一种钢高温钎焊异种接头组织与性能管理.docx

42CrMo/38MnVS6钢高温钎焊异种接头组织与性能Microstructure and properties of 42CrMo and 38MnVS6 steel brazed joints at high temperature摘 要42CrMo钢属于超高强度钢，具有高韧性、高强度、高渗透性、良好的机械性能及可加工性等优点，应用相当广泛。这种钢材适宜制造要求一定强度和韧性的大、中型塑料模具。38MnVS6非调质钢多适用于生产汽车转向节，可替代40Cr钢制造，性能更优良。关键词 42CrMo钢 38MnVS6钢 高温钎焊 接头组织 力学性能第一章 绪论1.1 目的与意义 因工业污染导致的全球环境恶化以及内燃机技术的不断更新发展，作为发动机最重要的部件的活塞若不能承载更高的机械载荷和热载荷，那么发动机的机械效率和热效率就不能随之提高，这样对环境及技术发展都是不利的。随着发动机技术的快速发展，高负荷、高功率、高效率的活塞正被汽车产业所认可并广泛应用。传统的铝活塞已不能满足发动机越来越严格的性能要求，虽然由铝合金制造的铝制活塞重量轻、制造成本低，但工作状态不稳定，只可在350℃下稳定工作，同时存在因采用重力铸造而导致的缺陷率较高的问题。铝合金材料的固有特征，也导致铝活塞的硬度及强度难以满足现阶段发动机的使用要求。因此采用新型材料制造适合大部分发动机性能的活塞成为各企业以及国内外研究的重点。在这种工业背景下，工作更稳定、可靠性更高、承载强度更高、机械负荷更大的锻钢活塞已逐步替代了铝制活塞而被广泛应用。采用锻钢活塞还可提升抗磨损性能，从而延长活塞使用寿命；锻钢活塞的生产过程较铝活塞也更环保，对工作人员的身体健康损害小；采用锻钢活塞的汽车废气排放量更低，对环境的污染小，可节省能源。目前国内外采用的锻钢活塞中最受关注的是整体锻钢活塞，而整体锻钢活塞的研发利用则可代表当今背景下活塞发展的新思路与新方向。但锻钢材料活塞是一种新型活塞，在设计工艺、制造流程等方面与铝活塞有一定的区别。我国在锻钢活塞领域的研发力度仍不到位，也无锻钢活塞的设计标准，所以目前我国还不能独立批量生产锻钢活塞，而国外在这一领域的理论技术层面及加工生产层面已远远领先于我们。故早日研发出我国标志性知识产权的锻钢活塞已变得十分重要。 42CrMo钢属于超高强度合金调质钢，强度高、韧性高、经调质处理后具备抗多次冲击的能力，较高的疲劳极限数值，良好的低温冲击韧性。高温时具备高蠕变强度和高持久强度等优点。因为上述良好的机械性能以及较高的疲劳寿命，故广泛适用于制造强度较35CrMo钢或40Cr钢更高或断面较35CrMo钢或40Cr钢更大的锻件，如活塞芯、活塞杆、受载荷较大的连杆及弹簧夹、发动机的气缸等机械结构部件。其中活塞芯的主要成分为42CrMo钢，活塞杆采用42CrMo合金钢锻造制成，热处理后的活塞杆强度会提高，表面可经镀锌、镀镍等处理工艺进行装饰，以此可满足不同客户的产品要求。 38MnVS6属于微合金非调质钢，在其中加入了V元素，锻造或热轧处理后可获得相似调质钢的性能。微合金技术在20世纪60年代的发展在实质上为非调质钢的出现提供了技术理论支持。 我国的微合金化非调质钢领域开括于“六五”时期，但因为许多因素影响，20世纪90年代非调质钢的发展状况并不乐观。但21世纪科技水平和工艺的进步使非调质钢在汽车等行业应用十分广泛。38MnVS6非调质钢具有良好的耐久性和可加工性，多适用于生产汽车转向节与汽车发动机连杆。目前我国应用非调质钢零部件最多的是汽车发动机连杆，此部位消耗的非调质钢用量约占我国生产总量的50%。此种钢制造转向节可保证良好的切削性能且可省略调质处理工序，因此可缩短生产周期。同时一方面可提高一定量的经济效益，另一方面又可节约热处理能源，故可代替传统的40Cr钢制造汽车转向节。优良的产品性能指标也可满足锻钢活塞、汽车转向节的性能要求，这使得38MnVS6钢在汽车结构件的应用发展空间广阔。42CrMo和38MnVS6活塞热处理工艺参数材质热处理方式热处理设备工艺控制参数活塞硬度范围42CrMo淬火+回火淬火油槽冷却介质L-AN22机油入油温度≥850℃出油温度≤120℃介质温度≤60℃265~335HB链式回火炉回火温度 630±30℃回火时间 200±20min38MnVS6控制冷却控制冷却通道锻件上线温度≥950℃冷却速度30~120℃／min锻件下线温度≤600℃250~310HB 随着科学技术及工业水平的高速发展，构建不同材料而组成的复合结构将越来越受关注及广泛的应用。其中，异种金属材料的焊接研究将是科研的重点所在，这也具有很重要的理论和经济意义。 42CrMo钢因母材金属的含碳量高，合金元素所占成分也多，应用国际焊接学会计算的Ceq（碳当量）值为0.87