工矿机车车轴高温回火脆性的防止

工矿机车车轴所用材料为40Cr钢,其最大直径为210 mm.制造工艺流程为:锻造→正火→粗加工→调质→精加工.正火工艺为:(870±10)℃×4h,空冷.调质工艺为:淬火(850±10)℃×3.5h,油冷;回火(580±10)℃×4h,水冷.技术要求为:表面硬度(241～285)HB,σb≥685 MPa,δ5≥14%, AKU≥31 J.     

后桥半轴断裂失效分析

采用断口宏微观分析、金相组织及硬度检查等手段对汽车后桥半轴断裂性质进行理化分析。结果表明,半轴首先在花键根部发生了大应力的扭转疲劳开裂,最终沿半轴横向扭转剪切断裂。半轴反复承受过大扭矩作用是其纵向疲劳开裂的根本原因。由于半轴在调质过程中温度偏低,心部出现部分未溶铁素体及材料表面存在大量非金属夹杂物,都对疲劳性能不利。     

一种球墨铸铁等温正火工艺

对一种球墨铸铁铸件进行了等温正火处理,分析了其不同等温正火工艺下的布氏硬度和显微组织。结果表明,等温温度一定时,随着正火加热温度的升高,硬度随之升高,当正火加热温度一定时,随着等温温度提高,硬度逐渐降低。加热温度为900 ℃、等温温度为650 ℃处理后球铁铸件的显微组织为大量珠光体（>85%）和少量铁素体,硬度较高（375~380 HB）;正火温度较低（850 ℃）、等温温度较高（700 ℃）时的显微组织为大量的游离铁素体（>60%）和少量珠光体,硬度较低（200~205 HB）。根据试验结果提出了一种较为合理的球墨铸铁等温正火工艺。     

淬火温度对内六角扳手组织和性能的影响

研究了淬火温度对内六角扳手硬度和扭矩的影响。结果表明:在820~900℃,随着淬火温度的增加,硬度、扭矩、倾角变形、弯角变形均逐渐增大。在880℃淬火时,硬度为53.1 HRC,扭矩为14.48 N·m,倾角变形为0.94°,弯角变形为1.92°,具有优良的综合性能。这是最佳的热处理工艺,在该工艺下淬火后的显微组织是马氏体组织。     

超声冲击强化对TC4钛合金拉压疲劳性能的影响

静荷载25 N、振幅30μm、冲击数36 000次/mm2下对TC4钛合金去应力退火及固溶时效两种状态进行超声表面冲击强化处理,研究其对TC4拉压疲劳性能的影响。对处理后的微观组织、硬度、强塑性变形(SPD)层、残余应力、疲劳性能和断裂特征进行分析。结果表明:处理后在TC4表面均获得约40μm深的强塑性变形层、表面硬度及残余压应力均被提高、表面粗糙度有较好的维持、两种状态的108周次的疲劳强度分别提升7.0%和10.7%;10~6周次前裂纹主要由表面萌生,10~6周次后裂纹源核心表现为SPD层与核心之间的变形α相,其形状狭长且平行于试件边缘。建立经典材料力学模型对其轴向应力进行分析,有助于理解内部裂纹源。     

热处理对ZG34Cr2Ni2Mo低合金钢力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、电子万能试验机和显微硬度仪等研究了正火+回火+调质热处理工艺对ZG34Cr2Ni2Mo低合金钢显微组织及力学性能的影响。结果表明:正火(870℃×3 h)+回火(600℃×5 h)+调质(淬火860℃×3 h+回火600℃×5 h)的热处理工艺有助于提高ZG34Cr2Ni2Mo低合金钢的力学性能,常温和400℃高温下,其抗拉强度分别提高了24%和16%;400℃高温下伸长率是原始铸态的2.25倍,硬度提高了8%;常温的断口形貌显示,断口由铸态时的韧窝断裂,经热处理后变为解理断裂。     

45钢齿轮断裂失效分析

图1为某企业电动工具上使用的45钢齿轮示意图，其热处理工艺为正火后调质，在工作中经常因断裂而失效。针对这一情况，对送检的已断裂失效的齿轮进行了金相组织和硬度分析。     

