奥氏体化温度对等温淬火球墨铸铁摩擦磨损性能的影响

奥氏体化处理是得到高性能等温淬火球墨铸铁(Austempered ductile iron, ADI)的关键步骤，通过奥氏体化处理，铸铁基体组织向奥氏体转化，为后续的等温淬火处理过程中奥氏体向奥铁体的相变提供前驱体。对奥氏体化温度进行调控，研究了ADI微观组织的相应变化及其对力学性能、摩擦磨损性能的影响。研究发现，奥氏体化温度的提高使石墨向基体的渗碳作用增强，奥氏体碳含量增加、稳定性增强，一方面导致奥氏体在冷却转变过程中铁素体的形核驱动力降低，奥铁体组织中铁素体形态更细长，另一方面导致块状残留奥氏体增多、碳含量提高，使材料强度、硬度及断后伸长率均发生下降。较高的奥氏体化温度使ADI含有大量高碳残留奥氏体，导致其在摩擦磨损过程中难以通过应力诱发相变形成马氏体来提升耐磨性。综合力学及摩擦磨损性能，ADI的奥氏体化温度应不大于950℃。     

淬火、回火对连铸QTNi4MoV球墨铸铁组织和硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和硬度计等对QTNi4MoV球墨铸铁在淬火和回火过程中的组织及硬度变化规律进行了研究。结果表明：经1323 K保温4 h的石墨化退火处理后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织由石墨球+残留奥氏体+针状贝氏体组成,硬度约为40 HRC;再经1223 K保温1 h油淬后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织由石墨球、马氏体和残留奥氏体组成,硬度为48.5 HRC;淬火后QTNi4MoV球墨铸铁的组织具有良好的回火抗力,回火温度达到773 K时,其淬火马氏体才开始分解;经773 K保温3 h的一次和二次回火后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织为石墨球、回火马氏体和少量残留奥氏体,硬度值分别为47.5和46 HRC,抗拉强度高于900 MPa,满足铝合金压铸模具服役时对其制造材料在力学性能方面的要求。     

拉丝机导轮材料激光强化后的摩擦磨损性能

对拉丝机导轮材料QT500-7球墨铸铁激光强化后在屏显式摩擦磨损试验机上进行了摩擦磨损试验,并从激光强化后的组织变化分析了性能提高的原因.结果表明,表层微熔区形成的类白口组织对硬度及耐磨性贡献最大,热影响区形成了隐晶马氏体和残余奥氏体,石墨球周围出现的马氏体壳组织对提高耐磨性也有利.     

高铬铸铁堆焊层组织对冲蚀磨损性能的影响

采用正交试验法研究了粘结焊剂中高碳铬铁、石墨、钼铁对埋弧堆焊层组织、硬度及耐冲蚀磨损性能的影响规律。堆焊层为亚共晶组织时,硬度低,耐冲蚀磨损性能差;共晶堆焊层硬度高,耐冲蚀性能有所提高;堆焊层为含有少量一次碳化物的过共晶组织时,硬度高,耐冲蚀磨损性能最好;一次碳化物过多时,虽然硬度高,但耐中磨损性能下降。试验得到了最佳粘结焊剂配方。     

TA2工业纯钛表面搅拌摩擦加工组织及性能

对TA2工业纯钛成功实现了搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing, FSP),研究FSP后搅拌区、热机影响区、热影响区组织特征,对比分析FSP加工区与母材的显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明：TA2工业纯钛表面经FSP后,搅拌区晶粒发生了剧烈的塑性变形、混合和破碎,实现组织结构的致密化、均匀化和细化;加工区平均硬度相对母材提高37.5%,当摩擦磨损圈数分别为1000、1500、2000 r时,摩擦磨损质量损失分别比母材减少31.4%、36.6%和46.4%,经FSP后TA2工业纯钛表面硬度和抗摩擦磨损性能明显提高     

回火温度对M50钢组织及摩擦磨损性能影响

采用X射线衍射仪、扫描电镜、洛氏硬度计、摩擦磨损试验机等研究了不同温度(160、300和540℃)回火处理对淬火态M50钢的微观组织、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果 表明:经1090℃淬火后M50钢显微组织由马氏体、碳化物及残留奥氏体组成,硬度为64.5 HRC,残留奥氏体含量为18％;回火处理使M50钢组织中马氏体转变为回火马氏体,随着回火温度的升高,试验钢硬度先降低再升高,其中,300℃回火时试验钢的硬度较低,540℃回火出现二次硬化现象,硬度值较大,残留奥氏体含量较低约4％.摩擦磨损试验结果表明:540℃回火处理可以有效降低试验钢的摩擦系数和磨损率,其磨损机制为轻微磨粒磨损伴随粘着磨损.     

