Application of Surface Engineering Technology on Extruder Screw

螺杆是挤出机重要的组成部件,其在腐蚀、强烈磨损、扭转下工作,因此其表面常因发生快速磨损而失效.目前,国内挤出机螺杆普遍采用合金钢38CrMoAlA调质氮化处理、高速钢(W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V)整体淬火技术使螺杆表层达到高硬度以提高耐磨性.随着对螺杆的使用性能要求日益提升,传统的热处理技术对性能提高幅度有限,因此,一些相应的表面工程技术应运而生,并具有良好的应用前景.     

W6Mo5Cr4V2冲击磨损性能研究

在改进的MLD-10型冲击腐蚀磨损试验机上对W6Mo5Cr4V2进行了冲击磨损试验.对冲击磨损试验后试样进行了失重测量,并用SEM分析磨损表面形貌,用OM观察金相组织.结果表明,淬火态W6Mo5Cr4V2具有较高的抗冲击磨损性能.扫描照片显示裂纹扩展方向平行于表面.W6Mo5Cr4V2冲击磨损机制为疲劳断裂.     

W6Mo5Cr4V2/A100复合材料的制备及摩擦性能

为了提高A100钢的摩擦学性能,采用气雾化法制备纯A100钢粉末及分别添加10%、17%、23% W6Mo5Cr4V2高速钢的W6Mo5Cr4V2/A100合金粉末,再利用粉末冶金工艺制备W6Mo5Cr4V2/A100复合材料。研究不同含量W6Mo5Cr4V2钢对复合材料力学性能和摩擦性能的影响,并探讨其磨损机理。结果表明,随着W6Mo5Cr4V2钢含量的增加,复合材料的硬度先上升后下降,且摩擦因数和磨损率都有不同程度的降低,但是材料的密度和韧性都略微下降。当W6Mo5Cr4V2钢含量为17%时,复合材料的摩擦性能最优,这与其优异的微观结构和力学性能有着密不可分的关系。     

N~+注入W18Cr4V钢磨损性能的研究

W18Cr4V高速钢是一种广泛应用的刀具钢,为进一步提高其使用寿命,应用CG－60 型离子注入机对W18Cr4V高速钢进行了氮离子注入,得到一系列剂量的氮离子注入层,对注 氮层的磨损性能进行研究。XRD分析表明,氮离子注入W18Cr4V钢在部分基体表层形成了CrN 、ε–FeN和（Cr,Fe）2N1-x等相;表层显微硬度也有较大提高;磨损试验表明,氮离子的 注入显著提高了高速钢基体的耐磨性。还对耐磨性提高的机理进行了讨论。     

N^＋注入W18Cr4V钢磨损性能的研究

W18Cr4V高速钢是一种广泛应用的刀具钢,为进一步提高其使用寿命,应用CG-60型离子注入机对W18Cr4V高速钢进行了氮离子注入,得到一系列剂量的氮离子注入层,对注氮层的磨损性能进行研究。XRD分析表明,氮离子注入W18Cr4V钢在部分基体表层形成了CrN、ε-FeN和(Cr,Fe)2N1-x等相;表层显微硬度也有较大提高;磨损试验表明,氮离子的注入显著提高了高速钢基体的耐磨性。还对耐磨性提高的机理进行了讨论。     

喷丸处理对W6Mo5Cr4V2高速钢使用寿命的影响

采用不同工艺对W6Mo5Cr4V2高速钢进行了喷丸处理,研究了其磨损性能、高温氧化性能和热疲劳性能。结果表明,喷丸处理有利于提高W6Mo5Cr4V2高速钢的耐磨损性能、抗高温氧化性能和抗热疲劳性能,最佳喷丸处理强度为0.15 A,覆盖面积优选为300%。     

交流磁化处理对W6Mo5Cr4V2高速钢耐磨性能的影响

研究了不同交流磁化参数下W6Mo5Cr4V2高速钢的耐磨性能,并利用扫描电镜观察试样磨损后的表面形貌。结果表明:与未磁化试样相比,经磁化处理的W6Mo5Cr4V2高速钢试样的磨损量及摩擦系数均有一定程度的降低,但不同磁化参数对W6Mo5Cr4V2高速钢试样有较大影响,在磁化参数为2 Hz、45 s时试样的耐磨性能最好。磁化处理能够减轻高速钢的粘着磨损,磁场对磨屑的吸附是其减摩的重要原因。     

3Cr2W8V模具钢的高温干摩擦磨损行为研究

采用自制磨料磨损实验机,通过室温和高温滑动磨损实验,研究了钨系热作模具钢3Cr2W8V的干摩擦磨损性能。分析了3Cr2W8V钢室温和高温滑动磨损特性以及磨损面形貌,并对磨损机理进行了探讨。结果表明,初始加热温度对3Cr2W8V钢的抗磨性能有较大影响。在初始加热温度低于500℃时,3Cr2W8V钢具有良好的抗磨性能;当超过500℃以后,钢的抗磨性能迅速下降。低温和高温磨损时,3Cr2W8V钢的磨损面形貌均表现为以微犁削磨损为主,只是在室温时微犁沟浅,在650℃时微犁沟的宽度和深度加大。     

