粉MT 装配点焊 √手工焊Ds 氩弧焊Ws 二氧化碳气体焊Rb 焊材要求 √焊丝清洁 √焊条烘焙 焊剂温度 焊前预热: 火焰预热 √电阻预热 预热温度:150~200℃ 层间温度:200~300℃ 焊嘴尺寸: M10×L65×φ6 钨极型号/尺寸: Wce-20,φ2.5 焊接技术: 导电嘴与工件距离: / 清理方法: 机械法清理 无摆动或摆动焊: 略摆动 焊接方向: 由左至右、由下至上 工 艺 参 数 层 道 次 焊接方法 焊材 极 性 焊接参数 焊剂或 气体 保护气体流量L/Min 背面保护气体流 量L/Min 气体后拖 保护时间S 牌号 规 格 (mm ) 电流(A ) A 电压 (V ) 焊速 mm/Min 150~250 200~300 ≤300℃ 温度(℃) 时间 6(h ) 80~100℃/2 ≤90℃/h ≤90℃/h 750~770℃

轴承热处理(国外)

轴承热处理(国外) 热处理质量好坏直接关系着后续的加工质量以致最终影响零件的使用性能及寿命,同时热处理又是机械行业的能源消耗大户和污染大户。近年来,随着科学技术的进步及其在热处理方面的应用,热处理技术的发展主要体现在以下几个方面: (1)清洁热处理热处理生产形成的废水、废气、废盐、粉尘、噪声及电磁辐射等均会对环境造成污染。解决热处理的环境污染问题,实行清洁热处理(或称绿色环保热处理)是发达国家热处理技术发展的方向之一。为减少SO2、CO、CO2、粉尘及煤渣的排放,已基本杜绝使用煤作燃料,重油的使用量也越来越少,改用轻油的居多,天然气仍然是最理想的燃料。燃烧炉的废热利用已达到很高的程度,燃烧器结构的优化和空-燃比的严格控制保证了合理燃烧的前提下,使NOX和CO降低到最低限度;使用气体渗碳、碳氮共渗及真空热处理技术替代盐浴处理以减少废盐及含CN-有毒物对水源的污染;采用水溶性合成淬火油代替部分淬火油,采用生物可降解植物油代替部分矿物油以减少油污染。 (2)精密热处理精密热处理有两方面的含义:一方面是根据零件的使用要求、材料、结构尺寸,利用物理冶金知识及先进的计算机模拟和检测技术,优化工艺参数,达到所需的性能或最大限度地发挥材料的潜力;另一方面是充分保证优化工艺的稳定性,实现产品质量分散度很小(或为零)及热处理畸变为零。 (3)节能热处理科学的生产和能源管理是能源有效利用的最有潜力的因素,建立专业热处理厂以保证满负荷生产、充分发挥设备能力是科学管理的选择。在热处理能源结构方面,优先选择一次能源;充分利用废热、余热;采用耗能低、周期短的工艺代替周期长、耗能大的工艺等。 (4)少无氧化热处理由采用保护气氛加热替代氧化气氛加热到精确控制碳势、氮势的可控气氛加热,热处理后零件的性能得到提高,热处理缺陷如脱碳、裂纹等大大减少,热处理后的精加工留量减少,提高了材料的利用率和机加工效率。真空加热气淬、真空或低压渗碳、渗氮、氮碳共渗及渗硼等可明显改善质量、减少畸变、提高寿命。 轴承零件的热处理质量控制在整个机械行业是最为严格的。轴承热处理在过去的20来年里取得了很大的进步,主要表现在以下几个方面:热处理基础理论的研究;热处理工艺及应用技术的研究;新型热处理装备及相关技术的开发。 