基于超高强度钢45CrNiMoVA表面完整性预测研究

超高强度钢45CrNiMoVA是一种难加工材料,普遍用于车辆制造、航空航天和武器装备等领域,使用过程中常承受大应力应变、大载荷和冲击振动等环境应力,对超高强度钢表面完整性开展研究具有重要意义。基于支持向量机预测方法,建立了表面完整性预测模型,并通过试验方法对预测模型进行了验证,结果表明,建立的预测模型能实现对超高强度钢45CrNiMoVA表面粗糙度和轴向残余应力的有效预测。     

硬态切削高强度钢表面完整性的研究

高强度钢45CrNiMoVA以其良好的力学性能,被广泛作为车辆悬挂系统弹性零件扭杆的材料。45CrNiMoVA是典型的高强度钢,属于难加工材料,扭杆在实际应用中通常经常承受大应力、应变、冲击影响,疲劳寿命成为影响其断裂失效的重要参数。表面质量能够影响材料的疲劳强度、磨损率、耐腐蚀性等特征。硬态切削可以有助于在简化加工工艺的同时,达到预期的表面质量。对于已知的各种参数,如切削速度、进给率和切削深度对表面完整性都有很大的影响。在本试验中,表面完整性主要通过表面粗糙度、残余应力、微观硬度等方面进行分析。     

磨削强化技术对中碳钢磨削淬硬效果的研究

磨削强化技术是利用磨削加工过程中产生的大量磨削热对工件材料进行表面热处理的新工艺技术。它利用磨削热使退火或回火钢零件材料表层产生马氏体相变,达到表面强化的目的,实现了表面淬火工艺与机械加工过程的集成。本文选取45钢和60钢为研究对象,进行磨削强化试验研究。研究结果表明:在磨削温度场作用下缓进给磨削表面硬化层在深度和宽度方向上具有不同的组织变化趋势和显微硬度分布特征;表面硬化层始终存在由过渡区与未淬硬区或高温回火区组成的软化带。     

激光冲击诱导梯度微观组织结构形成机制与力学性能研究

金属材料表层的微观结构决定了其使用性能和寿命.表面强力塑性变形方法可以在不引入其他元素的前提下,实现金属材料微结构的多级构筑,使材料的微观结构沿深度方向上呈梯度分布,获得优异的强度-塑性匹配. 激光冲击强化(Laser shock peening,LSP)通过在材料表层引入残余压应力并改变表层微观组织,提高材料的疲劳寿...     

滚压诱导纯铜表面梯度纳米结构磨损行为研究

使用自主设计的高效平面滚压刀具对纯铜进行表面制造,利用塑性变形诱导在纯铜表面制备梯度纳米结构;采用金相显微镜、透射电子显微镜等对梯度纳米结构进行表征,量化变形强化层厚度,考察晶粒尺寸分布;对梯度纳米结构的磨损行为进行研究,并解释了相关机理。结果表明,滚压诱导后表层纳米晶粒细化小于20 nm,并随深度逐渐增至基体晶粒尺寸,形成了十分明显的梯度结构,同时具有较为理想的表面粗糙度和截面硬度分布;干摩擦试验表明,低载时梯度纳米结构具有较好抗粘着能力,摩擦性能较好;高载时由于表层纳米结构强烈变形,微碎裂及随后的三体磨损反而降低了摩擦性能。     

表面滚压处理对EA4T车轴钢疲劳性能的影响

表面强化可提高高速列车车轴疲劳性能，延长使用寿命。对广泛应用于高速列车的EA4T车轴钢表面进行滚压处理，使用激光共聚焦显微镜表征表面形貌和粗糙度；借助光学显微镜分析滚压处理前后试样的显微组织，并采用EBSD测试滚压试样表层晶粒尺寸；采用显微硬度计测试强化层显微硬度分布并与未处理试样进行对比，采用X射线衍射残余应力分析仪分析其残余应力分布；基于旋转弯曲疲劳试验和扫描电子显微镜下的断口观测分析试样的疲劳性能。研究结果显示：滚压强化后，试样表层发生塑性变形，表面质量得到改善，且形成厚度约为400μm的硬化层，表层产生纳米晶；显微硬度提高了29%,表面最大残余应力为-576MPa,试样显微硬度和残余应力变化趋势一致，均为从表面向心部减小；滚压试样疲劳强度增幅为28%。试验结果表明，滚压是车轴延长寿命的一种有效方式。     

钢铁材料的表面形变强化与疲劳强度

断裂失效造成的经济损失是巨大的,而疲劳断裂占断裂失效的70％～80％,因此研究材料疲劳强度的强化途径具有重大的经济意义。提出了常用合金结构钢、渗碳钢、低合金高强度钢及球墨铸铁等材料,经整体热处理或表面化学热处理后,再复合以3500MP,滚压力进行形变强化,有针对性的研究了其强化规律与疲劳强度的关系。研究指出:(1)复合强化是发挥材料疲劳强度潜力的有效途径;(2)可使高强度钢的σ—1n/σ_b仍保持线性关系;(3)提出了采用局部形变强化,克服零件的薄弱环节,使零件各部位的材料疲劳强度接近等强度设计的技术观点。并从断裂力学与表面微观组织结构的变化以及残余压应力等因素的有益作用探讨了强化机制。复合强化工     

