碳含量对高钒高速钢冲击磨损性能的影响

在含钒量约为10%的条件下,利用自行研制的WM-1型冲击磨损试验机研究碳含量在1.76%～3.65%范围内变化对高钒高速钢冲击磨损性能的影响.结果表明:含碳量低于2.3%,高钒高速钢的基体为铁素体,磨损机理主要是冲刷和塑性变形,耐磨性很差.含碳量达到2.3%后,基体以马氏体为主,耐磨性比低碳的高钒高速钢大幅提高.当碳含量达到3.0%时,耐磨性达到峰值.继续提高碳含量,晶界处以铬钼为主碳化物的量增加,冲击过程中裂纹在该处萌生,产生剥落现象,造成耐磨性下降.     

M50钢高应力高温摩擦磨损行为与微观机制

利用SRV-4摩擦磨损试验机对M50轴承钢进行了滑动摩擦试验，通过改变试验环境温度与加载应力探究了M50钢的高温摩擦磨损性能。采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察高温高应力下磨损对钢的影响。研究发现，试验环境温度200℃与210 MPa以上摩擦剪力的共同作用下，大尺寸MC型碳化物表层基体粘着剥落，MC型碳化物破碎、迁移，加剧磨损。试验环境温度200℃粘着磨损加剧且磨损面形成的(Cr, Fe)₂O₃氧化膜厚度不足导致粘着磨损量达到最大值。试验环境温度升高至315℃,氧化膜趋于连续且膜厚增加，粘着磨损减弱，接触应力2.05 GPa时摩擦因数相较于室温下降27%。     

碳含量对TiC-Mo_2C-Ni合金高温强度的影响

研究600～1000℃时碳含量对TiC-19％Mi_2C-24％Ni合金高温强度的影响。在600℃以下抗弯强度与碳含量无关。在800℃时,低、中碳合金比高碳合金具有较高的强度,随温度的升高这种影响减弱。碳含量对合金高温强度的影响是通过合金碳化物相的粒度和粘结相的粒度变化而起作用的。     

30 wt.% 碳化物含量 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 金属陶瓷涂层磨损行为

采用销-盘往复干摩擦磨损试验研究了30wt.%碳化物含量的由原位自生(Cr,Fe)_7C_3颗粒弥散强化的(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al金属陶瓷涂层的形貌、硬度,以及室温和400℃下的磨损性能。为了便于对比,同时测定了不同温度下的RuT350基体、Fe3Al涂层硬度。此外,在相同条件下,测定了室温和400℃时RuT350基体和NiCr-MoCr_3C_2涂层的摩擦磨损情况。结果表明,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al涂层硬度随温度升高衰减较慢,且在相同的接触载荷下,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al涂层的摩擦系数明显低于RuT350铸铁,其与摩擦副的总磨损量400℃下仅为RuT350基体与摩擦副总磨损量的45.8%,其室温与400℃下的耐磨性优于Fe3Al涂层和NiCr-Mo-Cr_3C_2涂层。(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al具有较高的中高温耐磨性主要源于金属间化合物Fe3Al粘结相在特定的温度范围具有异于普通合金的R现象,致使(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al具有较高的高温硬度,并存在大量弥散分布的细小(Cr, Fe)_7C_3晶粒,不易造成陶瓷颗粒从金属相中脱落在磨损表面形成第三粒的协同机制。     

氧化铝基耐火材料的高温耐磨性

采用新研制的高温耐磨性实验装置,测定了五种氧化铝基耐火制品的高温耐磨性能.结果表明:当材料处于弹性变形阶段时,随温度的升高,磨损体积变化不明显;当温度继续升高,材料达到塑性变形阶段时,磨损体积大幅度减小.以高硬度矿物相为主晶相的耐火制品更耐磨,但材料的烧结程度对耐磨性的影响更显著,对于具有同样主矿物相的材料,烧结程度越好,耐磨性也越好.高温下材料中产生低熔点液相时,缓冲了磨损,其作用超过矿物相硬度对耐磨性的影响.材料的磨损体积与其高温抗折强度紧密相关,在脆性变形阶段,高温抗折强度越高,磨损体积越小;在塑性变形阶段,材料的磨损体积和高温抗折强度均显著降低.     

