表面纳米晶化处理中碳钢的组织与力学性能

采用高能表面处理技术在40Cr钢的表面制备出具有纳米晶体特征的表面层.用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了表面纳米层的微观结构,并利用纳米压入法测定了表面纳米层的硬度.结果表明,经过高能表面处理后,样品表面层的晶粒细化为纳米晶,平均晶粒尺寸约为11 nm,表面纳米层的硬度明显提高.     

H13模具钢表面处理和热疲-热熔损性能

对H13钢进行了硫氮碳（SNC）共渗加氢化处理、稀土（RE）-SNC共渗及稀土（RE）－SNC共渗加氧化处理等表面处理工艺试验；并对处理试样分别进行了热疲劳性能和在合金铝液中的热熔损性能试验；结果表明，在空气氧化条件下，添加稀土的SNC共渗加氧化复合处理试验的渗层热疲劳性能比未添加稀土（RE）的SNC共渗加氧化复合处理及随后未经氧化处理的RE-SNC共渗的试样高；在本试验条件下，加稀土进行处理的试样比未加稀土进行处理的试样，在铝液中的热熔损性能略偏低。     

3Cr2W8V钢低温盐浴铬钛复合渗的研究

研究了3Cr2W8V钢低温盐浴铬钛复合渗的工艺,分析了复合渗层的显微组织、表面相结构、显微硬度及铬、钛元素沿渗层截面的浓度分布.     

表面高硬度和耐腐蚀性高强贝氏体钢制备新工艺

 铁路运输和工程机械等领域对贝氏体钢的耐磨性和耐腐蚀性具有较高的要求,而表面渗硼、渗铬处理是常见的提高表面硬度和耐腐蚀性的有效方法。在已有的研究工作中,获得贝氏体基体的等温淬火热处理和表面改性处理是分开进行的,工序复杂且生产成本增加。提出制备表面高硬度、高耐腐蚀性中碳高强度贝氏体钢的新工艺,将表面改性处理和贝氏体等温淬火工艺一体化,既可以简化制备工艺,又降低了生产成本、减少了环境污染。采用渗硼/铬-等温淬火一体化新工艺制备表面高硬度、高耐腐蚀性中碳高强贝氏体钢,通过组织观察、硬度测试和腐蚀试验等,对比分析了渗硼-等温淬火和渗铬-等温淬火一体化工艺对中碳高强贝氏体钢组织和性能的影响。结果表明,与仅经过等温淬火工艺处理相比,渗硼/铬-等温淬火一体化工艺处理后,贝氏体钢表面均形成了维氏硬度超过1 500HV的渗层(约为贝氏体基体硬度的3.3倍),且在0.5%NaCl溶液中的腐蚀性能明显提高。暴露在0.5%NaCl溶液中3 h后,渗硼层表现出更好的耐腐蚀性能。两种一体化工艺均可制备表面渗层、基体以贝氏体相为主的新型高强贝氏体钢,在相同处理时间下,与渗铬-等温淬火一体化工艺相比,渗硼-等温淬火一体化工艺处理的渗层生长速率快,且渗硼层与贝氏体钢基体的结合强度更高。     

激光表面处理对渗碳渗硼合金钢的组织与耐磨性的影响

利用连续CO_2激光器对渗碳和渗硼后的20CrNiMo和20Ni4Mo钢进行激光表面相变硬化和激光表面熔化处理,以研究激光表面处理对钢的组织与耐磨性的影响。用金相、电镜、X光及电子探针观察和分析显微组织结构、表层成分分布、磨损表面及磨屑形貌。 对20CrNiMo和20Ni4Mo钢进行多次激光相变硬化处理。结果表明,多次激光相变硬化提高了钢的耐磨性,并且显微组织与普通淬火、一次激光硬化钢有很大不同。钢经渗碳、渗硼再激光表面熔化后,表层成分组织均发生根本变化,耐磨性得到提高。渗碳钢经激光熔化后的耐磨性较低,这主要是因大量的奥氏体和渗碳体组成的共晶组织的硬度较低所致。     

