1Cr18Ni9Ti 不锈钢表面电火花熔覆 WC 涂层特性研究

目的研究1Cr18Ni9Ti不锈钢经电火花强化后,WC涂层的显微组织和性能。方法采用电火花熔覆技术在不锈钢1Cr18Ni9Ti基体表面制备WC熔覆层,并分析熔覆层的表面形貌、显微组织、显微硬度、耐磨性,采用线性极化法研究熔覆层在3.5%(质量分数)Na Cl腐蚀溶液中的耐腐蚀性能。结果熔覆层组织均匀、连续、致密,与基体呈冶金结合。显微硬度最大值达到1680HV0.3,平均值为1336HV0.3,比不锈钢基材提高了4倍,耐磨性是不锈钢基材的4倍。在3.5%Na Cl腐蚀溶液中,熔覆层的自腐蚀电位较不锈钢减小了约165 m V,击破电位低于不锈钢基材,维钝电流密度高于不锈钢基材。结论熔覆层具有高硬度和高耐磨性能,磨损机理主要是粘着磨损和磨粒磨损,但在3.5%Na Cl腐蚀体系中,耐腐蚀性能低于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

激光表面熔凝对超级13Cr不锈钢组织与性能的影响研究

研究了激光表面改性对超级13Cr不锈钢油管组织和耐蚀性能的影响。结果表明,采用200 W激光功率、5 mm/s扫描速率可在超级13Cr不锈钢表面获得厚度为200μm的熔凝层,熔凝层与不锈钢基体之间存在厚600μm的过渡层。激光熔凝层与过渡层均为马氏体组织,不锈钢基体为马氏体+奥氏体组织。熔凝层的硬度为410 HV,比基体硬度提高约25%;过渡层硬度为360～400 HV。与熔凝层和基体相比,过渡层的钝化区最宽、维钝电流密度最小且具有更高的点蚀电位和Kelvin电位。熔凝层的焊道界面处对局部腐蚀较为敏感。激光表面熔凝方法能显著提高超级13Cr不锈钢的表面硬度,超级13Cr耐腐蚀性能顺序为过渡层基体熔凝层,激光表面改性可在超级13Cr油管表面获得具有高耐蚀性的过渡层。     

1Cr13不锈钢硼-碳复合渗工艺及其性能

对1Cr13马氏体不锈钢进行950 ℃预渗碳6 h复合不同渗硼工艺处理,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及配套能谱分析仪(EDS)、显微维氏硬度计、XRD、电化学工作站等研究了复合渗工艺以及最终热处理对硼碳复合渗层组织和性能的影响。结果表明,1Cr13钢最佳硼碳复合渗工艺为950 ℃固体渗碳6 h复合950 ℃固体粉末渗硼6 h,在此工艺下,渗硼层硬度高达1436 HV0.1,交界层硬度为924 HV0.1,预渗碳层硬度为630~910 HV0.1,基体心部硬度为560～590.7 HV0.1,复合渗层硬度梯度整体较为平缓。EDS检测得出交界层Cr元素含量最高,其质量分数为13.49%。XRD物相检测得出渗硼层中主要是硬度高且脆性较小的Fe₂B相,存在少量FeB和CrB相。复合渗试样与原样的腐蚀电极电位相比提升了0.104 V,硼碳复合渗工艺提高了1Cr13不锈钢的耐腐蚀性能。     

Ni60+TiC等离子熔覆层的汽蚀特征

采用等离子熔覆技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了Ni60 TiC等离子熔覆层,采用磁致伸缩汽蚀仪对熔覆层的汽蚀特征进行了研究,并与ZG06Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢进行了对比,为了探讨汽蚀发生发展的过程,采用SEM对汽蚀破坏进行了原位观察.结果表明:熔覆层的组织由TiC、γ-Ni固溶体及γ-Ni固溶体与硼化物的共晶体组成,这种复合熔覆层具有高的硬度(800 HV0.2),抗汽蚀性明显优于ZG06Cr13Ni5Mo钢.两者的汽蚀形貌相似,均具有"扁形形貌";Ni60 TiC等离子熔覆层的汽蚀破坏首先从γ-Ni基体与TiC陶瓷颗粒的界面开始,同时γ-Ni基体产生塑性变形、裂纹、碎裂,当其不再包覆TiC陶瓷颗粒时,TiC颗粒脱落;ZG06Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢的汽蚀破坏起始于马氏体板条界.     