7475-T7351铝合金厚板的疲劳性能

通过金相显微镜(OM)、取向分布函数(ODF)及扫描电镜(SEM)研究25 mm厚7475-T7351铝合金板材的疲劳性能和裂纹扩展速率。结果表明:板材的疲劳强度存在各向异性,横向疲劳强度为300 MPa,纵向疲劳强度为310 MPa,疲劳寿命均大于1×107 cycle。板材在Kt=1、应力比R=0.1和应力强度幅度?K=30 MPa·m1/2条件下,纵向疲劳裂纹扩展速率da/d N为2.73×10-3~4.41×10-3 mm/cycle,横向疲劳裂纹扩展速率da/d N为5.76×10-3~8.22×10-3 mm/cycle。疲劳裂纹主要在次表面的含O、Na、Cl非金属夹杂物处及粗大第二相处萌生,在疲劳裂纹扩展区可观察到大量疲劳条带,在瞬时断裂区,断口呈小韧窝和解理断裂的混合形貌。     

不同氧含量非调质钢的高周疲劳性能

采用旋转弯曲疲劳试验对比研究了两种不同氧含量(0.0018%和低于0.001%)中碳微合金非调质钢F45MnV在不同状态(正火、调质和锻造)下的高周疲劳性能。结果表明,在具有均一回火索氏体组织的调质态,低氧料F45MnV-1的疲劳性能优于高氧料F45MnV-2;在具有类似铁素体+珠光体组织的正火态,两种料的高周疲劳性能和疲劳裂纹扩展速率基本一致;锻态F45MnV-1料由于具有细小、均匀的铁素体+珠光体组织,其高周疲劳性能优于正火态F45MnV-1料,而与调质态F45MnV-1接近。对于铁素体+珠光体组织和均匀调质组织,非金属夹杂物对疲劳破坏行为的不同影响是上述试验钢疲劳性能差异的主要原因。此外,两种试验钢的铁素体+珠光体组织的裂纹扩展速率均略低于调质态组织。     

K403合金榫头渗铝叶片疲劳性能的改进

某型航空发动机涡轮叶片榫头渗铝,导致叶片疲劳性能下降无法满足使用要求。设计水吹砂+喷丸+振动光饰修理工艺对叶片进行处理,采用硬度检测、振动疲劳试验和疲劳断口金相分析等方法,检测修理后叶片疲劳寿命。结果表明:修理工艺使叶片榫头硬度显著增大,硬度影响层深度增至200μm,相同深度下修理后叶片硬度显著提高,修理后硬度最大可提升185 HV0. 02。叶片振动疲劳寿命由10. 35×10~5次循环增加至19. 68×10~5次,寿命提升约1倍。分析叶片断口组织,修理后叶片断口棱线穿透了渗铝层,指向榫头表面,裂纹在渗铝层内扩展阻力明显增大,证明榫头修理工艺能有效提升叶片的疲劳性能。     

火焰喷涂和等离子喷涂FeCrBSi涂层及其防滑和耐磨性能研究

目的采用大气等离子喷涂(APS)和火焰喷涂(FS)在304不锈钢基体上制备FeCrBSi涂层,并对比研究两种工艺制备涂层的防滑和耐磨性能。方法通过光学显微镜、场发射扫描电镜和X射线衍射仪对涂层的显微形貌和结构进行分析,通过维氏硬度计测试涂层的显微硬度。采用摩擦磨损试验机和三维光学显微镜,测量涂层在干摩擦条件下的摩擦系数和磨损量。结果两种喷涂方法制备的涂层多孔,在喷涂过程中极少发生氧化。与火焰喷涂涂层(749HV0.1)相比,大气等离子喷涂涂层(837HV0.1)具有更高的维氏硬度值。在摩擦试验中,火焰喷涂涂层的磨损率为(38.63±2.37)×10~(-6)m~3/(N·m),而大气等离子喷涂涂层的磨损率为(9.5±0.49)×10~(-6)m~3/(N·m),但两种涂层的摩擦系数区别较小,在频率2 Hz、载荷10 N的条件下的摩擦系数为0.6~0.7。结论两种涂层的磨损机制均为疲劳磨损,喷涂态FeCrBSi涂层具有较好的防滑耐磨性能,且大气等离子喷涂涂层性能优于火焰喷涂涂层。     