超声表面滚压处理对45钢摩擦学性能的影响及机理

采用超声表面滚压处理(USRP)技术对45钢表面进行强化处理,通过表面形貌和表层显微组织观察、表面粗糙度和摩擦磨损性能测试,研究了USRP对该钢摩擦学性能的影响及机理。结果表明:USRP试样的表面粗糙度由未处理试样的3.2μm降低到0.23μm;显微组织得到了细化,晶粒取向趋于随机分布,有大角度晶界出现;表面显微硬度比未处理试样的提高约56%,强化层厚度达到400μm;USRP试样的摩擦因数小于未处理试样的,磨损量为未处理试样的1/4;未处理试样磨损过程中表面材料呈"片块状"脱落,磨损机制为黏着磨损,USRP试样磨损表面上存在犁皱形成的沟槽,磨损机制为磨粒磨损。     

40Cr超声表面滚压加工纳米化

采用超声表面滚压(Ultrasonic surface rolling extrusion,USRE)加工方法对调质态40Cr轴进行处理.通过对处理表层进行微观结构观察发现:该加工方法既可以使表层纳米晶粒细化至3～7nm,还可以使表面粗糙度水平降至0.05μm:USRE样品表面附近区域形成了厚度约为200μm的流变组织,且晶粒尺寸沿厚度方向呈现梯度分布.力学性能测试证明:USRE试件表面显微硬度提高了63%,表面残余应力最高为-846 MPa,压缩应力层深度可达1mm以上.摩擦磨损对比试验表明:USRE方法能够降低金属表面摩擦因数,提高其抗磨损性能.     

多珠滚压器的设计

根据金属的变形理论,工件表面在外力作用下,被滚压金属的原子间距离会暂时发生变动或晶粒间产生滑移,当外力达到一定数值时,被加工表面金属除产生弹性变形外还有塑性变形。由于塑性变形,不仅零件被加工表面的形状发生变化,而且其组织结构也发生变化,使金属被滚压层的组织变得紧密,晶粒变细。同时金属表面层内产生较大的压缩应力,使金属表层得到强化,提高了硬度,熨平了微观不平度(见图1)。降低了零件的表面粗糙度值,增强了零件的耐磨耐腐蚀性能,延长了零件的使用寿命。     

一种新型700 MPa级低碳高强度钢的研制

通过控制轧制与控制冷却，研制出下屈服强度为700MPa级的低碳高强度钢，并对其组织及强化机制进行了分析。结果表明：该高强度钢的组织为铁素体，其强化相为细晶铁素体及在铁素体基体上分布的细小析出相，且析出强化量为250MPa，这是过去热轧微合金钢板的2～4倍。铁素体基体中较高的位错密度和分布细小的析出物改善了钢材的塑性，使材料具有良好的伸长率。     

Grain refinement-plastic deformation-texture of bearing ring blank in cold ring rolling

The cold ring rolling of GCr15 steel was carried out for achieving the grain refinement and texture of bearing ring blanks while causing plastic deformation within the matrix. The degree of grain refinement was significantly increased by enlarging the rolled deformation. The plastic damage of bearing ring blanks was correlated with the degree of grain refinement. The rolled plastic deformation was an influential factor with crucial effects on the texture evolution. These results obtained provide valuable guidance for revealing the relationship of the microstructure of bearing ring blanks with the process of cold ring rolling.

     

多模式超声振动等径角挤压超细晶纯铝成形机理研究

超细晶金属材料由于具有优异的力学性能,特别适合微小金属零件的塑性成形。大塑性变形法是制备超细晶金属材料的常用方法,等径角挤压法被认为是最具有发展前景的大塑性变形方法之一。传统等径角挤压需要通过多道次的应变量累积来获得超细晶材料,制备效率较低。将超声振动与等径角挤压过程相结合可以有效减小挤压成形载荷,提高等径角挤压制备超细晶的性能和效率。现有研究主要采用工具辅助超声振动模式,提出并研发基于工件辅助超声振动模式的等径角挤压成形工艺,并对不同超声振动模式1070纯铝等径角挤压成形机理进行对比研究,研究工具超声振动和工件超声振动两种不同振动方式对晶粒道次细化能力的影响规律。结果表明,随着超声功率的增大,工具超声振动和工件超声振动的超声软化效应逐渐增强,能更大幅度降低等径角挤压成形力,并提高晶粒道次细化能力。工件超声振动比工具超声振动更有利于吸收超声能量,从而能更有效提升超细晶金属的制备效率。     

Effects of cutting conditions on microhardness and microstructure in high-speed milling of H13 tool steel