Effect of post-welding heat treatment on microstructure and mechanical properties of 1Crl8Ni9Ti and 2Cr13 steel welded joints

通过钨极氩弧焊方法,对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢实施焊接,并对焊接接头整体进行焊后热处理。采用OM、SEM对2Cr13与1Cr18Ni9Ti钢热处理前后的焊接接头组织进行分析,利用显微硬度计、电子万能拉伸机测量了焊接接头的力学性能。结果表明,1Cr18Ni9Ti和2Cr13钢焊接接头热处理前焊缝组织为典型的柱状晶,组织为板条马氏体＋残留奥氏体＋碳化物;热处理后焊缝组织为回火索氏体,而且碳化物析出量也明显增多。拉伸时,热处理前后焊接接头断裂的部位都发生在奥氏体不锈钢热影响区一侧,热处理前后焊接接头的抗拉强度分别约为635.56、649.44 MPa;焊缝区的显微硬度分别约为276、222 HV0.5,热处理后焊接接头的整体显微硬度比热处理前的明显降低。     

焊后热处理对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢焊接接头组织和性能的影响

通过钨极氩弧焊方法,对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢实施焊接,并对焊接接头整体进行焊后热处理。采用OM、SEM对2Cr13与1Cr18Ni9Ti钢热处理前后的焊接接头组织进行分析,利用显微硬度计、电子万能拉伸机测量了焊接接头的力学性能。结果表明,1Cr18Ni9Ti和2Cr13钢焊接接头热处理前焊缝组织为典型的柱状晶,组织为板条马氏体+残留奥氏体+碳化物;热处理后焊缝组织为回火索氏体,而且碳化物析出量也明显增多。拉伸时,热处理前后焊接接头断裂的部位都发生在奥氏体不锈钢热影响区一侧,热处理前后焊接接头的抗拉强度分别约为635.56、649.44 MPa;焊缝区的显微硬度分别约为276、222 HV0.5,热处理后焊接接头的整体显微硬度比热处理前的明显降低。     

降碳增氮对马氏体不锈钢淬火组织和性能的影响

采用激光扫描共聚焦显微镜、扫描电镜、硬度计、X射线衍射仪和盐雾试验机,研究了不同温度(950、1000、1050、1100℃)下30Cr13和30Cr14N钢在马弗炉中空淬后,氮含量对30Cr13钢显微组织、碳化物、硬度和耐蚀性能的影响。结果表明,淬火温度相同,30Cr14N钢比30Cr13钢硬度高、碳化物少和耐蚀性能好。氮不仅影响马氏体不锈钢的显微组织及硬度,还能通过降碳增氮,避免因碳化物过多的析出而引起的晶间腐蚀,而FeNiN的析出不会像Cr₂₃C₆析出造成显著的晶间腐蚀。因此,降碳增氮是改善马氏体不锈钢组织和性能的一种有效途径。     

热处理对高速激光熔覆不锈钢熔覆层组织性能的影响

通过高速激光熔覆技术在27SiMn钢表面制备了不锈钢熔覆层,并对熔覆层进行了热处理。对熔覆层热处理前后的组织形貌与结构进行表征,并对熔覆层的显微硬度、摩擦磨损性能、冲击性能以及耐蚀性进行试验与分析。研究表明,熔覆层主要存在BCC相组成的α-(Fe, Cr),M₇C₃、M₂₃C₆碳化物以及Cr₃Si强化相;经过热处理后,熔覆层晶粒得到显著细化且分布更加均匀。热处理后熔覆层的硬度较未热处理时提高不明显,但硬度分布更为平缓,平均硬度达到446 HV0.2;磨损率下降1.7×10^-5 mm³·(N·m)^-1,冲击性能提高28.6%,自腐蚀电流密度仅为热处理前的9.19%。     

钢、钛基材上火焰喷焊Ni基耐磨覆层的比较

本文分别在钢（45碳素钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢）和钛（Ti6A14V钛合金）基材上实施了NiCrBSi粉末的火焰喷焊，用SEM-EDAX和XRD研究了覆层的元素分布、界面相和表层相组成。结果表明：钢基材与覆层之间几乎没有发生元素扩散，基材元素扩散到覆层中的距离不到30μm，而钛基材与覆层之间发生了剧烈的元素扩散，基材元素扩散到覆层表层（距离约1mm）。钛基材与覆层之间的界面上生成大量的低熔点物相NiTi2，而扩散到覆层表层的钛元素改变了表层的相组成，增加了表层的非平衡度和硬度。基于相图对导致覆层出现巨大差异的机理进行了讨论。     

热处理冷却方式对316-Q345复合钢筋耐蚀性的影响

通过显微组织观察、全浸腐蚀试验和电化学测试等方法研究了热处理冷却方式对316-Q345复合钢筋耐蚀性的影响。结果表明：冷却速率的增加促使316不锈钢覆层钝化膜更为致密、维持钝化能力和耐点蚀性能更强；复合钢筋结合界面的电极电位均介于碳钢电位与不锈钢电位之间，冷却速率的降低有利于提高结合界面的耐蚀性以及覆层与芯材的冶金结合，但也会导致覆层中合金元素稀释程度提高，从而降低覆层的耐蚀性。     

