具有性能梯度特性的贝-马-奥球墨铸铁磨球的制备工艺

采用10 kg真空中频感应炉熔炼铁液,经炉前一次球化及两次孕育处理,真空浇注得到球墨铸铁球。使用电热炉加热磨球到不同的奥氏体化温度,并在不同温度的硝酸盐和亚硝酸盐混合介质中进行连续冷却淬火,后经低温回火得到球墨铸铁磨球。其中,性能最佳的为贝-马-奥球墨铸铁磨球,其显微组织为:球状石墨(体积分数12%左右)+下贝氏体+高碳针状马氏体+残留奥氏体(质量分数16.6%~18.1%)。石墨球化率达到92%、球化级别为2级,球墨尺寸级别为9.2级;磨球表面硬度为55~58 HRC,表面与心部硬度差5 HRC;磨球表层的常温冲击韧性为20.5 J/cm2,心部冲击韧性为25.3 J/cm2,表现出表层高硬度,耐磨损;心部高韧性,抗破碎的性能梯度特性。进一步研究表明:下贝氏体和残留奥氏体组织对提高磨球的性能有着显著的作用,而上贝氏体组织则不利于磨球的综合性能。     

热处理对空冷贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢组织与性能的影响

研究了不同热处理工艺对空冷贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢组织与性能的影响.结果表明,本试验所设计的耐磨钢经过不同的热处理工艺均得到了贝氏体/马氏体复相组织,780℃球化退火×3h,炉冷+920℃×1h,砂冷+500℃回火×1h,空冷的热处理制度可使材料获得最佳的综合性能,其冲击韧度均值为12 J/cm2,硬度值可达到51 HRC,并且耐磨性能良好.     

复相组织低合金铸钢耐磨锤头的研制

设计出一种高碳低合金复相组织耐磨锤头 ,其组织为贝氏体、奥氏体和少量马氏体。硬度高达HRC5 8,冲击韧性为 9J/cm2 。耐磨性为铸铁锤头的 4倍、高锰钢锤头的 2倍。     

新型贝氏体球墨铸铁磨球的研究

以锰和微量合金元素取代贵重金属镍、钼、铜,并采用不同于等温淬火的冷却方试,获得以针状组织(贝氏体+马氏体)为主,有一定量奥氏体的新型抗磨球铁。冲击韧性可达10J/cm2以上,硬度达HRC50以上。在磨球生产上应用结果表明,耐磨性比中锰球铁磨球提高一倍,冲击疲劳性能比中锰磨球提高七倍,而生产成本与之相当。     

Cr对马氏体球墨铸铁磨球组织和性能的影响

研究了两种不同Cr含量的马氏体球墨铸铁磨球(Φ110 mm)内外层微观组织和硬度。结果显示,磨球的表层组织以马氏体和石墨球为主,不含Cr的磨球心部组织以片层状的珠光体为主,还有石墨和少量铁素体;加入0.4%Cr后,磨球心部以马氏体为主,含一定数量的碳化物。硬度测试结果表明不含Cr磨球外层硬度约HRC50,心部硬度仅HRC30,内外层硬度相差HRC20;加Cr后因引入了碳化物,外层硬度提高到HRC59,而内外层硬度差仅HRC3。与高铬铸铁磨球相比,含Cr的马氏体球墨铸铁磨球具有较好的综合性能,在较大冲击环境下具有更好的应用前景。     

铸造余热淬火低合金耐磨球铁磨球的研制

推荐了一种经铸造余热淬火的Cu—Cr—Mn低合金耐磨球铁磨球,测定了磨球的组织和性能,在研磨水泥熟料的球磨机上进行了实际装机运行的考核.结果表明:磨球的金属基体组织为贝氏体加少量马氏体和残余奥氏体,洛氏硬度可达42~55HRC,无缺口冲击韧性值可达4J/cm~2.经批量生产证明:该工艺可以节约能源、降低成本,尤其适合于金属型铸造.还分析了产生淬火裂纹的主要影响因素,提出了解决措施.     

一种矿山机械用贝氏体耐磨铸钢的连续冷却转变曲线

运用膨胀法同时结合显微组织观察及硬度测试确定了一种矿山机械用贝氏体耐磨铸钢的连续冷却转变曲线。结果表明:该矿山机械用贝氏体耐磨铸钢的Ac₁、Ac₃、Ms分别约为790、845和303 ℃;当冷却速度低于0.05 ℃/s时,组织为铁素体和珠光体;当冷却速度介于0.05 ~0.1 ℃/s之间时,组织为铁素体+珠光体+贝氏体;当冷却速度在0.25~15 ℃/s之间,为贝氏体+马氏体复相组织;当冷却速度大于30 ℃/s时,奥氏体几乎全转变为马氏体组织;马氏体临界转变速度在15~30 ℃/s之间。随着冷却速度的增加,显微硬度先快速增加后趋于585 HV0.01。     