In the present study, high-speed side milling experiments of H13 tool steel with coated carbide inserts were conducted under different cutting parameters. The microhardness and microstructure changes of the machined surface and subsurface were investigated. A finite element model, taking into account the actual milling process, was established based on the commercial FE package ABAQUS/Explicit. Instantaneous temperature distributions beneath the machined surface were analyzed under different cutting speeds and feed per tooth based on the model. It was found that the microhardness on the machined surface is much higher than that in the subsurface, which indicates that the surface materials experienced severe strain hardening induced by plastic deformation during the milling process. Furthermore, the hardness of machined surface decreases with the increase of cutting speed and feed per tooth due to thermal softening effects. In addition, optical and scanning electron microscope (SEM) was used to characterize the microstructures of cross sections. Elongated grains due to material plastic deformation can be observed in the subsurface, and white and dark layers are not obvious under present milling conditions. The thickness of plastic deformation layer beneath the machined surface increases from 3 to 10 μm with the increase of cutting speed and feed per tooth. The corresponding results were found to be consistent and in good agreement with the depth of heat-affected zone in finite element analysis (FEA).     

钛微合金化SQ700MCD高强钢粗晶热影响区软化的原因

利用热模拟试验研究了钛微合金化SQ700MCD高强钢母材及热模拟粗晶热影响区(CGHAZ)的组织与第二相粒子的溶解及析出行为,对CGHAZ软化的原因进行了分析。结果表明:随着冷却时间(t8/5)的增加,CGHAZ的显微组织由板条状马氏体逐渐向粒状贝氏体转变,这是软化的原因之一;母材中的第二相粒子为碳氮化物,平均尺寸在10nm以下且弥散分布,而CGHAZ中绝大部分碳氮化合物粒子发生了回溶现象,弥散析出强化效果消失是软化的另一原因;未完全回溶粒子的尺寸随着t8/5的延长而增大,软化程度也逐渐增大。     

高强度低合金中厚钢板的现状与发展

回顾了高强度低合金中厚钢板的发展历程,评述了几类典型的高强度低合金钢,并基于钢的轧制与复相组织强韧化理论,提出了一种新的高强度中厚钢组织设计-仿晶界型铁素体/粒状贝氏体（FGBA/BG)复相组织。     

Al-Sn-Si/Al/steel层状复合材料的变形复合行为及机理

通过室温轧制和压缩变形法，研究了坯料厚度、变形率、表面状态等工艺因素对Al-Sn-Si/Al/steel层状复合材料粘结行为的影响，提出了变形复合模型。结果表明：压缩变形法难以复合该层状复合材料，而当轧制变形率达到45%时，Al-Sn-Si/Al/steel就能获得良好的粘结效果，随坯料厚度的减小及变形率的增加，粘结强度亦增加；表面多向抛磨有利于改善粘结状态。粘结界面形貌表明，硬质Si粒子明显阻碍表面粘结，两接触表面塑性变形和流动是导致粘结的主要机制。     

A comparative study of residual stress and affected layer in Aermet100 steel grinding with alumina and cBN wheels

Residual stresses induced by finish machining processes have significant effect on fatigue strength of ultra-high strength steel in large structures. In this study, an experimental investigation was carried out to explore the residual stress and affected layer in grinding Aermet100 by using a resin bond white alumina (WA) wheel and cubic boron nitride (cBN) wheel, respectively. The grinding force and temperature were measured, and then the affected layer of residual stress, microhardness, and microstructure by a WA and a cBN wheel was obtained. The comparisons of surface residual stress studies and thermal–mechanical coupling mechanism on the affected layer were discussed in light of the current understanding of this subject. Experimental results show that grinding with cBN wheel can provide compressive residual stress and a smaller affected layer owing to its better thermal conductivity; the coupling effect of wheel speed and grinding depth plays a more significant role on surface residual stress; when grinding with parameters v _w?=?18 m/min, v _s?=?14 m/s, and a _p?=?0.01 mm, compressive residual stress and hardening effect appeared on ground surface, and the depth of residual stress layer is 40~50 μm; the depth of hardened layer is 30~40 μm and the depth of plastic deformation layer is 5~10 μm.     

Mg/Al合金爆炸焊连接及其界面接合机制

采用爆炸焊接技术制备以AZ31B镁合金为基板,以6061铝合金为覆板的AZ31B/6061合金的层状复合板。对复合板界面的宏观形貌、微观组织、界面元素扩散行为及界面接合性能进行测试、分析。结果表明:AZ31B/6061合金爆炸复合板接合界面呈波状接合;靠近接合界面处的塑性变形程度最大,以孪晶和再结晶形式为主;在AZ31B一侧靠近界面处出现与界面呈45°的绝热剪切带组织,带内为动态再结晶形成的细晶粒组织;接合界面两侧的显微硬度分布为:随着距离接合界面的增大,AZ31B和6061侧的显微硬度值递减趋势;复合板的拉-剪试验结果表明,界面接合强度达193.3 MPa;复合板界面接合机制为压力焊、扩散焊及局部熔化焊综合作用的结果。