双液双金属复合铸造颚板新工艺研究与应用

通过对双液双金属颚板的生产工艺研究,提出了双液双金属复合铸造颚板新工艺,该工艺制造的颚板双金属结合层强度高,颚板耐磨性较普通高锰钢颚板提高3～5倍,适合于批量生产.     

等温淬火工艺对等温淬火球墨铸铁组织及耐磨性能的影响

研究了等温淬火工艺对等温淬火球墨铸铁(ADI)组织、力学性能及磨损性能的影响。结果表明,在等温淬火温度290～380℃范围内,随着等温淬火温度的升高,ADI基体组织逐渐变粗,残留奥氏体量增多,硬度逐渐下降,ADI试样的磨损率增加,摩擦系数减小。研究可知,ADI磨损机制主要有微观切削磨损、氧化剥落磨损、犁沟和表面疲劳磨损。当等温淬火温度为较低时,290和320℃时ADI磨损机制主要为微观切削磨损和氧化剥落磨损;等温淬火温度为350℃时,ADI磨损机制主要为微观剥削磨损和犁沟,以及少量的氧化剥落磨损;等温淬火温度升高至380℃时,ADI的磨损机制主要为表面疲劳磨损和犁沟。     

双液、双金属复合颚板的研制

分析国内外颚板材料、制造工艺研究的现状，开发了提高颚板使用寿命的新工艺。颚板的T作面采用高铬铸铁作为抗磨层，背面材料采用软而韧的低、中碳钢作为衬垫，用双液、双金属铸造工艺方法使两者很好地结合起来。使用结果表明：其使用寿命是高锰钢颚板的3～5陪。     

蠕墨铸铁等温淬火工艺及性能的试验研究

以蠕墨铸铁为对象,研究了等温淬火工艺对材料室温力学性能、高温力学性能、热稳定性及冷热疲劳性的影响。结果表明:较佳的等温淬火工艺为:(850～880℃)×1.5 h+290℃×1.5h;等温淬火蠕铁常温至300℃,抗拉强度提高1倍以上,600℃时材料抗拉强度下降较多;等温淬火蠕铁在300～400℃温度下的金相组织与保温时间基本无关,等温淬火蠕铁的冷热疲劳性能优于普通蠕铁。     

颚板材料与双金属复合颚板的应用

从颚板的失效分析着手,对国内外颚板使用材料应用现状做了广泛的调查,分析了现有颚板材料与制造工艺方面的不足,提出应用双液双金属颚板铸造工艺方法,使高铬铸铁与碳钢达到良好的冶金结合,较好地提高了颚板的耐磨性.现场应用表明,其耐磨性较传统高锰钢颚板提高3～5倍.     

灰口铸铁的等温淬火和渗硼等温淬火

等温淬火能显著改善灰口铸铁的力学性能,而通过渗硼等化学热处理提高其表面硬度能进一步扩展它的应用范围。本文研究用灰口铸铁试样的成分为3.6%C-2.1%Si-0.43%Mn-0.26%Cr-bal Fe。等温淬火工艺采用900℃奥氏体化,随后在240℃、300℃和360℃的盐浴中分别保持1 h、2 h、3 h和4 h后空冷。对另一组试样进行渗硼等温淬火处理,其工艺为在950℃熔融硼砂中渗硼2~4 h,随后在240℃、300℃和360℃盐浴中分别保持1 h、2h、3 h和4 h后空冷。这种工艺不需为了等温淬火而另外加热。通过试样显微硬度的测定和黏着磨损性能试验发现,等温淬火显著提高了灰口铸铁的性能,而渗硼等温淬火则更进一步改善了灰口铸铁的性能。     

等温淬火温度对CADI组织与力学性能的影响

研究了等温淬火温度对含碳化物的等温淬火球墨铸铁（Carbidic Austempered Ductile lron，简称cADI）的组织、硬度和冲击韧性的影响。试验结果表明：等温淬火后的组织为贝氏体、残余奥氏体和碳化物。在等温温度范围内（230～290℃），硬度随着等温淬火温度的升高呈现逐渐下降的趋势，而冲击韧性则逐渐升高；显微组织中的见氏体针逐渐变粗。     

高碳高硅纳米贝氏体钢回火后的组织与力学性能

高碳高硅钢经300和340℃等温淬火后获得了纳米贝氏体组织,采用扫描电镜、透射电镜、显微硬度仪和拉伸及冲击试验等研究了其经200～600℃回火处理后的显微组织和力学性能.结果 表明,在相同回火条件下,与340℃等温淬火试样相比,300℃等温淬火试样的强度、硬度和冲击韧性较高,塑性较低.纳米贝氏体组织在300℃以下具有良好的回火稳定性,450℃回火时薄膜状残留奥氏体开始分解,贝氏体铁素体板条开始合并粗化.低于450℃回火,试验钢的抗拉强度和屈服强度略有增高,伸长率和硬度变化不大.500℃回火,强度开始明显降低,塑性和冲击韧性最低,硬度升到最高而出现二次硬化.300℃回火后试验钢的冲击韧性最高,两种等温淬火试样均在300℃回火时得到最佳的综合力学性能.     