工作电流对球墨铸铁表面等离子束硬化组织和性能影响

研究了丁作电流对球墨铸铁表面等离子束硬化组织和性能的影响规律.结果表明:通过调整电流的大小可实现球墨铸铁表面的微熔硬化处理和同态相变硬化处理;工作电流增大,熔凝层和硬化层的深度、宽度增加,硬化层的最大硬度值先升后降;球墨铸铁表面等离子束熔凝硬化后,熔凝区石墨相消失,其室温组织为细小的变态莱氏体+残余奥氏体,相变硬化区的组织为隐针马氏体+残余奥氏体+球状石墨+铁素体,过渡区组织为针状马氏体+变态莱氏体+包围石墨球的马氏体壳;从表面沿深度方向显微硬度分布呈现先降后升,达到最高值后又缓慢下降的趋势,且出现包围石墨球的马氏体壳组织,其硬度高达1068.5HV0.1,对提高耐磨性有利:最高显微硬度出现在距表面有一定距离的次表层,且在熔凝Ⅸ和相变硬化区间有一软化区.     

焊后无针搅拌摩擦加工对FSLW焊缝拉剪强度的影响

采用搅拌摩擦搭接焊(FSLW)对奥氏体基球墨铸铁和低碳钢实施了焊接,并用无针搅拌头对焊缝进行搅拌摩擦加工。利用拉伸试验机、扫描电子显微镜和硬度仪研究了无针搅拌摩擦加工对焊缝拉剪强度、显微组织和硬度的影响。结果表明,无针搅拌摩擦加工可改善焊缝处石墨聚集现象,降低搅拌区上部马氏体含量,从而有效提高焊缝断裂载荷。随无针搅拌头转速提高,焊缝断裂载荷呈现增大趋势,搅拌头转速2100 r/min,进给速度50 mm/min时,试样断裂载荷最大,达到6400 N,为搅拌摩擦加工前的6倍多。     

模具钢无碳化物贝氏体的相变行为及其对磨损性能的影响

研究了H13模具钢的常规马氏体(油淬火+580℃回火)和无碳化物贝氏体(300℃等温处理)的相变行为，以及显微组织对其冲击磨损性能的影响。结果表明：试验钢经贝氏体等温后形成了由板条状贝氏体铁素体和残留奥氏体组成的无碳化物贝氏体组织；贝氏体铁素体+残留奥氏体组织的冲击磨损性能在磨损后期(1.5和2.0 h)优于马氏体组织。这是由于马氏体组织容易产生微裂纹，产生大量犁削，从而导致耐磨性能降低，而无碳化物贝氏体组织在冲击磨损过程中使表层发生剧烈的塑性变形，诱导微观组织中的残留奥氏体转变成α相铁素体，能够阻止试验钢基体在冲击磨损过程中产生切削，从而提高其耐磨性。     

激光熔覆结合搅拌摩擦加工在奥氏体不锈钢表面制备超细晶互锁结构Ni-Al-WC涂层（英文）

在奥氏体钢表面制备具有超细晶结构且能与基体互锁的Ni-Al-WC涂层。首先采用激光在奥氏体钢表面熔覆Ni-Al涂层,然后采用搅拌摩擦加工(FSP)方法,以WC-Co合金为搅拌头,对激光涂层进行大变形改性,形成Ni-Al-WC超细晶复合涂层。采用扫描电子显微镜、X光能量散射谱仪、X射线多晶衍射、硬度仪及摩擦磨损试验机对样品的显微组织、相组成、硬度及摩擦磨损性能进行表征。结果表明,FSP的大变形效应可形成晶粒尺寸为1~2μm、厚度为100μm的超细晶层。同时,FSP过程还可往变形层中引入WC颗粒,因此变形以及WC颗粒双重强化极大地提高了硬度和耐磨性。另外,FSP大变形使涂层和基体之间形成互锁结构,有利于二者的结合。     

低合金高强度耐磨钢的冲蚀磨损性能研究

研究了3种低合金高强度耐磨钢(NM400、NM500和高碳钢65Mn)淬火后组织、性能和析出物情况,以及在不同角度和压力下的冲蚀磨损性能和磨损机理。结果表明:3种耐磨钢的组织均为马氏体,其中NM400和NM500为板条马氏体组织,而高碳钢65Mn则主要为片状马氏体组织。冲蚀磨损试验表明:在较小的冲蚀角度下,3种耐磨钢的冲蚀磨损性能主要与材料的硬度有关,但是在较大的冲蚀角度下,3种耐磨钢的冲蚀磨损性能除了与硬度有一定关系外,还与材料的塑韧性有较大关系。     

正火处理对破碎铁素体球墨铸铁组织和性能的影响

为了提高球墨铸铁曲轴的强度和韧性,对铸态球铁进行不完全奥氏体化正火处理,在球铁基体内获得了珠光体及分散状的破碎铁索体组织.分析正火保温温度及保温时间对球墨铸铁组织和性能的影响,发现在奥氏体、铁素体和石墨的三相共存区内,随着保温温度的升高、保温时间的延长,正火后球铁基体中珠光体含量增加、铁素体含量下降,试样的强度、硬度呈上升趋势,韧性塑性有一定的下降.在860～870℃下保温1.5 h的曲轴,具有最佳的综合力学性能.     