1 高碳铬轴承钢的退火 高碳铬轴承钢的球化退火是为了获得铁素体基体上均匀分布着细、小、匀、圆的碳化物颗粒的组织,为以后的冷加工及最终的淬回火作组织准备。传统的球化退火工艺是在略高于Ac1的温度(如GCr15为780~810℃)保温后随炉缓慢冷却(25℃/h)至650℃以下出炉空冷。该工艺热处理时间长(20h以上)[1],且退火后碳化物的颗粒不均匀,影响以后的冷加工及最终的淬回火组织和性能。之后,根据过冷奥氏体的转变特点,开发等温球化退火工艺:在加热后快冷至Ar1以下某一温度范围内(690~720℃)进行等温,在等温过程中完成奥氏体向铁素体和碳化物的转变,转变完成后可直接出炉空冷。该工艺的优点是节省热处理时间(整个工艺约12~18h), 处理后的组织中碳化物细小均匀。另一种节省时间的工艺是重复球化退火:第一次加热到810℃后冷却至650℃,再加热到790℃后冷却到650℃出炉空冷。该工艺虽可节省一定的时间,但工艺操作较繁。 2 高碳铬轴承钢的马氏体淬回火 2.1常规马氏体淬回火的组织与性能 近20年来,常规的高碳铬轴承钢的马氏体淬回火工艺的发展主要分两个方面:一方面是开展淬回火工艺参数对组织和性能的影响,如淬回火过程中的组织转变、残余奥氏体的分解、淬回火后的韧性与疲劳性能等[2~10];另一方面是淬回火的工艺性能,如淬火条件对尺寸和变形的影响、尺寸稳定性等[11~13]。 常规马氏体淬火后的组织为马氏体、残余奥氏体和未溶(残留)碳化物组成。其中,马氏体的组织形态又可分为两类:在金相显微镜下(放大倍数一般低于1000倍),马氏体可分为板条状马氏体和片状马氏体两类典型组织,一般淬火后为板条和片状马氏体的混合组织,或称介于二者之间的中间形态—枣核状马氏体(轴承行业上所谓的隐晶马氏体、结晶马氏体);在高倍电镜下,其亚结构可分为位错缠结和孪晶。其具体的组织形态主要取决于基体的碳含量,奥氏体温度越高,原始组织越不稳定,则奥氏体基体的碳含量越高,淬后组织中残余奥氏体越多,片状马氏体越多,尺寸越大,亚结构中孪晶的比例越大,且易形成淬火显微裂纹。一般,基体碳含量低于0.3%时,马氏体主要是位错亚结构为主的板条马氏体;基体碳含量高于0.6%时,马氏体是位错和孪晶混合亚结构的片状马氏体;基体碳含量为0.75%时,出现带有明显中脊面的大片状马氏体,且片状马氏体生长时相互撞击处带有显微裂纹[8]。与此同时,随奥氏体化温度的提高,淬后硬度提高,韧性下降,但奥氏体化温度过高则因淬后残余奥氏体过多而导致硬度下降。 常规马氏体淬火后的组织中残余奥氏体的含量一般为6~15%,残余奥氏体为软的亚稳定相,在一定的条件下(如回火、自然时效或零件的使用过程中),其失稳发生分解为马氏体或贝氏体。分解带来的后果是零件的硬度提高,韧性下降,尺寸发生变化而影响零件的尺寸精度甚至正常工作。对尺寸精度要求较高的轴承零件,一般希望残余奥氏体越少越好,如淬火后进行补充水冷或深冷处理,采用较高温度的回火等[12~14]。但残余奥氏体可提高韧性和裂纹扩展抗力,一定的条件下,工件表层的残余奥氏体还可降低接触应力集中,提高轴承的接触疲劳寿命,这种情况下在工艺和材料的成分上采取一定的措施来保留一定量的残余奥氏体并提高其稳定性,如加入奥氏体稳定化元素Si、