等温淬火温度对ADI中残余奥氏体及其力学性能的影响

研究了等温淬火温度对ADI中残余奥氏体及其力学性能的影响.结果表明,在试验温度范围内（270～380℃）,试样中残余奥氏体的含碳量及其含量随着等温淬火温度的升高先增大后减小,均在360℃等温淬火时出现最大值;抗拉强度随着等温淬火温度的升高而逐渐降低;伸长率和冲击韧度随着等温淬火温度的升高先增大后减小,在360℃等温淬火时出现最大值;硬度则随着等温淬火温度的升高先减小后增大,当360℃等温淬火时硬度最低.     

等淬温度对等淬球铁中残余奥氏体及其力学性能的影响

研究了等温淬火温度对等淬球铁中残余奥氏体及其力学性能的影响。试验结果表明：在试验的温度范围内（270～380℃），试样中残余奥氏体的含碳量（质量分数）及奥氏体百分含量（体积分数）随着等温淬火温度的升高先增大后减小，均在360℃等温淬火时，出现最大峰值；抗拉强度随着等温淬火温度的升高而逐渐降低；伸长率和冲击韧度随着等温淬火温度的升高先增大后减小，在360℃等温淬火时，出现最大峰值；硬度则随着等温淬火温度的升高先减小后增大，在360℃等温淬火时，硬度最低。     

碳含量对低合金耐磨钢组织及耐磨性的影响

研究了碳含量分别为0.31%、0.38%和0.50%的低合金耐磨铸钢热处理后的组织、强韧性及不同磨损条件下的磨损性能。结果表明,试验钢经950℃淬火及250℃回火,显微组织均以板条马氏体为主,随含碳量的增加,组织有所粗化,并且有片状马氏体出现。试验钢的硬度随碳含量的增加而增加,但韧性下降。磨损试验结果表明,冲击磨料磨损条件下,主要表现为凿削磨损,碳含量为0.38%的试验钢具有较好的耐磨性;静磨料磨损条件下,主要表现为切削磨损,耐磨性主要受硬度的影响,碳含量为0.50%试验钢具有较好的耐磨性。     

贝氏体等温淬火对Dievar热作模具钢高温摩擦磨损性能的影响

利用贝氏体等温淬火工艺在Dievar钢中制备不同体积比例的贝/马复相微观组织,通过对显微组织、宏观/微观硬度、磨面形貌、磨屑和磨损率的分析进一步研究了贝/马复相Dievar热作模具钢的高温摩擦磨损性能并探讨其磨损机制。结果表明,Dievar钢中下贝氏体含量随等温淬火保温时间的延长而增加,其中保温3、5、10 min时下贝氏体体积占比分别为32%、45%、63%。贝/马复相试样相比于传统油淬试样具有更高的回火抗性,不同等温试样硬度值均高于传统油淬试样硬度值。同等磨损条件下,等温淬火Dievar钢相较于常规热处理Dievar钢耐磨性更加优异。在400～600℃高温摩擦磨损试验条件下,Dievar钢表面氧化物为Fe₂O₃和Fe₃O₄。Dievar钢400～500℃高温磨损机制为磨粒-轻微氧化磨损;随着温度升高,氧化物颗粒尺寸变大,磨粒磨损加剧。当温度升至600℃时,常规油淬试样磨损机制为磨粒-氧化磨损,以磨粒磨损为主;而等温淬火试样磨损机制则以氧化磨损为主。     

热处理后钢结硬质合金覆层中粘结相组织转变分析

采用液相烧结技术成功制得碳钢/钢结硬质合金TLMW50覆层复合材料。为了提高覆层材料的耐磨性等性能,将烧结复合成功的碳钢/TLMW50覆层复合材料进行淬火和回火热处理。利用XRD、SEM和TEM对热处理后的试样覆层粘结相组织进行分析。结果表明:在1050℃淬火、150℃￣250℃回火热处理后钢结硬质合金TLMW50覆层中粘结相组织发生明显转变,由烧结态下的片状珠光体组织转变为针状马氏体,1050℃淬火、200℃回火后TLMW50覆层中粘结相回火马氏体组织较其它回火温度处理后的覆层粘结相组织更细密。     

非调质HB400级高强度耐磨钢板焊接接头组织与性能

利用手工电弧焊研究了非调质HB400耐磨板的焊接接头的组织和力学性能,结果表明,焊缝组织主要为块状铁素体和少量珠光体,热影响区组织为新型贝氏体组织,熔合区结合良好,晶粒比较细小,非调质HB400耐磨板焊接接头具有良好的强韧性。     