WC粒度对WC-15Fe-5Ni硬质合金组织与性能的影响

在1450℃下通过低压烧结制备5种0.83~15.03μm不同WC粉末粒度的WC-15%Fe-5%Ni(质量分数)硬质合金,并通过SEM、XRD、EDS、力学性能测试仪、磨损试验机和电化学工作站研究WC粉末粒度对合金的显微组织和性能的影响。结果表明:随WC粉末粒度的减小,合金的WC晶粒尺寸减小,抗弯强度和硬度升高,断裂韧性降低,耐磨性能提高,耐酸性溶液腐蚀性能变差;当WC粒度较大时,合金的断裂方式主要为穿晶断裂;当WC粒径较小时,断裂方式主要为沿晶断裂;当WC粉末粒度为1.31μm时,硬质合金的综合性能最好,抗弯强度、硬度、断裂韧性、磨损率和自腐蚀电流密度分别达到2717 MPa、960 MPa、10.7 MPa·m~(1/2)、6.986003×10~(-7)mm~3/(N·m)和3.43698×10~(-5) A/cm~2。     

石墨烯对铜基制动材料的性能影响

目的为了提高铜基制动材料的力学性能和摩擦学性能,选用石墨烯作为增强填料添加到铜基制动材料中,研究石墨烯对铜基制动材料性能的影响。方法采用粉末冶金的方法制备了石墨烯含量(质量分数,后同)分别为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的铜基复合材料,并对不同试样的力学性能和摩擦磨损性能进行比较。结果含有石墨烯的试样硬度为46.4~54.2HB,高于未添加石墨烯试样的硬度(44.5HB)。含有石墨烯的试样抗弯强度为250~418 MPa,均高于未添加石墨烯试样的抗弯强度(218 MPa),其中石墨烯含量为0.4%的试样的硬度和抗弯强度最大,分别为54.2HB和418 MPa。随着石墨烯含量的增加,材料的密度逐渐下降。当石墨烯含量为0.2%~0.4%时,材料摩擦系数的稳定性提高且磨损率降低;当石墨烯含量为0.6%~0.8%时,材料摩擦系数的稳定性下降且磨损率变大。当石墨烯含量为0.4%时,材料的摩擦系数最稳定,摩擦系数的方差为0.3×10~(-3)(未添加石墨烯的试样为1.4×10~(-3)),磨损率最低,位于0.136×10~(-6)~0.185×10~(-6) mm~3/(N·m)之间(未添加石墨烯的试样位于0.42×10~(-6)~0.82×10~(-6)mm~3/(N·m)之间)。结论少量的石墨烯(0.2%~0.4%)可以显著提高铜基制动材料的硬度和弯曲强度,其中石墨烯含量为0.4%时,制成的制动材料的机械性能最佳,同时试样的摩擦系数稳定,磨损率较低。     

38CrMoAl和42CrMo合金钢碳氮复合渗工艺

研究了真空脉冲碳氮复合渗工艺对38CrMoAl、42CrMo钢表层组织与性能的影响。研究表明:经过碳氮复合渗处理后,钢的表面可形成白亮层,淬火后表层会得到细小均匀的高碳马氏体组织,硬度提高3~4倍,有效硬化层深度达到1.5~2 mm;38Cr Mo Al经过碳氮复合渗处理后摩擦磨损率可从4.97×10~(-6)cm~3/min·N降低至2.04×10~(-6) cm~3/min·N,42CrMo可从5.35×10~(-6) cm~3/min·N降到1.53×10~(-6) cm~3/min·N。     

引风机转子芯轴断裂原因分析

采用宏观检验、化学成分分析、硬度试验、金相检验、力学性能测定和断口检验分析了某火力发电机组引风机转子芯轴断裂的原因。检验结果表明:芯轴的调质工艺不当,以致其表面与心部的显微组织差异大,从而使芯轴硬度、屈服强度和抗拉强度均低于或接近于有关标准的下限值,降低了芯轴的耐疲劳性能。此外,芯轴轴肩倒圆半径仅为1 mm而不是要求的5 mm,这急剧增大了轴肩倒圆部位的应力集中系数,在扭转、弯曲等交变应力的作用下,轴肩倒圆部位萌生裂纹并扩展导致芯轴断裂,属于扭转多源疲劳断裂。     