N含量对13Cr超级马氏体不锈钢耐蚀性的影响

对13Cr超级马氏体不锈钢进行氮合金化,采用淬火-配分热处理工艺,研究了不同N含量对13Cr钢的微观组织及电化学腐蚀行为的影响。结果表明:随N含量增加,板条马氏体组织表现出明显的细化行为,奥氏体含量增加,且有VN生成,从而防止N与Cr结合生成Cr₂N,促使Cr在材料表面形成以Cr₂O₃为主的致密腐蚀产物膜,提高材料耐蚀性;试验钢表面以局部腐蚀为主,试样表面有点蚀发生。随着N含量的增加,形成腐蚀产物膜的孔隙度减小;表面钝化膜为双电层结构,增加了钝化膜的稳定性,点蚀坑数量明显减少且变小;提高N含量有利于试样耐点蚀性能的改善,0.35%N试验钢表面腐蚀产物附着牢固,平整且致密,晶粒大小均匀,可起到良好的保护作用。     

TIG弧堆焊铁基高温合金覆层微观组织及抗高温性能研究

采用TIG弧堆焊方法,在Q235基体上制备了以铁基高温合金GH2135为基础成分的堆焊覆层。分析了覆层的显微组织、回火抗力和高温抗氧化性能。结果表明,该覆层的显微组织主要由树枝晶γ-Fe(Cr、Ni等)固溶体及晶间α-Fe组成,金属间化合物弥散析出,晶界有少量特殊碳化物,晶粒较细小;与H13钢不同,正交组覆层的硬度随回火温度的升高而增大,700℃高温回火后,正交组中1A覆层的硬度(346 HV0.1)最大。较基础配方覆层10J、H13钢,1A涂层硬度分别提高约50、82 HV0.1,而11K覆层硬度(349 HV0.1)又高于1A覆层,回火抗力最优;11K覆层的抗高温氧化性能优异,其在600、700℃氧化试验的单位面积氧化增重仅为H13钢的1/8、1/3。     

热处理对含钼2Cr13马氏体不锈钢组织与性能的影响

对在2Cr13马氏体不锈钢中添加Mo的钢进行不同温度热处理工艺试验,研究了热处理温度对含钼2Cr13不锈钢组织、硬度与耐蚀性能的影响。结果表明,含钼2Cr13马氏体不锈钢在1080℃淬火后的硬度最高,当在400~550℃回火时,硬度值存在一个明显的上升区域,这是由于析出的合金碳化物弥散强化作用,使合金出现二次硬化现象。回火后含钼2Cr13不锈钢的耐蚀性能比2Cr13不锈钢明显提高,主要是由于含钼2Cr13不锈钢淬、回火后析出相M2X抑制了M23C6相的产生。     

低温渗氮对水泵用0Cr13Ni4Mo钢表面改性研究

为提高马氏体不锈钢0Cr13Ni4Mo的耐磨性,对水泵叶片进行表面处理,具体为分别在450℃、480℃和510℃对其进行2 h的盐浴渗氮。使用显微硬度计、XRD衍射仪、光镜、电化学工作站、摩擦磨损试验机及SEM等设备,研究了渗氮温度对0Cr13Ni4Mo钢的表面物相、硬度、渗层显微形貌、耐蚀性以及耐磨性的影响。结果显示:随着渗氮温度升高,物相由氮原子在马氏体中的过饱和固溶体α'N转变为Cr N和γ'相,材料点蚀电位下降,同时表面硬度增加,510℃处理后可达HV 1 200,渗层厚度为20μm,Cr N相大量析出,点蚀电位下降360 m V,磨损体积为未渗氮样品的17.6%,减磨效果明显。     

H13钢表面真空粉末烧结硬质合金覆层的组织及性能

研究了真空粉末烧结法存H13钢表面上制备硬质合金覆层的组织及性能，论述了烧结T艺对覆层显微组织的影响．分析了覆层与钢基底界面形成特点、覆层的微观硬度分布及耐磨性能。结果表明，在1280～1300℃，可获得1～3mm的硬质合金覆层，覆层和钢基底通过Fe、Cr、Mo、V、W、Co、Ni相互扩散渗透产生牢固结合，硬度达到1600HV，具有良好的耐磨性。     