热挤压模的选材与复合热处理

山东华源莱动内燃机有限公司195型柴油机飞轮螺母热挤压模上模，一直采用W18Cr4V钢制造，使用寿命不稳定，经常发生早期磨损、纵横热裂纹、棱边尖角处断裂现象，模具寿命大幅度降低。由于要求的硬度低(50HRC～55HRC)，淬火后的回火温度很难控制，使硬度达不到要求。模具经表面强化后，可充分发挥钢的潜力，提高其使用寿命。为此，对W18Cr4V钢和3Cr2W8V钢进行了对比试验，从而确定热挤压模上模的材料及复合热处理工艺。     

自行车中轴冷挤模的氧氮化处理

自行车中轴(20钢)经冷拔、磷皂化后,在400吨压力机上冷挤而成。冷挤过程中,凹模承受约2500～3000MN/m~2的压力,使模具受到强烈的磨损和温度升高。因此,经常规淬火回火后的W18Cr4V及W6Mo5Cr4V2高速钢制凹模的失效形式主要是磨损,个别也因模具材料碳化物偏析而产生整体碎裂现象,每只     

TC4合金在不同摩擦体系中磨损性能的研究

对TC4合金在TC4/GCr15和TC4/W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的磨损行为及磨损特征进行了研究。利用SEM、EDS以及XRD等对合金磨面和剖面形貌、成分及结构进行了观察与分析。结果表明:两种摩擦体系中,在25℃,TC4合金的磨损率均较高,磨损性能很差;在400℃,合金在TC4/W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的磨损率远大于TC4/GCr15摩擦体系中的;在600℃,TC4合金的磨损率均较低,且在TC4/GCr15摩擦体系中的磨损率低于TC4/W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的。在400和600℃,磨盘材料对合金的磨损率具有不同的影响。磨损率的降低与磨损表面的氧化物数量有关,当磨损表面形成大量氧化物且能稳定存在时,磨损率极低,具有优异的耐磨性。     

W18Cr4V钢的锻造与热处理

高速钢W18Cr4V一般用于制作刃具和冷作模具.为了提高刃、模具使用寿命,必须改善W18Cr4V钢中碳化物分布不均的状况.为此,对W18Cr4V钢的性能、成分特点进行了详细分析,阐述了W18Cr4V钢的锻造工艺,并对锻后冷却、热处理作了详细的说明,对生产具有一定的指导意义.     

等离子涂层对模具用高强度钢表面摩擦性能的影响

通过等离子喷涂技术在4Cr5Mo Si V1钢基体表面成功制备了WC10Co4Cr涂层。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段分析了涂层微观形貌和化学成分,并测试了涂层的摩擦磨损特性。结果表明:涂层主要由WC颗粒形成的骨架结构组成,同时含有少量W、Co、Cr颗粒和W_2C相。涂层中元素分布较为均匀,无明显的聚集。涂层中和基体之间结合紧密,达到了冶金结合。磨损机制以磨粒磨损为主,同时伴有粘着磨损。WC10Co4Cr涂层经过摩擦-磨损实验后,涂层几乎没有磨损,能够有效减小磨损,提高模具使用寿命。     

两种常用高速钢刀具材料脉冲放电强化层结构和性能的差异性对比分析

对两种常用高速钢刀具材料W6Mo5Cr4V2和W9Mo3Cr4V的脉冲放电强化工艺进行了实验研究,通过对强化层的检测发现,W6Mo5Cr4V2的强化层不论在硬度、耐磨性还是涂层厚度上都高于W9Mo3Cr4V;用XRD分析强化层结构时发现,两者强化层的主强化相明显不同,W6Mo5Cr4V2为W2C,而W9Mo3Cr4V却为Fe3W3C。这是因为材料中W含量不同所致;而两种材料的过热敏感性差异是导致厚度不同的主要原因。实验数据对比表明,W6Mo5Cr4V2高速钢显示出更好的综合强化效果。     

W18Cr4V钢电脉冲球化退火工艺参数的优化

采用正交实验法对W18Cr4V钢进行了脉冲电场作用下的组织和性能研究,找出了降低退火加热温度、缩短保温时间,且其硬度可比常规等温球化退火低60HBS左右的球化退火新工艺参数,并进行了相应的工艺实验,得到了W18Cr4V钢较理想的球化组织。更好地改善了W18Cr4V钢的切削加工性能,提高了工效,降低了成本。     

W9Mo3Cr4V钢软氮化及组织性能

对W9Mo3Cr4V钢进行气体软氮化处理,研究氮化处理对钢组织及性能的影响.结果表明:采用甲酰胺为渗剂进行气体软氮化可得到约50μm的致密渗层,可有效提高W9Mo3Cr4V钢的硬度和耐磨性.经软氮化后,钢的表面硬度达到1150 HV0.1,而磨损速率约为3.9 mg/h,为未经软氮化的1/5.     