合金碳化物对剪板机刃具钢HM的组织和性能的影响

试验研究了HM钢(%:0.48C、5.1Cr、2.0Mo、1.0V、2.0W)和H13钢(%:0.38C、5.1Cr、1.4Mo、1.0V)的组织、冲击韧性和耐磨性。结果表明,HM钢中W、Mo元素含量较H13钢高,存在更多未溶碳化物阻碍奥氏体晶粒长大,细化晶粒,使平均冲击值比H13钢提高35.5%;HM钢高温回火时,马氏体基体弥散析出更多的碳化物,二次硬化效果显著,平均耐磨性比H13钢提高34.8%。     

90Cr6MoRE耐磨铸钢的研究

本文研究了中铬钢的化学成、分淬火温度、回火温度、显微组织、相结构与力学性能和耐磨性的关系。结果得出,中铬钢在同一热处理条件下,随碳含量的提高耐磨性随之提高,对同一碳含量大,随淬少温度的提高耐磨性亦随之提高。90Cr-6MoRE钢在磨损试验条件下,耐磨性接近于高铬钢或高铬铸铁,明显地高于高锰钢和低合金钢。90Cr6MoRE钢的碳化物为M_7C_3型加少量M_3C型。90Cr6MoRE钢衬板装机试验寿命比同机高锰钢衬板提高1倍以上。     

低合金高性能高速钢TiN涂层后的耐磨性及刀具切削性能的研究

本文研究了低合金高速钢W2Mo5Cr4V经TiN涂层后的耐磨性和切削性能,证实W2Mo5Cr4V钢的钨、钼、钒总含量虽仅为通用高速钢的60％左右,一次碳化物数量明显地少,但基体的性能(二次硬化、抗回火稳定性、高温性能等)与通用高速钢相当,加以TiN涂层后能获得与通用高速钢涂层后同样优良的耐磨性和刀具耐用度。本文还从磨损机制和切削力方面探讨了TiN涂层提高高速钢刀具耐用度的机制。     

两种热作模具钢的高温摩擦磨损性能

采用高温摩擦磨损试验机研究了HTCS-130和DAC55两种热作模具钢在100~700℃范围内的耐磨性差异及磨损机制, 并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光学轮廓仪等手段对表面相组成、磨损表面、截面形貌等进行分析. 结果表明: 两种钢的磨损率均在100~700℃范围内呈现先增后减的趋势; 其磨损机制表现为在100℃和300℃分别发生黏着磨损和黏着-轻微氧化磨损; 500℃时磨损机制转变为单一氧化磨损, 磨损表面氧化层由FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄组成, 亚表面发生轻微软化并出现塑性变形层; 700℃时磨损进入严重氧化磨损阶段, 氧化物数量急剧增多, 同时由于马氏体基体回复导致材料出现严重软化, 磨损表面形成连续的氧化层. HTCS-130钢优异的热稳定性能使得基体具有较高硬度和更窄的摩擦软化区, 能够更好地支撑氧化层, 从而在700℃下比DAC55钢更耐磨.      

差温热处理工艺对Cr5钢摩擦磨损性能的影响

 运用扫描电镜观察Cr5钢在不同淬火温度下的显微组织,通过洛氏硬度计和摩擦磨损试验机分析淬火温度对Cr5钢摩擦磨损性能的影响。结果表明：Cr5钢淬火后的基体组织是马氏体,基体上会分布有未溶碳化物。随着淬火温度提升,未溶碳化物逐渐减少,淬火组织逐渐均匀化,但淬火温度达到一定值(1 050～990 ℃)时,碳化物基本溶解完全,组织较均匀,硬度值最大,为54.7HRC,磨损失重量最小,磨损表面相对较平整,耐磨性相对较好;继续升高淬火温度,马氏体组织粗大化,使得硬度有所降低,耐磨性下降。     

Nb 对双相不锈钢激光熔覆组织及性能的影响研究

采用激光熔覆技术,在基体45#钢板上熔覆了含Nb的双相不锈钢涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对涂层的微观组织和元素组成进行了表征分析,测试了涂层沿深度方向上的显微硬度,在20℃条件下进行了UMT摩擦磨损试验,并在3.5 wt.%的NaCl水溶液中进行电化学测试。结果表明:在双相不锈钢合金粉中添加Nb进行激光熔覆,所制备的熔覆层中碳化物由Cr和Nb的碳化物组成,同时Cr含量显著降低;熔覆层中添加Nb后,其硬度和耐磨性比未添加Nb的熔覆层有显著提高,Nb含量为1.4%的时候效果最好;随着Nb含量的增大,自腐蚀电位逐渐增大,自腐蚀电流密度逐渐降低,说明Nb含量越高熔覆层的耐蚀性越好。综上所述,当熔覆层中Nb含量为1.4%的时候,其耐磨性和耐蚀性最好。     