矿钻轴承摩擦副EX30钢与55SiMoV钢渗碳淬火后的耐磨性能

矿用牙轮钻头牙爪和轴承滚柱组成的滚动摩擦副的低耐磨性是轴承系统早期失效的主要原因。分别对牙爪大滚道用钢EX30和滚柱用钢55SiMoV设计不同的渗碳表面碳含量及淬火表面硬度,通过摩擦副的正交磨损试验和显微组织观察分析剥落磨屑的形貌,确定影响摩擦副耐磨性的主次因素和最佳耐磨性的渗碳淬火质量指标匹配。结果表明,影响摩擦副耐磨性的主次因素依次为EX30钢表面碳含量,55SiMoV钢淬火硬度,EX30钢淬火硬度;最佳耐磨性的匹配为EX30钢表面碳含量为1.0%~1.1%且表面硬度为58~59 HRC,55SiMoV钢表面碳含量为0.80%~0.90%且表面硬度为59~60 HRC;磨损形式为表面接触疲劳浅层剥落。     

国内齿辊式破碎机常用齿板材料的组织和性能

通过组织观察、力学性能检测和磨损实验,对比研究了洗煤生产过程中齿辊式破碎机的国内4种常用齿板材料的组织和性能。结果表明,进口齿板材料的组织由板条马氏体和6.13%的残余奥氏体组成;高锰钢齿板的组织为单相奥氏体组织;ZG32CrMnSiNi2Mo齿板的组织由贝氏体铁素体板条和13.18%残余奥氏体组成;ZG22CrMnSiNiMo齿板为粒状贝氏体组织,组织中条型M-A岛比例较多,残余奥氏体量为14.9%。940℃淬火+200℃回火后,进口齿板材料具有最优的综合性能,硬度和冲击韧性分别为44.1 HRC和34.5 J;高锰钢齿板水韧处理后平均硬度为216.5 HB,冲击韧度为113.8 J;ZG32CrMnSiNi2Mo齿板900~940℃正火处理后,冲击韧度值略低于进口齿板的供货状态,但硬度高于进口齿板;960~1000℃正火处理后,ZG22CrMnSiNiMo齿板硬度略低于进口齿板材料,冲击韧度略高于进口齿板材料。选取进口齿板材料供货状态为标准,高锰钢齿板材料的相对耐磨性较低,仅为0.76;ZG32CrMnSiNi2Mo齿板材料经900~980℃正火处理后,耐磨性能较好,相对耐磨性为1.19~1.23;ZG22CrMnSiNiMo齿板材料经920~1000℃正火处理,耐磨性能介于进口齿板材料和ZG32CrMnSiNi2Mo齿板材料之间,相对耐磨性为1.10~1.13。     

多元素高碳中锰钢衬板的试制与应用

提高中锰钢的含碳量，加入少量的合金元素，采用适当的工艺措施，在保证良好的韧性同时，提高加工硬化能力，获得在非强烈冲击工况用的新型耐磨材料。用其替代Ｍｎ１３做颚板，衬板，耐磨必珂提高１．６倍以上。     

H13钢表面镀铬和气体渗氮复合处理的组织及性能

对调质后的H13钢进行镀铬+540 ℃气体渗氮处理,获得氮化铬表层,然后将其进行耐磨试验,并与同温度经常规气体渗氮及离子渗氮后的H13钢试样进行组织及耐磨性对比。结果表明:3种工艺处理后试样的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损,镀铬/渗氮试样表面摩擦因数最低,为0.44,耐磨性最好,但镀铬+渗氮层与基体的结合力最差。     

一种硬质合金耐磨盖板的研制

井下随钻仪器内部搭载测量近钻头的地质参数、轨迹参数等传感器,一般都是靠盖板结构保护内部电器元件。普通的不锈钢盖板不耐磨,用时很短就报废了,一般采用在盖板上激光熔覆耐磨层的方法提高耐磨性。但是,由于井底工况复杂,盖板上激光熔覆耐磨层尽管能提高一些使用寿命,但是需要不止一次地在盖板上追加激光熔覆耐磨层,消耗成本很高。研制的硬质合金耐磨盖板能有效解决这个问题。硬质合金材料具有高硬度、高强度、高耐磨性、高抗腐蚀性、难加工性。采用硬质合金生坯加工技术,根据盖板的特点,制定合理的生产工艺流程,完成硬质合金盖板的加工。制作的硬质合金盖板的使用寿命得到飞跃式提高,盖板由易磨件变成不易更换件,解决了盖板的报废问题。硬质合金耐磨盖板的推广应用,对提高整体随钻仪器系统的寿命具有重要意义。