贝氏体等温淬火对中铬耐磨钢组织性能的影响

研究了贝氏体等温淬火对中铬耐磨钢组织特征和力学性能的影响,通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察了试验钢的组织形貌变化,通过冲击磨损试验测试了其耐磨性。结果表明:随着贝氏体等温时间的延长,试验钢的硬度逐渐降低,韧性先升高后降低,当等温时间为6 h时,试验钢表现出较好的硬度(57.6 HRC)和冲击韧性(26 J·cm~(-2))结合;贝氏体等温淬火获得的下贝氏体/马氏体复相组织展现出比回火马氏体更好的抗冲击磨料磨损性能;当复相组织中下贝氏体含量为50%时,试验钢的耐磨性最好。     

SDPM钢高硬度均匀性热处理工艺研究

利用热膨胀仪对塑料模具钢SDPM在不同冷速下的过冷奥氏体连续冷却转变行为进行了研究,并探讨了不同淬火方式获得的两种组织经不同温度回火后的组织和硬度的变化规律。结果表明:SDPM钢过冷奥氏体连续冷却过程只包括贝氏体和马氏体转变,而无珠光体或铁素体转变;当冷速在0.02~0.5℃/s时,转变产物以贝氏体和M/A岛混合组织为主;当冷速大于0.5℃/s时,转变产物以马氏体转变为主。SDPM钢的回火温度从510℃升高到570℃,马氏体淬火组织的硬度从40.3 HRC下降到37.7 HRC,等温贝氏体淬火组织硬度从39.5 HRC下降到38.2 HRC;继续升高回火温度到610℃时,马氏体淬火组织硬度下降到32.8 HRC,等温贝氏体组织硬度下降到33.6 HRC。获得最佳硬度均匀性的回火温度为550℃。     

5Cr2NiMoVSi钢摩擦环的真空热处理

观察和测试了5Cr2NiMoVSi钢摩擦环试样真空淬火和两次回火后的组织和硬度。结果表明,5Cr2NiMoVSi钢试样经真空热处理后,组织为回火马氏体+回火下贝氏体+少量残留奥氏体+共晶碳化物;显微组织较均匀,硬度52~54 HRC,满足技术要求。     

大直径锻球的制备工艺及其磨损性能研究

研制了一种用于大型球磨机的新型大直径锻球。分析了磨球心部和表面的显微组织,测试了磨球距心部不同部位的硬度分布、冲击韧度和冲击磨料磨损等性能。结果表明,锻后空冷处理后的磨球整体组织均匀,心部与表面硬度差小于2 HRC,其体积硬度可达52 HRC;磨球冲击韧度为16 J/cm2。冲击磨料磨损试验结果表明,大直径锻球的磨损性(W-1)比65 Mn大直径锻球高出约30％,其耐磨性能明显提高。     

淬火介质对42CrMo钢棒淬火组织及硬度影响的数值模拟及试验验证

基于有限元计算分析了直径为ø40 mm的42CrMo钢圆棒试样分别使用淬火油和PAG水基液淬火后试样不同位置的组织、硬度以及淬火过程中的温度变化,采用硬度检测和显微组织分析对模拟结果进行了验证。结果表明,当使用淬火油淬火时,试样表面由奥氏体向马氏体和贝氏体转变,心部由奥氏体向贝氏体转变;当使用PAG水基液淬火时,试样表层几乎转变成马氏体,心部转变成马氏体和贝氏体;试样经淬火油和PAG水基液淬火后,表面硬度分别为58和55 HRC,均由表面至心部硬度逐渐降低,但使用PAG水基液淬火后试样的心部硬度比用淬火油的高5 HRC,约为50 HRC。     

一种Fe-Cr-Si-B系合金喷焊层组织及性能

针对抽油泵、水煤浆泵等产品在工作过程中常见的腐蚀+磨粒磨损问题,采用雾化法研制了一种FeCr-Si-B系合金粉末。采用等离子弧喷焊方法分别制备喷焊耐磨层,并对合金粉末喷焊耐磨层进行渗透探伤以及化学成分、显微组织、硬度、耐磨性分析。结果表明,合金粉末的喷焊显微组织均由Cr3Si硬质相和A2基体韧性相组成,晶粒细小,抗裂性能优越,硬度值为58.1HRC;耐磨性为0.428 mg/100S,与Fe-36Cr-5C过共晶合金喷焊层耐磨性相当。该Fe-Cr-B-Si系合金粉末适合于腐蚀环境下低应力磨粒磨损工况的表面强化。     