碳含量对GH4199合金拉伸、持久性能及组织的影响

研究了碳含量对镍基变形高温合金GH4199拉伸、持久性能及显微组织的影响,并对碳含量变化所引起的组织及性能改变的原因进行了分析.结果表明:增加碳含量会阻止晶粒度长大,并明显改变碳化物的数量、形状及分布,碳化物类型主要以(W, Mo)6C为主,800℃长期时效500h后有M23C6析出,较低的碳含量对合金的拉伸及持久性能是有利的.     

含硼高速钢轧辊的组织和性能

 设计了5种高速钢轧辊材料,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段,并通过硬度测试、冲击韧性试验和磨损试验,对含硼低合金高速钢轧辊材料在铸态、回火后的组织与性能及其耐磨性进行了系统研究。结果表明,含硼低合金高速钢轧辊材料铸态组织包括马氏体基体、残余奥氏体和不同种类的碳硼化合物,其铸态硬度大于HRC 64,碳硼化合物沿晶界呈网状分布。经RE-Mg-Ti复合变质处理后,晶界出现明显的颈缩和断网。对轧辊材料进行回火发现,随着回火温度的升高,轧辊硬度逐渐降低。相同条件下,未变质轧辊材料的韧性较变质轧辊材料韧性略低,加入过量的变质剂反而降低轧辊材料的韧性。磨损试验发现,经RE-Mg-Ti复合变质的含硼高速钢的耐磨性大于对比试样高碳高钒高速钢的耐磨性。     

碳含量对热等静压FGH4169合金原始颗粒边界与力学性能的影响

用3种不同碳含量的GH4169合金粉末为原料,采用粉末热等静压+热处理工艺制备碳含量(质量分数,下同)分别为0.026%,0.045%和0.078%的FGH4169合金,研究碳含量对FGH4169合金PPB(prior particle boundary,原始颗粒边界)和力学性能的影响。结果表明,随碳含量从0.026%增加到0.078%,FGH4169合金析出碳化物增多,超过0.078%后,形成PPB;FGH4169合金中碳化物主要为富Ti和Nb的MC型碳化物,但碳含量对合金中碳化物的种类及形貌没有明显影响;在一定碳含量范围内,随碳含量增加,FGH4169合金基体上析出的γ'相数量减少,且碳化物越来越趋向于在原始颗粒边界聚集,导致合金的室温和650℃高温强度和塑性逐渐减小。     

原位（W&Ti）C复相颗粒对高铬铸铁磨损行为的影响规律

采用原位法制备出(W&Ti)C复相颗粒增强高铬铸铁基复合材料,研究了增强颗粒对材料显微组织和磨损行为的影响规律。结果表明：与高铬铸铁相比,复合材料显微组织中WC和TiC颗粒的存在使其洛氏硬度(HRC)从55提高到70。在磨损过程中,高铬铸铁靠近磨损表面的M₇C₃型碳化物在磨料的反复作用下会产生裂纹并向基体内部扩展。破碎的碳化物更容易脱落,无法抵抗磨料对材料表面的犁削作用,从而加速材料的磨损。复合材料中相对较软的基体相在磨损时会逐渐被去除,磨损表面会暴露出大量WC和TiC颗粒。表面凸起的增强颗粒会承受来自磨料的主要破坏作用,进而有效地保护周边的基体材料。对比发现,在相同磨损条件下复合材料的磨损性能提高了1倍以上。     

低合金高性能高速钢研究

本文研究了一种新型低合金高性能高速钢D601,其各项性能接近或略超过通用高速钢M2。该钢合金元素含量较M2大为减少,用该钢制造的刀具寿命与M2相当。文中研究了在不同切削速度下一次碳化物对高速钢工具耐磨性的影响。实验结果表明一次碳化物对中速切削刀具耐磨性影响不大,而对低速切削刀具有良好作用。相分析结果研究表明:D601根据平衡碳原理设计的合金元素含量,使其获得了良好的二次硬化效果。研究发现:在高速钢中减少合金元素含量(因此一次碳化物含量随之减少),同时保证淬火基体中碳和合金元素的合理平衡,回火后高速钢仍能获得高硬度和红硬性而保证良好的切削性能。     