铝合金表面纳米化——微弧氧化复合涂层摩擦行为

通过表面机械研磨处理在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化(SNC)过渡层,再采用微弧氧化(MAO)技术对纳米晶过渡层进行微结构重构,设计制备出纳米化-微弧氧化(SNC-MAO)复合涂层,并对比研究了铝合金表面微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层的摩擦学行为.与微弧氧化涂层相比,纳米化-微弧氧化复合涂层因硬度较高而具有较好的耐磨性.微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层与GCr15钢球对磨时具有相同的磨损机理,为对磨钢球向涂层的材料转移和氧化磨损.      

H13钢碳化物析出型渗碳(CDC)处理

对H13钢的CDC处理进行了研究，用金相显微镜及扫描电子显微镜分析了渗碳层的组织形貌，用X射线衍射分析了碳化物的组成。确定了H13钢在950℃ CDC处理的最佳碳势为ω[C]＝1.2%；可获得经水淬后的淬层组织为马氏体基体上弥散分布的碳化物，主要碳化物是颗粒平均尺寸为250nm的Cr7C3，渗层厚度达到550μm，最高硬度达到1250Hm。与氮化处理的H13钢模具做了耐磨性比较，其耐磨性能优于氮化处理。     

钴基合金渗层对钛合金耐磨、抗蚀性能的影响

采用双层辉光渗金属技术在Ti6Al4V钛合金表面制备钴基合金层以增强其耐磨、抗蚀性能,并考察了进行后喷丸复合以改善高温处理中对基材疲劳抗力损伤的处理对其性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、辉光放电光谱仪、显微硬度计、静态压入和动态压压疲劳设备分析和评价了钴基合金渗层的结构、成分分布、硬度和表面韧性,借助球-盘磨损试验机和电化学工作站研究了改性层对基材的干磨损行为和抗3.5%NaCl(质量分数)水溶液电化学腐蚀性能的影响。结果表明:在钛合金表面制备出由20μm沉积层和约5μm扩散层组成的钴基合金渗层,组成元素呈梯度渐变分布,表面硬度达HK_(0.98)N718,由于基材表面硬度提高了近一倍并具有良好的减摩润滑特性,使钛合金表面耐磨性提高了28倍,同时该渗层在3.5%NaCl(质量分数)水溶液中呈现良好的钝化特性,抗腐蚀性能优于钛合金基材。经陶瓷丸以0.15 mm A强度(Almen强度)喷丸后处理的钴基合金渗层的上表面沉积层减薄了1/5,表面硬度稍有增加,且表层硬度梯度呈现出一定程度的变缓,表面韧性却明显增强,但喷丸处理不仅使得钴基渗层表面耐磨性有所降低,其磨损率仅为钛合金的1/10,而且引起钴基合金渗层抗电化学腐蚀性能稍劣于钛合金基材。     

PIII技术在制备c-BN硬化层中的应用

采用一种新型的等离子体浸没式离子注入技术 (PIII)在渗硼后的 5 0Mn钢试样上制备出了厚度为 0 .15～ 0 .2mm的立方氮化硼 (c BN)表面硬化层。经X射线电子能谱 (XPS)和X射线衍射分析 (XRD) ,发现硬化层中的组织有立方氮化硼 (c BN)、六方氮化硼 (h BN)、B2 O3,FeB和Fe2 B。在表层 60nm的深度范围内 ,c BN的含量较高。采用球盘式无润滑滑动摩擦实验和维氏显微硬度实验分别对渗硼 PIII复合处理以及单独渗硼的 5 0Mn钢试样的性能进行了对比实验。结果表明 :与单独渗硼的试样相比 ,经渗硼 PIII复合处理的试样具有高得多的硬度 (高达HV0 .1N44GPa)和耐磨性     