焊接接头强度与韧性的计算

焊接接头强度匹配和焊缝韧性指标综述 1 焊接接头的强度匹配 长期以来,焊接结构的传统设计原则基本上是强度设计。在实际的焊接结构中,焊缝与母材在强度上的配合关系有三种:焊缝强度等于母材(等强匹配),焊缝强度超出母材(超强匹配,也叫高强匹配)及焊缝强度低于母材(低强匹配)。从结构的安全可靠性考虑,一般都要求焊缝强度至少与母材强度相等,即所谓“等强”设计原则。但实际生产中,多数是按照熔敷金属强度来选择焊接材料,而熔敷金属强度并非是实际的焊缝强度。熔敷金属不等同于焊缝金属,特别是低合金高强度钢用焊接材料,其焊缝金属的强度往往比熔敷金属的强度高出许多。所以,就会出现名义“等强”而实际“超强”的结果。超强匹配是否一定安全可靠,认识上并不一致,并且有所质疑。九江长江大桥设计中就限制焊缝的“超强值”不大于98MPa;美国的学者Pellini则提出〔1〕,为了达到保守的结构完整性目标,可采用在强度方面与母材相当的焊缝或比母材低137MPa的焊缝(即低强匹配);根据日本学者佑藤邦彦等的研究结果〔2〕,低强匹配也是可行的,并已在工程上得到应用。但张玉凤等人的研究指出〔3〕,超强匹配应该是有利的。显然,涉及焊接结构安全可靠的有关焊缝强度匹配的设计原则,还缺乏充分的理论和实践的依据,未有统一的认识。为了确定焊接接头更合理的设计原则和为正确选用焊接材料提供依据,清华大学陈伯蠡教授等人承接了国家自然科学基金研究项目“高强钢焊缝强韧性匹配理论研究”。课题的研究内容有:490MPa级低屈强比高强钢接头的断裂强度,690~780MPa级高屈强比高强钢接头的断裂强度,无缺口焊接接头的抗拉强度,深缺口试样缺口顶端的变形行为,焊接接头的NDT试验等。大量试验结果表明: (1)对于抗拉强度490MPa级的低屈强比高强钢,选用具备一定韧性而适当超强的焊接材料是有利的。如果综合焊接工艺性和使用适应性等因素,选用具备一定韧性而实际“等强”的焊接材料应更为合理。该类钢焊接接头的断裂强度和断裂行为取决于焊接材料的强度和韧塑性的综合作用。因此,仅考虑强度而不考虑韧性进行的焊接结构设计,并不能可靠地保证其使用的安全性。 (2)对于抗拉强度690~780MPa级的高屈强比高强钢,其焊接接头的断裂性能不仅与焊缝的强度、韧性和塑性有关,而且受焊接接头的不均质性所制约,焊缝过分超强或过分低强均不理想,而接近等强匹配的接头具有最佳的断裂性能,按照实际等强原则设计焊接接头是合理的。因此,焊缝强度应有上限和下限的限定。

弹簧钢热处理工艺方法

弹簧钢热处理工艺方法有哪些? 答:弹簧有热成型弹簧和冷成型弹簧,在成型之后都需要热处理。 (1)热成型弹簧热处理工艺方法①退火与正火处理:球化退火和软化退火处理,硬度在225HBS。退火工艺见表6-4。表6-4 弹簧钢退火工艺序号钢号临界温度/℃退火正火Ac1/Ar1Ac3/Ar3Ms温度/℃ 冷却介质硬度要求/HB温度/℃ 冷却介质硬度要求/HB 165727 /769752/730 答:弹簧有热成型弹簧和冷成型弹簧,在成型之后都需要热处理。 (1)热成型弹簧热处理工艺方法 ①退火与正火处理:球化退火和软化退火处理,硬度在≤225HBS。退火工艺见表6-4。 表6-4 弹簧钢退火工艺

②淬火、回火处理:淬火处理的加热温度见表6-5,一般在Ac3(或Acm)+( 30~50)℃。在盐浴炉中的加热系数a=0.5 min/mm,空气炉中的加热系数按1.2~2min/mm。空气炉加热时应防止氧化脱碳,装炉时可以在弹簧内径内穿入杆状吊具,且水平淬火,防止螺旋式工件变形。淬火介质选择时注意合金钢使用油淬火介质,大截面可以使用水油淬火。 回火处理时尽量选用带风机的回火炉,增加回火的均匀性,大多数弹簧的硬度在45~50HRC,片簧在40~45HRC。回火温度一般在400~500℃,回火保温时间按经验公式:保温时间T(min)=30+3d(适用于弹簧丝径d=12mm以下),T(min)=30+3d(适用于弹簧丝径d=12mm以上)。 回火之后一般采用水冷或油冷的快速冷却方式,防止回火脆性。

表6-5 弹簧钢淬火、回火工艺规范 ③贝氏体等温处理:根据Ms点确定贝氏体等温温度,淬火介质选用硝盐,经过等温处理的弹簧疲劳寿命高。(2)冷成型弹簧热处理工艺方法。对于冷轧钢带、钢板、冷拉钢丝成型的弹簧,需要进行去应力处理,压扭簧的处理温度在240~280℃;拉簧的处理温度在200~300℃,保温时间约30min处理,处理之后的冷却均采用水冷。