通用高速钢中碳化物的X—射线衍射法定量测定

高速钢的主要性能要求是具有高的高温硬度与耐磨性.为了达到这个目的,要使高速钢在组织上有大量颗粒不同的合金碳化物及合金化的α-Fe基体.所以,研究高速钢中碳化物相随钢中碳含量,合金元素及热处理制度变化的溶解析出规律,从而找出组织结构与性能的关系,这对提高高速钢的性能将有十分重要的指导意义.通用高速钢(W_9Mo_3Cr_4V)具有强度高,韧性好,容易加工,使用寿命长,价格便宜和适用范围广等一系列优点,是一种新     

热加工对含氮马氏体不锈钢组织转变和性能的影响

采用Thermal-calc计算了含氮马氏体不锈钢20Cr13的合金相图,据此进行了关键热加工工艺参数设计。采用金相、扫描电镜、X射线衍射、高温热模拟试验、拉伸试验和硬度测试等方法,研究了高温下均热温度对高温组织转变的影响以及高温铁素体对高温塑性的影响,同时研究了退火和淬火工艺对组织和性能的影响。结果表明:铸锭中的少量δ铁素体在单相奥氏体区高温长时间均热后并未消除;δ铁素体的存在降低了马氏体不锈钢的高温塑性;在临界温度长时间退火后,组织为铁素体基体上弥散分布球状碳化物的索氏体及沿晶界呈断续分布的点状碳化物,随退火温度的提高,索氏体晶粒尺寸增大,碳化物选择性地在晶界粗化长大,并呈断续状点状分布;950~1100℃奥氏体化淬火后的组织为板条马氏体+碳化物+少量残余奥氏体。淬火温度较低时,碳化物和残余奥氏体含量较高,淬火后马氏体硬度较低,提高淬火温度,碳化物充分溶解,奥氏体中的碳含量增加,淬火后板条马氏体硬度升高。     

钒和基体硬度对通用高速钢耐磨性和磨削性的影响

本文系统地研究了钒和基体硬度对通用高速钢9-3-4-1、M2、W18(重点是9-3-4-1)耐磨性和磨削性的影响。试验证实新钢种9-3-4-1钢采用1.4～1.7％V和△C(?)0.2的成分,保证了其耐磨性略高或接近M2钢,而磨削性明显优于M2钢。借助扫描电镜、力性测定等手段,分析了磨损、磨削机理和MC、M_6C碳化物对钢的耐磨与磨削性能的影响,并得出碳化物类型、数量、尺寸与高速钢磨粒磨损耐磨性的关系。     

Ni_3Al型金属间化合物涂层中原位自生的M_7C_3型碳化物及涂层耐磨性研究

本文针对工业高温高耐磨的防护需求,研究一种原位自生Cr_xC_y碳化物增强Ni_3Al金属间化合物涂层,替代现有的Ni Cr-Cr_3C_2涂层。研究中采用真空雾化工艺制备了碳化物体积含量70%的一种原位自生碳化物的Ni_3Al型金属间化合物粉末,通过HVOF喷涂工艺制备涂层。借助扫描电镜和X射线衍射等手段,研究粉末与涂层的显微组织、相成分及碳化物分布形貌。结果表明,粉末和涂层中的碳含量均与设计保持一致;粉末以及涂层中的显微组织均主要由(Ni,Cr)_3Al+M_7C_3型碳化物相组成,且粉末和涂层中的两相比例基本一致;其中弥散分布的原位自生M_7C_3型碳化物呈条片状,X射线衍射配合电子能谱分析显示该碳化物为(Cr,Al)_7C_3;测试并比较了研制涂层与商用Cr_3C_2-Ni Cr涂层的硬度和滑动摩擦磨损性能,当温度升高到700℃,研制涂层的显微硬度几乎没有变化;含有原位自生的M_7C_3型碳化物的Ni_3Al型金属间化合物涂层拥有比Cr_3C_2-Ni Cr涂层更低更稳定的摩擦系数、更好的磨损抗力以及与对磨副更佳的相容性,尤其高温耐磨性表现优异;研制涂层中片状条状M_7C_3型碳化物颗粒有效阻碍磨粒的显微切削运动,对摩擦副形成了很好的保护作用,显著改善了耐磨性。该涂层在高温对磨条件下具有很好的潜在应用价值。