起动发电机弹性轴断裂分析

针对起动发电机发生的弹性轴断裂故障,通过采用对断裂弹性轴进行宏微观观察、金相组织分析、硬度检测等方法,综合分析判断该发电机弹性轴断裂性质为扭转疲劳断裂失效,弹性轴锥体与转子空心轴之间配合不良是弹性轴发生扭转疲劳断裂的根本原因。进一步研究发现:起动发电机弹性轴采用锥面贴合的方式来传递扭矩,而在实际制造及修理过程中锥面贴合度难以保证,导致工艺可控性差、产品可靠性偏低,存在结构设计不合理的问题。提出将弹性轴锥体结构改成花键结构的建议,以避免故障再次发生。     

两种汽车渗碳齿轮新材料的预备热处理工艺探讨

针对22CrMoH、17CrNiMo6两种新型汽车齿轮合金钢,进行了正火、正火 高温回火、等温退火三种不同工艺条件下的预备热处理工艺试验.试验中综合分析了两种材料的组织和性能.当布氏硬度为HB160～180,金相组织为铁素体 珠光体时对切削加工有利,提出了合理的预备热处理方案--等温退火工艺.     

正火工艺处理的EH36船板钢疲劳裂纹扩展行为和断裂韧性

采用电子背散射衍射(EBSD)和扫描电镜(SEM)分析了正火工艺处理的EH36船板钢织构、再结晶和疲劳断口。并通过拉伸试验、疲劳裂纹扩展速率试验、疲劳断裂韧性试验及数值模拟等研究了正火工艺处理的EH36船板钢的疲劳裂纹扩展行为、疲劳断裂机理以及外载和应力比对应力强度因子幅值的影响。结果表明：EH36船板钢具有较强的{110}和{111}塑性织构成分，平均晶粒尺寸为8.2μm,变形晶粒所占比例为4.1%,伸长率为33.3%。通过双对数线性拟合得到应力比为0.03和0.1下的疲劳裂纹扩展寿命预测公式分别为da/dN=1.07×10^-9(ΔK)^3.49和da/dN=1.96×10^-9(ΔK)^3.35。通过J积分法计算出正火处理的EH36船板钢的疲劳断裂韧性K₍J0.2BL(30))为387 MPa·m^1/2。试验钢的疲劳断裂机制是解理穿晶断裂和微孔生长聚合断裂的混合断裂机制。多参数模拟表明在最大外载一定时，相同疲劳裂纹长度下的应力强度因子幅值随着应力比的增加而减...     

盘型悬式绝缘子钢脚材料热处理工艺优化及其低周疲劳性能

输变电线路盘型悬式绝缘子钢脚的疲劳断裂会导致绝缘子掉串事故的发生,不合理的热处理工艺是钢脚失效的主要原因.针对几种常用盘形悬式绝缘子钢脚金属材料,对其开展淬火+回火及正火热处理试验,采用光学显微镜、扫描电镜、电子万能材料试验机和低周疲劳试验等研究了其显微组织、力学性能和低周疲劳性能,以便获得其优化的热处理工艺.结果 表明:淬火加中、低温回火态45、20Mn2、20MnV钢具有高的强度和硬度,但塑韧性及抗低周疲劳性能低.而调质态45、20Mn2、20MnV钢及正火态Q235钢强度、硬度适中,塑韧性显著提高,且抗低周疲劳性能优良.据此,确定了各钢脚用钢的最佳热处理工艺,显著提高绝缘子钢脚在恶劣天气条件下的服役可靠性.     

三种渗碳钢预备热处性能的对比试验研究

研究了17CrNiMo6、18CrNiMo7-6、12Cr2Ni4三种渗碳淬火钢,经"正火+调质"、"正火+回火"两种预备热处理的试棒,在边缘和中部取样的力学性能对比试验。结果是三种材料、两种取样位置的力学性能变化规律完全一致。"正火+调质"的强度、硬度指标全部都高于"正火+回火"的,塑韧性指标也都高于"正火+回火"的。三种材料的组织、性能都很好,强度最高的是18CrNiMo7-6,综合性能最好的是17CrNiMo6。结论是:预备热处理采用"正火+调质"的组织和性能优于"正火+回火"的,三种材料中,17CrNiMo6钢的综合力学性能最好。