焊接工艺参数选择

焊接工艺参数的选择 手工电弧焊的焊接工艺参数主要条直径、焊接电流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。 1.焊条直径 焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、接头形式、焊缝位置和焊接层次等因素。在一般情况下,可根据表6-4按焊件厚度选择焊条直径,并倾向于选择较大直径的焊条。另外,在平焊时,直径可大一些;立焊时,所用焊条直径不超过5mm;横焊和仰焊时,所用直径不超过4mm;开坡口多层焊接时,为了防止产生未焊透的缺陷,第一层焊缝宜采用直径为3.2mm的焊条。 表6-4 焊条直径与焊件厚度的关系mm 焊件厚度 ≤2 3~4 5~12 >12 焊条直径 2 3.2 4~5 ≥15 2.焊接电流 焊接电流的过大或过小都会影响焊接质量,所以其选择应根据焊条的类型、直径、焊件的厚度、接头形式、焊缝空间位置等因素来考虑,其中焊条直径和焊缝空间位置最为关键。在一般钢结构的焊接中,焊接电流大小与焊条直径关系可用以下经验公式进行试选: I=10d2 (6-1) 式中 I ——焊接电流(A); d ——焊条直径(mm)。 另外,立焊时,电流应比平焊时小15%~20%;横焊和仰焊时,电流应比平焊电流小10%~15%。 3.电弧电压 根据电源特性,由焊接电流决定相应的电弧电压。此外,电弧电压还与电弧长有关。电弧长则电弧电压高,电弧短则电弧电压低。一般要求电弧长小于或等于焊条直径,即短弧焊。在使用酸性焊条焊接时,为了预热部位或降低熔池温度,有时也将电弧稍微拉长进行焊接,即所谓的长弧焊。 4.焊接层数 焊接层数应视焊件的厚度而定。除薄板外,一般都采用多层焊。焊接层数过少,每层焊缝的厚度过大,对焊缝金属的塑性有不利的影响。施工中每层焊缝的厚度不应大于4~5mm。

焊接接头强度匹配和焊缝韧性指标综述.

焊接接头强度匹配和焊缝韧性指标综述 摘要:综述了焊接接头匹配的三种类型及其利弊。指出了对于强度较低的钢种,采用等强或超强匹配都是可以的,但对于高强度钢,超强匹配是不利的,等强匹配是可取的,若焊缝韧性明显降低,则采用低强匹配更为有利,它可以获得更大的韧性储备,改善抗断裂性能。关于焊缝韧性指标,根据使用的情况不同也有所不同。 1 焊接接头的强度匹配 长期以来,焊接结构的传统设计原则基本上是强度设计。在实际的焊接结构中,焊缝与母材在强度上的配合关系有三种:焊缝强度等于母材(等强匹配),焊缝强度超出母材(超强匹配,也叫高强匹配)及焊缝强度低于母材(低强匹配)。从结构的安全可靠性考虑,一般都要求焊缝强度至少与母材强度相等,即所谓“等强”设计原则。但实际生产中,多数是按照熔敷金属强度来选择焊接材料,而熔敷金属强度并非是实际的焊缝强度。熔敷金属不等同于焊缝金属,特别是低合金高强度钢用焊接材料,其焊缝金属的强度往往比熔敷金属的强度高出许多。所以,就会出现名义“等强”而实际“超强”的结果。超强匹配是否一定安全可靠,认识上并不一致,并且有所质疑。九江长江大桥设计中就限制焊缝的“超强值”不大于98MPa;美国的学者Pellini则提出,为了达到保守的结构完整性目标,可采用在强度方面与母材相当的焊缝或比母材低137MPa的焊缝(即低强匹配);根据日本学者佑藤邦彦等的研究结果,低强匹配也是可行的,并已在工程上得到应用。但张玉凤等人的研究指出〔3〕,超强匹配应该是有利的。显然,涉及焊接结构安全可靠的有关焊缝强度匹配的设计原则,还缺乏充分的理论和实践的依据,未有统一的认识。为了确定焊接接头更合理的设计原则和为正确选用焊接材料提供依据,清华大学陈伯蠡教授等人承接了国家自然科学基金研究项目“高强钢焊缝强韧性匹配理论研究”。课题的研究内容有:490MPa级低屈强比高强钢接头的断裂强度,690~780MPa级高屈强比高强钢接头的断裂强度,无缺口焊接接头的抗拉强度,深缺口试样缺口顶端的变形行为,焊接接头的NDT试验等。大量试验结果表明: (1)对于抗拉强度490MPa级的低屈强比高强钢,选用具备一定韧性而适当超强的焊接材料是有利的。如果综合焊接工艺性和使用适应性等因素,选用具备一定韧性而实际“等强”的焊接材料应更为合理。该类钢焊接接头的断裂强度和断裂行为取决于焊接材料的强度和韧塑性的综合作用。因此,仅考虑强度而不考虑韧性进行的焊接结构设计,并不能可靠地保证其使用的安全性。 (2)对于抗拉强度690~780MPa级的高屈强比高强钢,其焊接接头的断裂性能不仅与焊缝的强度、韧性和塑性有关,而且受焊接接头的不均质性所制约,焊缝过分超强或过分低强均不理想,而接近等强匹配的接头具有最佳的断裂性能,按照实际等强原则设计焊接接头是合理的。因此,焊缝强度应有上限和下限的限定。 (3)抗拉强度匹配系数(Sγ)即焊接材料的熔敷金属抗拉强度与母材抗拉强度之比值,它可以反映接头力学性能的不均质性。试验结果表明,当Sγ≥0.9时,可以认为焊接接头强度很接近母材强度。因此,生产实践中采用比母材强度降低10%的焊接材料施焊,是可以保证接头等强度设计要求的。当Sγ≥0.86时,接头强度可达母材强度的95%以上。这是因为强度较高的母材对焊缝金属产生拘束作用,使焊缝的强度得到提高。 (4)母材的屈强比对焊接接头的断裂行为有重要的影响,母材屈强比低的抗脆断能力较母材屈强比高的接头抗脆断能力更好。这说明母材的塑性储备对接头的抗脆断性能亦有较大的影响。