淬火温度对冷轧辊用MC3钢组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和HT-1000高温摩擦磨损试验机等研究了不同淬火温度对冷轧辊用MC3钢组织、硬度和摩擦性能的影响.结果 表明:淬火后,冷轧辊用MC3钢基体组织由铁素体向隐针状马氏体转变,同时碳化物溶解并伴随有残留奥氏体的生成,当淬火温度超过920℃时,马氏体组织严重粗化,残留奥氏体体...     

搅拌摩擦加工对汽车用2A50铝合金组织和耐磨性能的影响

对汽车用2A50铝合金试样进行搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,FSP)处理,分析其耐磨损性能和显微组织。结果表明,2A50铝合金经过FSP处理后,晶粒得到明显细化,耐磨损性能显著提高。当搅拌头旋转速度从600r/min逐步增大到1 800 r/min时,合金的晶粒先细化后粗化,耐磨损性能先提高后下降。与未进行FSP处理的相比,采用1 200 r/min旋转速度进行FSP处理后,2A50铝合金试样的磨损体积减小了32. 7%,耐磨损性能显著提高。     

等温淬火处理对奥贝球铁冲刷磨损性能的影响

通过对普通球铁进行等温淬火处理、冲刷磨损实验和力学性能测试,研究了等温淬火处理对球墨铸铁抗冲刷磨损性能的影响.结果表明,材料经热处理后,硬度值得到提高;经过冲刷磨损后的试样,抵抗冲刷的能力提高.主要是因为基体硬度的提高,有助于减少石墨组织脱落.     

Mn和Ce对Fe-Ni-Mn-C-Si-Ce系合金组织和性能的影响

采用熔炼法制备出新型高耐磨的Fe-20Ni-xMn-3.5C-2.5Si系固体自润滑材料,研究稀土元素Ce对Fe-20Ni-xMn-3.5C-2.5Si系合金中石墨的球化作用及Mn含量对力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着Mn含量的增加,合金凝固组织中奥氏体的硬度逐渐增大,特别是Fe-20Ni-xMn-3.5C-2.5Si-0.75Ce系合金在摩擦过程中的表面硬度大幅度提高,呈现出高锰钢特有的表面加工硬化性质,通过TEM可以观察到磨损表面生成孪晶型马氏体;添加0.75%（质量分数）的稀土Ce可以使结晶的石墨球化,使抗拉强度和抗弯强度大幅度提高,大约比未经球化处理的提高3～5.8倍;稀土Ce的加入可以促进Fe1.1Mn3.9C2型碳化物的生成,使材料的耐磨性进一步提高,其中Fe-20Ni-16Mn-3.5C-2.5Si-0.75Ce合金的磨损率最低,大约是QT500球墨铸铁的1/13。     

激光功率对铁基合金熔覆层组织及性能的影响

选取5种不同的激光功率(1000、1200、1400、1600和1800 W)在Q235碳素钢表面制备铁基合金熔覆层,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机等研究了熔覆层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明：熔覆层组织由枝晶内马氏体、枝晶间铁素体与部分残留奥氏体构成。随着激光功率的增加,熔覆层的厚度与稀释率增加,二次枝晶界面逐渐大量溶解,残留奥氏体量不断降低。当激光功率为1200 W时,熔覆层的平均硬度最高,为606.4 HV0.5,是基材硬度的3.6倍,磨损体积与磨损率最小,表现出良好的耐磨性能。熔覆层磨损机制是磨粒磨损与黏着磨损。     

球墨铸铁表面等离子束熔凝硬化区组织和性能分析

研究了球墨铸铁表面等离子束熔凝硬化区的组织和性能。结果表明:工作电流达50 A时可实现球墨铸铁表面的微熔硬化处理;工作电流增大,熔凝层和硬化层的深度、宽度增加,硬度值降低;熔凝硬化后,熔凝区石墨相消失,组织为细小的变态莱氏体+残余奥氏体,相变硬化区的组织为隐针马氏体+残余奥氏体+球状石墨+铁素体;过渡区出现包围石墨球的双壳组织,对提高耐磨性有利;沿硬化层深度方向显微硬度先降后升,达到最高值后又缓慢下降。     

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。     

淬火温度对GCr15轴承钢摆线轮组织和摩擦磨损性能的影响

对GCr15轴承钢摆线轮在不同温度淬火及低温回火后的组织、物相和硬度进行分析,通过摩擦磨损试验机和激光共聚焦显微镜对其摩擦磨损性能进行测试和表征。结果表明：经不同温度淬火及低温回火后,试样的组织主要由马氏体、碳化物和残留奥氏体组成。随着淬火温度的升高,试样中碳化物的平均尺寸和体积分数逐渐减小,马氏体含量也逐渐减少,而残留奥氏体含量逐渐升高,硬度先升高后降低;试样的摩擦系数与磨损率随淬火温度的升高先减小后增大,磨损机制主要为磨粒磨损,当淬火温度为840℃时,试样的磨损最轻微,耐磨性能最佳。