冷轧IF钢表面纳米化后的组织与性能

利用机械研磨处理（SMAT）在冷轧IF钢表面制备出具有纳米晶体结构特征的表面层．利用金相观察和透射电镜分析研究了表面纳米层的结构特征，测定了硬度沿厚度的变化，并分析了表面纳米化（SNC）对力学性能的影响．结果表明：（1）表面机械研磨处理后，冷轧（CR）IF钢表面形成了平均晶粒尺寸为7～9nm、晶粒取向呈随机分布的纳米晶组织；（2）表面层附近的硬度显著提高；（3）纳米表层的存在使得材料强化的同时成形极限也得到提高．     

低温盐浴渗氮对Custom 465钢耐蚀及耐磨性的影响

为了提高Custom 465马氏体沉淀硬化不锈钢的耐磨性,分别在440、480和520℃对580℃时效后的样品进行了2 h的盐浴渗氮,使用显微硬度计、X射线衍射仪、电化学工作站、球盘式摩擦磨损仪、表面轮廓仪、扫描电镜等设备,研究渗氮温度对Custom 465钢表面物相、硬度、渗层显微形貌、耐蚀性及耐磨性的影响.随着渗氮温度升高,耐蚀性逐渐降低,但表面硬度增加,520℃处理后表面硬度增大到1240 HV,较未处理试样的400 HV明显上升,渗层厚度达到22μm.440℃渗氮后表面物相为氮在马氏体基体中过饱和的α'_N,点蚀电位降低约60 m V;480℃时有少量CrN相析出,引起点蚀电位降低约180 mV,同时磨损体积下降约43%;520℃时CrN相的含量明显升高,自腐蚀电位降低约70 mV,无明显的稳态钝化区,磨损体积降低82%,减磨效果明显.      

Surface modification of （Tb0.3Dy0.7）Fe1.95 alloy by ion nitriding process

Effect of ion nitriding modification on surface hardness, corrosion resistance and magnetostriction of (Tb0.3Dy0.7)Fe1.95 alloy was investigated. Results demonstrated that a 100-200 nm thick nitrided layer was formed on the sample surface by ion nitriding treatment, which improved obviously surface hardness, wear, and corrosion resistance properties of (Tb0.3Dy0.7)Fe1.95 alloys. The surface hardness was increased from HV587 to HV622 after ion nitriding at 650 K for 6 h. Furthermore, ion nitriding treatment had almost no influence on mag-netostrictive performance as the nitrided layer was quite thin and the treatment temperature was not too high. The results might provide us a new approach for surface modification of (Tb0.3Dy0.7)Fe1.95 alloy.     

TC4钛合金表面激光熔覆Ni包WC复合涂层研究

为了提高钛合金的耐磨性能及使用性能,采用激光熔覆法在TC4钛合金基体上制备了Ni与WC混合粉末涂层,研究了不同WC添加量对熔覆层的物相组成、显微组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明,三组不同的熔覆材料经过激光熔覆后,都可以使材料表面硬度和耐磨性能较基材大幅度增加。但是随着WC含量的增加,熔覆层均匀性降低,出现小颗粒的WC团,并且组织开始多样化,且硬度分布均匀性也有所下降。     

激光熔覆FeNiCrBSi系列多组元合金粉末的液压支架立柱

为获得更高性价比的激光熔覆液压支架立柱,开发2种重载专用的新型多组元合金粉末进行液压支架立柱熔覆工艺筛选,并采用SEM、CASS、PT探伤等分析方法,检测分析了合金粉末显微形貌及微区成分、熔覆层剖面缺陷、表面硬度、耐腐蚀性能、耐磨性能。结果表明,合金粉末FeNiCrBSi-B较FeNiCrBSi-A的关键元素分布更为均匀,球形度更佳;FeNiCrBSi-A、FeNiCrBSi-B合金粉末的熔覆硬度分为HRC 57.0、HRC 52.6;FeNiCrBSi-B合金粉末的8000W激光熔覆试样未见明显熔覆缺陷;熔覆层FeNiCrBSi-A、FeNiCrBSi-B均能有效提升基体的耐磨性能,且FeNiCrBSi-A熔覆层的耐磨性更好,FeNiCrBSi-B熔覆层的耐腐蚀性能更好。     