T12钢热处理工艺

金属材料与热处理技术课程设计 题目:T12钢热处理工艺课程设计 院(系):冶金材料系 专业年级:材料1201 负责人:陈博 唐磊,杨亚西, 合作者:谭平,潘佳伟,多杰仁青 指导老师:罗珍 2013年12月

热处理工艺课程设计任务书 系部冶金材料系专业金属材料与热处理技术 学生姓名陈博,杨亚西,唐磊,谭平,多杰仁青,潘佳伟 课程设计题目T12 设计任务: 1,课程设计的目的:为了使我们更好地了解碳素工具钢的性能及其热处理工艺流程。培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力,并使其所学知识得到巩固和发展。学习热处理工艺设计的一般方法,热处理设备选用和装夹具设计等进行热处理设计的基础技能训练。 2.课程设计的任务分组(碳素工具钢T12) ①:锉刀的热处理工艺(唐磊) ②:热处理后的组织金相分析(陈博) ③:淬火(潘佳伟) ④:回火(多杰仁青) ⑤:局部淬火(谭平) ⑥:缺陷分析(杨亚西) 3.课程设计的内容: T12钢热处理工艺设计流程 4参考文献: 【1】詹艳然,吴乐尧,王仲仁.金属体积成形过程中温度场的分析.塑性工程学报,2001,8(4) 【2】叶卫平,张覃轶.热处理实用数据速查手册.机械工业出版社.2005,59---60 【3】许天己钢铁热处理实用技术.化学工业出版社2005,134"~136 设计进度安排: 第一周周一~周二钢的普通热处理工艺设计理论学习 周三~周五分组进行典型金属材料的热处理工艺设计第二周周一~周三撰写设计说明书 周四~周五答辩 指导教师(签字): 年 月日

热处理工艺卡 热处理工艺卡材料牌 号 T12 零件重 量 锉刀400g 工艺路 线 热轧钢板冲压下料——退火——校直——铣或刨侧 面——粗磨——半精磨——剁齿——淬火加回火。 技术条件检验方法 硬度HRC60-62,HB≤207 洛氏硬度计,布氏硬度计 金相组 织 珠光体,马氏体和 渗碳体 金相观察 力学性 能 硬度:退火,≤ 207HB,压痕直径≥ 4.20mm;淬火:≥ 62HRC 布氏法,洛氏法 工 序号工序名称设备 装炉方式 及数量 加热温 度℃ 保温 时min 冷却 介 质 温 度 ℃ 冷却时间 min 1 预热加热炉- 550-65 加热 时间 的5-6 倍 - - - 2 球化退火退火炉- 760-77 0 2-4h 空 气 550 -60 4h 3 淬火保护气 氛炉- 770-78 - 水150 -20 10 4 低温回火回火炉- 160-18 0 0.75- 1h 空 气 150 60 编制人陈博编制日期2013.12.11 审核日期

热处理工艺规程(工艺参数)