等离子喷涂WC-10Co-4Cr涂层的组织演变与抗腐蚀磨损性能

为提高不锈钢表面的抗腐蚀耐磨损性能,利用等离子喷涂的方法制备了2种晶粒尺寸的WC-10Co-4Cr涂层,采用SEM及EDS、XRD表征了涂层的组织和物相结构,进行了不同温度下的摩擦磨损试验,研究分析了晶粒尺寸对涂层组织与摩擦性能的影响。研究表明:WC-10Co-4Cr涂层微观结构中包含WC、W2C、W6Co6C,还存在Co/Cr(W,C)、W2(C,O)相;微米涂层中存在析出的W2C沿WC颗粒表面外延生长的包覆结构,而纳米WC涂层中,团聚粒子沿扁平粒子边界收缩,减少了扁平粒子内部的垂直贯穿裂纹。在室温和200℃时,纳米WC-10Co-4Cr涂层的摩擦系数与平均磨损率均优于微米涂层。纳米WC-10Co-4Cr涂层在室温磨损的机制为硬质颗粒诱发的犁削磨损,在200℃时为以粘着磨损为主与微域犁削相结合的磨损形式。在3.5%NaCl溶液中的电化学特性显示,WC-10Co-4Cr涂层将1Cr18Ni9Ti基体的腐蚀电位由–612m V提高到–317～–252 mV,腐蚀倾向得以减弱。     

高焓等离子喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐磨性

为提高马氏体不锈钢（0Cr13Ni4Mo）的表面硬度及耐磨性能,对不锈钢表面进行高焓等离子喷涂WC10Co4Cr强化,对涂层进行组织观察和物相组成分析,并在不同温度下进行了摩擦磨损试验。研究表明：WC10Co4Cr涂层组织致密,主要由WC物相构成,另外还有少量的W2C和Co25Cr25W8C2。在室温和高温（400 ℃）时,WC10Co4Cr涂层均具有较低的摩擦因数。室温时,基体的磨损机制主要以粘着磨损和磨粒磨损为主。WC10Co4Cr涂层其磨损机制主要以微切削为主。400 ℃条件下,不锈钢基体的磨损机理主要以粘着磨损和剥层为主,磨痕边缘部位主要以磨粒磨损为主。WC10Co4Cr涂层试样的磨损机制主要以磨粒磨损为主,伴随有剥层现象出现。     

不同温度下γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2自润滑耐磨复合涂层的摩擦磨损性能

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备出以Ti C为增强相、γ-Ni Cr Al Ti固溶体为增韧相、Ca F2为自润滑相的γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2自润滑耐磨复合涂层。分别在室温、300℃和600℃时测试了复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能,并且讨论了其与对磨球的磨损机理。结果表明:从室温到600℃,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2自润滑耐磨复合涂层的摩擦系数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低,该复合涂层具有较好的自润滑耐磨性能;对偶件Si3N4陶瓷球的磨损也有一定程度的降低。600℃时,Ti6Al4V基体的磨损机理为氧化塑性变形,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2磨损机理为润滑转移层的形成。     

脉冲爆炸-等离子体技术处理对W18Cr4V高速钢组织及性能的影响

脉冲爆炸-等离子体技术（PDT）是一种在大气环境下进行的表面改性技术。目前对PDT的研究主要集中在使用W电极改性，对其他电极改性效果研究不足。为探究电极材料为Ta时，在不同电容下PDT技术对的W18Cr4V高速钢改性效果和机理，使用Ta电极对W18Cr4V高速钢分别在800μF与1 040μF电容下进行PDT处理，对处理后的物相、组织与性能进行了研究。采用X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜对材料表面物相与截面组织形貌进行观察。发现经PDT处理后试样表面形成一层改性层，不同电容条件下，改性层厚度不同，在改性层表面形成Fe4N、Ta5N6、Ta2O5等新相，改性层组织为超细晶马氏体、残余奥氏体与网状铁钨碳化物组织，Ta元素渗入到改性层一定厚度中。经过HX-1000SPTA型显微维氏硬度计和HT-1000高温摩擦磨损试验机对试样硬度和耐磨性能进行测试，发现硬度最高提升1.7倍，耐磨性能最高提升2.6倍。使用Ta电极对W18Cr4V进行PDT处理后，W18Cr4V性能得到大幅度提升。在不同电容下使用Ta电极对W18Cr4V高速钢进行PDT改性的效果与机理推进了对PDT的研究。