冷处理对马氏体不锈钢组织和硬度的影响

将传统马氏体不锈钢9Cr18Mo和新型含氮马氏体不锈钢SV30钢进行1050℃淬火、-80℃低温冷处理和180℃回火。对比不同热处理状态下两种钢的硬度,用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射分析了显微组织及相组成。采用原位纳米力学测试系统Triboindenter测试了SV30钢中马氏体、残留奥氏体的纳米硬度。结果表明:SV30钢淬火后硬度仅为39.8 HRC,残留奥氏体含量高达67%;经冷处理后SV30钢残留奥氏体含量略微降低,但硬度显著提高至58 HRC。与冷处理促进传统马氏体不锈钢9Cr18Mo残留奥氏体继续转变导致硬度提高不同,冷处理促进了SV30钢中马氏体相内部的弥散析出强化,而大幅度提高了硬度。     

铸造法制备金属陶瓷/钢基覆层材料的组织及性能

以FeB、Mo等粉末为主要原材料,采用先烧结陶瓷后铸造复合的方式制备金属陶瓷/钢基覆层材料,并对覆层材料的界面组织、覆层硬度、覆层耐磨性进行了研究。结果表明,金属陶瓷/钢基覆层材料由表及里分别为金属陶瓷表层、过渡区及钢基体,过渡区由3层过渡层构成梯度组织结构。金属陶瓷与钢基体形成冶金结合,界面组织致密无缺陷。金属陶瓷覆层的硬度(HV)为1 098,远高于45钢,其耐磨性与硬质合金YG8相当。     

双相不锈钢表面激光熔覆钴基合金组织和性能研究

目的提高2205双相不锈钢的耐磨性和耐腐蚀性能。方法采用激光熔覆技术,在2205双相不锈钢基体表面制备钴基合金熔覆层。用X射线衍射仪、光学显微镜检测钴基合金熔覆层的相组成和显微组织,用能谱仪测定熔覆层和基体界面区域的Fe和Cr元素分布,确定熔覆层界面过渡区域的宽度。用显微硬度计和湿砂磨粒磨损试验机,测试熔覆层硬度和耐磨性能。采用扫描电镜观察摩擦表面的磨损特性,分析钴基合金熔覆层的磨损机理。用电化学工作站测试熔覆层的电化学腐蚀特性,并用2205双相不锈钢作为对比试样做相应的性能试验。结果熔覆层由γ-Co固溶体和少量的Cr7C3、Cr2Ni3化合物相组成,界面处的熔覆层相组织是少量的平面晶和胞状晶,其他区域是发达的树枝晶。由于熔覆层由多道搭接和多层熔覆形成,树枝晶生长有方向性,但不是成固定的方向,并出现明显的分层现象。熔覆层过渡区范围为50μm左右,熔覆层平均显微硬度达477HV(0.1),远高于2205双相不锈钢基体(265HV(0.1))。当磨程达到3354m时,熔覆层的质量损失仅为10.3 mg,约为基体质量损失的1/3。在3.5%NaCl溶液中,熔覆层具有较高的极化电阻与电荷转移电阻和较小的自腐蚀电流。结论熔覆层组织致密,无气孔、裂纹等缺陷,与基体呈良好的冶金结合,钴基合金熔覆层具有良好的耐磨粒磨损性能和耐腐蚀性能。     

钢、钛基材上火焰喷焊Ni基耐磨覆层的比较

本文分别在钢(45碳素钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢)和钛(Ti6A14V钛合金)基材上实施了NiCrBSi粉末的火焰喷焊,用SEM-EDAX和XRD研究了覆层的元素分布、界面相和表层相组成.结果表明:钢基材与覆层之间几乎没有发生元素扩散,基材元素扩散到覆层中的距离不到3 μm,而钛基材与覆层之间发生了剧烈的元素扩散,基材元素扩散到覆层表层(距离约1 mm).钛基材与覆层之间的界面上生成大量的低熔点物相NiTi2,而扩散到覆层表层的钛元素改变了表层的相组成,增加了表层的非平衡度和硬度.基于相图对导致覆层出现巨大差异的机理进行了讨论.     

钢、钛基材上火焰喷焊Ni基耐磨覆层的比较

本文分别在钢(45碳素钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢)和钛(Ti6A14V钛合金)基材上实施了NiCrBSi粉末的火焰喷焊,用SEM-EDAX和XRD研究了覆层的元素分布、界面相和表层相组成.结果表明钢基材与覆层之间几乎没有发生元素扩散,基材元素扩散到覆层中的距离不到3 μm,而钛基材与覆层之间发生了剧烈的元素扩散,基材元素扩散到覆层表层(距离约1 mm).钛基材与覆层之间的界面上生成大量的低熔点物相NiTi2,而扩散到覆层表层的钛元素改变了表层的相组成,增加了表层的非平衡度和硬度.基于相图对导致覆层出现巨大差异的机理进行了讨论.