热处理工艺规程B/Z61.012-95 (工艺参数) 2005年12月5日

目录 1.主题内容与适用范围 (1) 2.常用钢淬火、回火温度 (1) 2.1要求综合性能的钢种 (1) 2.2要求淬硬的钢种 (4) 2.3要求渗碳的钢种 (6) 2.4几点说明 (6) 3.常用钢正火、回火及退火温度 (7) 3.1要求综合性能的钢种 (7) 3.2其它钢种 (8) 3.3几点说明 (8) 4.常用钢去应力温度 (10) 5.各种热处理工序加热、冷却范围 (12) 5.1淬火……………………………………………………………………………………………1 2 5.2 正火及退火 (14) 5.3回火、时效及去应力 (15) 5.4工艺规范的几点说明 (16) 6.化学热处理工艺规范 (17) 6.1氮化 (17) 6.2渗碳 (20) 7.锻模热处理工艺规范 (22) 7.1锻模及胎模 (22) 7.2切边模 (24) 7.3锻模热处理注意事项 (25) 8.有色金属热处理工艺规范 (26) 8.1铝合金的热处理 (26) 8.2铜及铜合金 (26) 9.几种钢锻后防白点工艺规范 (27) 9.1第Ⅰ组钢 (27) 9.2第Ⅱ组钢 (28)

热处理工艺规程(工艺参数) 1.主题内容与适用范围 本标准为“热处理工艺规程”(工艺参数),它主要以企业标准《金属材料技术条件》B/HJ-93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据(不包括高温合金),并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。 本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。 2.常用钢淬火、回火温度 2.1 要求综合性能的钢种: 表1

焊接接头强度匹配和焊缝韧性指标综述

焊接接头强度匹配和焊缝韧性指标综述 焊接接头强度匹配和焊缝韧性指标综述 摘要:综述了焊接接头匹配的三种类型及其利弊。指出了对于强度较低的钢种,采用等强或超强匹配都是可以的,但对于高强度钢,超强匹配是不利的,等强匹配是可取的,若焊缝韧性明显降低,则采用低强匹配更为有利,它可以获得更大的韧性储备,改善抗断裂性能。关于焊缝韧性指标,根据使用的情况不同也有所不同。 1 焊接接头的强度匹配 长期以来,焊接结构的传统设计原则基本上是强度设计。在实际的焊接结构中,焊缝与母材在强度上的配合关系有三种:焊缝强度等于母材(等强匹配),焊缝强度超出母材(超强匹配,也叫高强匹配)及焊缝强度低于母材(低强匹配)。从结构的安全可靠性考虑,一般都要求焊缝强度至少与母材强度相等,即所谓“等强”设计原则。但实际生产中,多数是按照熔敷金属强度来选择焊接材料,而熔敷金属强度并非是实际的焊缝强度。熔敷金属不等同于焊缝金属,特别是低合金高强度钢用焊接材料,其焊缝金属的强度往往比熔敷金属的强度高出许多。所以,就会出现名义“等强”而实际“超强”的结果。超强匹配是否一定安全可靠,认识上并不一致,并且有所质疑。九江长江大桥设计中就限制焊缝的“超强值”不大于98MPa;美国的学者Pellini则提出,为了达到保守的结构完整性目标,可采用在强度方面与母材相当的焊缝或比母材低137MPa的焊缝(即低强匹配);根据日本学者佑藤邦彦等的研究结果,低强匹配也是可行的,并已在工程上得到应用。但张玉凤等人的研究指出〔3〕,超强匹配应该是有利的。显然,涉及焊接结构安全可靠的有关焊缝强度匹配的设计原则,还缺乏充分的理论和实践的依据,未有统一的认识。为了确定焊接接头更合理的设计原则和为正确选用焊接材料提供依据,清华大学陈伯蠡教授等人承接了国家自然科学基金研究项目“高强钢焊缝强韧性匹配理论研究”。课题的研究内容有:490MPa级低屈强比高强钢接头的断裂强度,690~780MPa 级高屈强比高强钢接头的断裂强度,无缺口焊接接头的抗拉强度,深缺口试样缺口顶端的变形行为,焊接接头的NDT试验等。大量试验结果表明: (1)对于抗拉强度490MPa级的低屈强比高强钢,选用具备一定韧性而适当超强的焊接材料是有利的。如果综合焊接工艺性和使用适应性等因素,选用具备一定韧性而实际“等强”的焊接材料应更为合理。该类钢焊接接头的断裂强度和断裂行为取决于焊接材料的强度和韧塑性的综合作用。因此,仅考虑强度而不考虑韧性进行的焊接结构设计,并不能可靠地保证其使用的安全性。

轴承钢的热处理工艺及参数和发展

轴承钢热处理工艺参数 时间:2010-06-14 08:59:46 来源:机械社区作者:

轴承钢是质量要求很严格的钢类。目前对轴承钢提出的要求有:用户免加工和检查、提高质量、规格细化和提高尺寸精度等,而且,对这些要求的重要程度越来越高。为满足这些要求,JFE制钢使用了各种保证产品质量和进行精加工的设备生产轴承钢。这些设备与新开发的提高质量的技术相结合,可以生产尺寸范围宽、质量高、附加值高的热处理和热轧轴承钢。 JFE轴承钢制造技术的特点是: 1)表面质量精细加工和质量检查体系 用对钢坯进行火焰清理和将连铸坯轧制成小型圆坯的方法,均匀去除表面瑕疵、皮下夹杂物和脱碳层。对质量要求特别高的材料,实施钢坯扒皮作业高度清除缺陷。为保证小型圆坯的表面质量,用自动涡流探伤仪和磁粉探伤仪进行检查;对内部缺陷,用圆坯全断面超声波探伤仪检测内部孔隙和夹杂物。 2)轴承钢的精细制造技术和质量保证 在线材-棒材厂,在棒材轧制线上增设线材轧制线,进行联合轧制。对棒材和线材都采用4辊精轧机进行精轧,棒钢的尺寸精度在0.01mm以下,用户可以省略扒皮和拉拔加工。对线材可进行自由尺寸轧制,并可以生产Φ4.2mm的小尺寸线材。由于把线材已经轧制到锻造的尺寸,所以用户可以省略拔丝、热处理和表面处理工序。 3)提高钢的洁净度 近年来,JFE制钢为了提高钢的洁净度,采用了PERM(加减压精炼)、LF(炉外精炼炉)对钢的生产工艺进行了改进。PERM法是在转炉冶炼时,使氮、氢等气体溶解在钢中,然后,用RH炉(真空脱气)迅速减压,使钢中产生气体,利用这种气体捕捉并排除钢液中的夹杂物。 JFE制钢还在2008年新建LF炉,大大提高了夹杂物的去除能力。采用上述工艺和设备的效果是:与原有工艺相比,夹杂物个数预测指数减少34%、夹杂物最大直径指数减少29%、夹杂物最大直径指数分布的标准偏差减少了73%。 由于采用了具有上述特点的制造技术,JFE制钢今后将继续向用户 轴承钢资料

12CrMoV焊接施工及热处理课件

鞍钢凌钢朝阳100万t/a焦化项目煤气净化及公辅设施安装工程 12CrMoV 焊 接 及 热 处 理 施 工 方 案 编制: 审核: 批准: 日期:

12CrMoV压力管道焊接及热处理施工方案 一、工程概况 鞍钢凌钢100万t/a焦化工程,由干熄焦沿外线管廊到焦化边界接点的中压过热蒸汽管道。工艺管道材质为12CrMoV,规格Φ245*18mm; 计划开工时间:2008年8月12日开工,2008年10月30日竣工;总工期:80天。 二、编制依据 1.《压力管道安全管理与监察规定》〔劳部1996-140号〕 2.《工业金属管道工程施工及验收规范》〔GB50235–97〕 3.《工业金属管道工程质量检验评定标准》〔GB50184–93〕 4.《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》〔GB50236-98〕 5.《压力容器无损检测》〔JB/T4730–2005〕 6.管道施工图 三、焊接材料及管理 1.焊条、焊丝、等均应有制造厂的质量合格证或质保书。凡无合格证或质保书及对其质量有怀疑时,应按焊材批号抽查试验合格后方可使用。 2.施工现场应设置焊材二级库,并由专人负责焊材的管理,做好焊材的烘干、发放、回收工作并做好烘干、发放、回收记录。 3.焊材应存放在干燥通风良好的库房内。各种型号、规格的焊材应分类堆放防止混淆。 4.焊条使用前应按焊条使用说明书的要求进行烘干,焊条重复烘干不应超过两次。 5.焊条使用时应装入100~125℃的保温桶内随取随用,桶内焊条不应超过半个工时。 6.氩弧焊所采用的氩气应符合现行国家标准《氩气》GB4842的规定,且纯度不应低于99.96﹪。 7.手工钨极氩弧焊,宜采用铈钨极或钍钨极。 8.焊材的领用、发放,管理人员应根据焊接工艺卡或工艺指导书所制定的工艺