Evaluation of layer adhered on PCBN tools during turning of AISI D2 steel

Polycrystalline cubic boron nitride (PCBN) tools have high abrasion resistance and are thus suitable for application in the machining of steels with a high volume fraction of primary carbides in their microstructure. These tools are usually applied in the machining of steels with hardness above 45–50 HRC and in the case of application to steels with hardness below 45 HRC, the formation of an adhered layer on the rake face of the tools often occurs. This paper reports a study on the impact of the layer adhered on PCBN tools during the turning of AISI D2 steel, with 35 and 50 HRC. The microhardness and microstructure of the adhered material were determined, as well as the tool wear based on volumetric wear parameters. The layer adhered on the PCBN tool rake face has the same chemical elements as the machined steel alloy. Its microstructure is oriented in the direction of the chip flow and the primary carbides were fragmented. For the sample with 35 HRC the amount of material adhered (W_AM) on the rake face of the PCBN tool was approximately 360% higher than the steel with 50 HRC. The material layer adhered on the PCBN tool rake surface in the case of the 35 HRC steel acts as an edge (assuming the cutting function), while for the 50 HRC steel, the adhered layer intensifies the adhesion wear mechanism through spalling on the tool rake face. The results obtained provide important information for the selection of materials and grades for the development of new cutting tools.     

两种多元合金耐磨钢的强韧化研究

探究了热处理工艺对多元低、中碳中合金耐磨铸钢组织和性能的影响,特别分析了它们的强韧化机理.结果表明,低碳合金钢经945℃淬火、280℃回火后硬度值为49 HRC以上,韧性值超过224 J/cm2;中碳合金钢经945℃淬火、370℃回火后硬度值达48.6 HRC,韧性值90J/cm2左右.两种材料具有较好的回火稳定性,基体组织主要是板条状马氏体,马氏体板条间少量薄膜状的残余奥氏体,以及界面上弥散的碳化物起到强韧化作用,材料综合性能表现良好.     

Ti元素对碳素结构钢淬透性的影响

在碳素结构钢35钢的基础成分上添加Ti元素,通过末端淬火试验并观察显微组织,添加Ti元素后钢材的淬透性得到了大大提高,J3点硬度提高约5HRC、J5点硬度提高约10HRC、J7点硬度提高约4HRC。试验结果表明,Ti元素对提高碳素钢淬透性有着显著的影响。     

烧结法制备碳化钨复合涂层研究

采用烧结法制备碳化钨复合涂层。采用在45钢基体上涂覆镍基自熔合金及碳化钨粉末工艺，通过真空烧结，制得了性能优良的硬质涂层。分析了所制备的涂层组织、性能及与基体间的界面结合状况，结果表明：涂层与母材之间具有良好的结合特性。所制备的碳化钨复合涂层硬度HRC为60-65。     

不同硬度计测定灰铸铁凸轮轴轴颈的硬度比较

测定灰铸铁凸轮轴轴颈的基体硬度结果表明:布氏硬度HBS和洛氏硬度HRB的误差小于3%,而洛氏硬度HRC的误差大于10%。分析认为,原因可能是HBS和HRB的压头为钢球,对显微组织不均匀性的敏感性较差,硬度值偏差就较小;HRC采用圆锥金刚石压头,其头部尖锐,对显微组织不均匀性的敏感性较强,硬度值偏差就较大。故HRC不适宜用于表述灰铸铁凸轮轴颈的硬度。     

表层绝热对定向凝固Ni60合金涂层凝固行为的影响

采用超音速等离子喷涂技术在45钢基体上制备Ni60合金涂层,在高频感应重熔+强制冷却处理条件下,研究了表面散热条件对涂层的组织结构、元素分布和性能的影响。结果表明:在自然散热条件,涂层形成了定向树枝晶结构组织,通过表面覆盖层的保护,改变表面散热条件,使涂层组织向具有熔结特征的等轴晶转变,并且形成了两个明显不同组织的区域,在靠近基体区域,组织细小致密,但组织和元素分布不均匀;而靠近涂层表面区域,组织具有长大现象,但元素和组织均匀性明显提高。相对于未加覆盖层涂层,附加覆盖层的涂层元素和基体元素在界面处具有更充分的扩散,基体元素向涂层中的扩散较涂层元素向基体扩散更加强烈。覆盖层的附加明显提高了涂层硬度,使涂层表面的宏观硬度由33.4 HRC提高到54.4 HRC,涂层截面的显微硬度由566.1 HV0.2提高到659.2 HV0.2。     

硬岩掘进盾构机刀圈的热处理

采用电渣重熔、多向锻造和超细化处理对刀圈用H13钢的微观组织进行了优化,并对优化后的H13钢进行了常规热处理,分析该钢硬度与冲击韧性之间的关系,据此对H13钢刀圈进行弹硬热处理。结果表明:经弹硬热处理后,刀刃形成回火马氏体组织,硬度提高至59 HRC;刀座形成回火托氏体组织,硬度降低为44 HRC,冲击吸收能量升至23.5 J,实现了高硬刀刃与高弹刀座的性能配合,进而使刀圈具有收缩回弹的弹性特点,显著提高刀圈的使用寿命与破岩效率。