T10钢表面FeMoCoNiCrTix高熵合金熔覆层组织及性能

采用激光熔覆技术在T10A钢表面制备了FeMoCoNiCrTi_x（x分别为0.25,0.50,0.75,1.00）高熵合金熔覆层,分析了试样熔覆层及基体界面处的相结构及组织,并利用显微硬度计测试了试样处理前后的截面硬度变化。研究表明,经过激光熔覆在T10A钢表面得到的高熵合金层主要由NiCrFe、NiCrCoMo 2种固溶体为主,其结构分别为BCC结构和FCC结构,熔覆层的组织以柱状枝晶为主,界面处出现等轴晶;随着Ti含量增多,熔覆层由固溶强化变为固溶体与硬质相混合强化,熔覆层的HV硬度达到了792,热影响区的HV硬度达到了620,均高于基体硬度。同时耐磨损性能有了明显提高,磨损方式由粘着磨损逐渐变为磨粒磨损。      

卷取机夹送辊表面堆焊层组织性能研究

采用埋弧堆焊工艺在Q235B表面堆焊8-10mm的Cr8系列新型熔覆材料,测定其耐磨性和硬度变化,分析熔覆金属的组织形貌和高温工况下的合金元素扩散。研究结果表明,熔覆金属打底层主要是以铁素体为主,伴随着少量的贝氏体。盖面层的焊态组织主要为马氏体和残余奥氏体,伴有少量的回火马氏体,同时在枝晶马氏体间可见少量较小的碳化物。经550℃回火后其盖面层组织为回火马氏体和残余奥氏体,碳化物析出相均布较焊态呈增多趋势。焊态硬度值为530-580HV300,回火后硬度值为720-830HV300,磨损失重是45#淬火钢的0.31倍。在使用3个月后发现在熔覆层表面出现了元素偏移并形成了由Cr2O3、WO等组成的氧化膜,降低了夹送辊的粘钢倾向,提高使用寿命。     

Selection of Heat Treatment Process and Wear Mechanism of High Wear Resistant Cast Hot-Forging Die Steel

 Dry sliding wear tests of a Cr-Mo-V cast hot-forging die steel was carried out within a load range of 50-300 N at 400 ℃ by a pin-on-disc high-temperature wear machine. The effect of heat treatment process on wear resistance was systematically studied in order to select heat treatment processes of the steel with high wear resistance. The morphology, structure and composition were analyzed using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive spectroscopy (EDS); wear mechanism was also discussed. Tribo-oxide layer was found to form on worn surfaces to reduce wear under low loads, but appear inside the matrix to increase wear under high loads. The tribo-oxides were mainly consisted of Fe3O4 and Fe2O3, FeO only appeared under a high load. Oxidative mild wear, transition of mild-severe wear in oxidative wear and extrusive wear took turns to operate with increasing the load. The wear resistance strongly depended on the selection of heat treatment processes or microstructures. It was found that bainite presented a better wear resistance than martensite plus bainite duplex structure, martensite structure was of the poorest wear resistance. The wear resistance increased with increasing austenizing temperature in the range of 920 to 1120 ℃, then decreased at up to 1220 ℃. As for tempering temperature and microstructure, the wear resistance increased in following order: 700 ℃ (tempered sorbite), 200 ℃ (tempered martensite), 440 to 650 ℃ (tempered troostite). An appropriate combination of hardness, toughness, microstructural thermal stability was required for a good wear resistance in high-temperature wear. The optimized heat treatment process was suggested for the cast hot-forging steel to be austenized at 1020 to 1120 ℃, quenched in oil, then tempered at 440 to 650 ℃ for 2 h.