常用钢材热处理工艺参数定稿版

常用钢材热处理工艺参 数 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

热处理工艺规程B/Z61.012-95 (工艺参数) 2012年10月15日

目录 1.主题内容与适用范围 (1) 2.常用钢淬火、回火温度 (1) 2.1要求综合性能的钢种 (1) 2.2要求淬硬的钢种 (4) 2.3要求渗碳的钢种 (6) 2.4几点说明 (6) 3.常用钢正火、回火及退火温度 (7) 3.1要求综合性能的钢种 (7) 3.2其它钢种 (8) 3.3几点说明 (8) 4.常用钢去应力温度 (10) 5.各种热处理工序加热、冷却范围 (12) 5.1淬火 (1) 2 5.2 正火及退火 (14) 5.3回火、时效及去应力 (15)

5.4工艺规范的几点说明 (16) 6.化学热处理工艺规范 (17) 6.1氮化 (17) 6.2渗碳 (20) 7.锻模热处理工艺规范 (22) 7.1锻模及胎模 (22) 7.2切边模 (24) 7.3锻模热处理注意事项 (25) 8.有色金属热处理工艺规范 (26) 8.1铝合金的热处理 (26) 8.2铜及铜合金 (26) 9.几种钢锻后防白点工艺规范 (27) 9.1第Ⅰ组钢 (27) 9.2第Ⅱ组钢 (28)

热处理工艺规程(工艺参数) 1.主题内容与适用范围 本标准为“热处理工艺规程”(工艺参数),它主要以企业标准《金属材料技术条件》B/HJ-93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据(不包括高温合金),并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。 本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。 2.常用钢淬火、回火温度 2.1 要求综合性能的钢种: 表1

钢结构焊接热处理工艺

京隆发电有限公司烟气脱硝改造工程 钢结构焊接热处理工艺 施工措施 批准: 审核: 编制: 南京龙源环保有限公司京隆项目部

目录 一、编制依据 (2) 二、材料介绍 (2) 三、焊接施工流程 (3) 四、焊接工艺参数的选择 (3) 五、现场焊接顺序: (4) 六、现场技术管理 (9) 七、作业的安全要求及措施 (9)

内蒙京隆电厂2×600MW机组烟气脱硝工程,SCR钢架的主立柱、梁、垂直支撑全部采用"H"型钢,母材材质为Q345(属低合金结构钢),钢架主立柱采用分段对接方式连成一体,其中"H"型钢的腹板采用高强螺栓连接,翼缘板之间的连接采用对接焊接方式。 一、编制依据 1.1《火电施工质量检验及评定标准》(焊接篇)1996年版。 1.2《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004。 1.3《电力建设安全工作规程》(第1部分:火力发电厂) DL5009.1—2002。1.4《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T819-2002。 1.5《管道焊接超声波检验技术规程》DL/T820-2002。 1.6《焊接材料质量管理规程》JB/T3223-1996。 1.7京隆电厂脱硝钢架安装相关图纸 1.8《工程建设标准强制性条文》(电力工程部分)2006版。 二、材料介绍 1. Q345化学成分如下表(%): 2.Q345力学性能如下表(%): 其中壁厚介于16-35mm时,σs≥325Mpa;壁厚介于 35-50mm时,σs≥295Mpa

3. Q345钢的焊接特点 3.1 碳当量(Ceq) Ceq=0.49%,大于0.45%,可见Q345钢焊接性能不是很好,需要在焊接时制定严格的工艺措施。 3.2 Q345钢在焊接时易出现的问题 3.2.1 热影响区的淬硬倾向 Q345钢在焊接冷却过程中,热影响区容易形成淬火组织-马氏体,使近缝区的硬度提高,塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。 3.2.2 冷裂纹敏感性 Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。 三、焊接施工流程 1、坡口清理准备→点固→焊前预热→焊接→施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验(合格)焊接材料的选用 2、由于Q345钢的冷裂纹倾向较大,应选用低氢型的焊接材料,同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则,选用E5015 (J507)型电焊条。 3、对于要求焊接的部位严格按图纸要求施焊,注意坡口角度、间隙及焊角高度。 4、焊接过程应注意层间清理和层间检查,确保无裂纹、气孔、夹渣等缺陷,方可继续施焊。 5、焊接过程应注意接头和收弧质量,接头应熔合良好,收弧时弧坑应填满,以防弧坑裂纹。 6、焊接工作应一气呵成,更换焊条时应迅速,中途不应无故停顿,注意层间熔化,避免出现夹沟。焊接过程中途因故停止后重新焊接时,必须检查焊缝表面是否有裂纹、气孔、生锈、水迹等,发现问题及时处理。 四、焊接工艺参数的选择

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