腐蚀料浆环境下单相与双相合金衬板钢冲击磨损性能对比

利用MLDF-10冲击腐蚀磨损试验机研究了单相马氏体的Cr-Ni-Mo系合金衬板钢和马氏体 珠光体双相Cr-Ni-Mo系合金衬板钢在腐蚀环境下的冲击磨损性能.结果表明,在3.0 J冲击功作用下,pH值为2.5,矿石颗粒莫氏硬度为9,颗粒尺寸为1.7～3.5 mm的铁矿石矿浆中,单相合金衬板钢较双相合金衬板钢耐冲击磨损性能更好.在腐蚀环境下单相Cr-Ni-Mo合金衬板钢的冲击磨损机制初期为浅层疲劳剥落和腐蚀,长时间磨损后则以块状剥落为主;而双相Cr-Ni-Mo合金衬板钢的冲击磨损机制初期为块状剥落和腐蚀,长时间磨损后则以深层的块状剥落为主.     

耐磨钢中Ti的析出行为及其对冲击磨损性能的影响

研究了不同Ti含量(0.03 mass%和0.15 mass%)的耐磨钢中Ti的析出行为及其对冲击磨损性能的影响。结果表明：低Ti含量钢中的大尺寸析出相占比明显低于高Ti含量钢；亚微米级/微米级(Ti, Mo)N析出相在温度较高的液相或者液/固两相区析出，多呈尖锐棱角的不规则多边形或矩形；纳米级(Ti, Mo)(C,N)析出相在温度较低的固相区析出，多为细小的近球状。低Ti含量钢的冲击磨损性能优于高Ti含量钢，亚微米级/微米级(Ti, Mo)N析出相使材料断裂的临界应变能降低，基体和析出相分离所需的应力下降，容易产生微裂纹，导致在冲击磨损过程产生大量犁削；纳米级(Ti, Mo)(C,N)析出相使基体的应变能低于裂纹扩展所需要的界面能，能够阻止在冲击磨损过程中产生的切削，使得耐磨性增加。     

回火温度对NM500耐磨钢组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和材料表面综合性能测试仪等研究了回火温度对NM500低合金高强度耐磨钢的显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明,NM500钢经淬火+回火处理后得到典型的回火马氏体组织,回火温度的升高使得固溶在马氏体板条中的过饱和碳原子逐渐析出,而碳化物聚集长大导致钢的硬度和低温冲击性能明显下降。NM500钢在200 ℃回火后的硬度和-20 ℃低温冲击吸收能量分别为513 HBW和44.40 J,耐磨性能最佳。低温回火(200、250 ℃)时少量细小弥散的过饱和碳原子析出改善了钢的耐磨性,300 ℃及以上回火时聚集粗化的短棒状渗碳体会降低基体的硬度,导致钢的耐磨性不断降低,磨损机制由磨粒磨损向粘着磨损转变。     

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。     

碳含量对低合金耐磨钢组织及耐磨性的影响

研究了碳含量分别为0.31%、0.38%和0.50%的低合金耐磨铸钢热处理后的组织、强韧性及不同磨损条件下的磨损性能。结果表明,试验钢经950℃淬火及250℃回火,显微组织均以板条马氏体为主,随含碳量的增加,组织有所粗化,并且有片状马氏体出现。试验钢的硬度随碳含量的增加而增加,但韧性下降。磨损试验结果表明,冲击磨料磨损条件下,主要表现为凿削磨损,碳含量为0.38%的试验钢具有较好的耐磨性;静磨料磨损条件下,主要表现为切削磨损,耐磨性主要受硬度的影响,碳含量为0.50%试验钢具有较好的耐磨性。     

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。     

热处理工艺对疏浚工程用船体钢组织及磨粒磨损性能的影响

为了提高疏浚工程船用低碳低合金耐磨钢的耐磨性能,分别采用淬火+200 ℃低温回火、淬火+250 ℃配分、循环热处理3种热处理工艺对试验钢进行热处理,并借助扫描电镜与透射电镜分析组织与析出相,磨粒磨损试验机测试磨损质量损失,硬度计测试热处理钢的硬度。结果表明,试验钢淬火+200 ℃回火后得到回火马氏体,基体中有少量碳化物,回火马氏体仍呈板条状;淬火-配分试验钢得到马氏体加较多残留奥氏体;经循环热处理后,试验钢中马氏体板条消失,基体中有颗粒状(Nb,Ti)C析出相。试验钢淬火-回火后硬度为39.5 HRC,淬火-配分试验钢硬度为40.5 HRC,循环热处理试验钢硬度30.8 HRC。试验钢耐磨性与硬度成正比,试验钢经循环热处理后,磨损量最大,耐磨性能最差,淬火-回火试验钢次之,淬火-配分钢耐磨性能最好。3组试验钢磨粒磨损后试样表面均出现大量犁沟,磨损机制主要是塑性变形。     

高速制动盘用CrNiMoV热强钢高温摩擦磨损行为

研究了高速制动盘用CrNiMoV热强钢的组织性能及其在200~500℃高温条件下的摩擦学行为,并探讨其磨损机理。研究结果表明:900℃淬火和600℃回火处理后CrNiMoV钢的部分回火索氏体具有马氏体板条位向,且有球形M_(23)C_6型碳化物和短棒状M_7C_3型碳化物弥散析出,500℃时其抗拉强度(σ_b)、屈服强度(σ_s)分别达到常温条件时的64.6%和64.2%,断面收缩率和断后伸长率分别降低5.2%和16.9%。200℃和500℃条件下CrNiMoV钢的摩擦因数随磨损时间呈增大趋势,300℃和400℃条件下摩擦因数随磨损时间呈下降趋势。试样磨损率随摩擦温度先下降后上升,400℃达到最低0.6×10~(-5)mm~3·N~(-1)·m~(-1),300~500℃时发生轻微氧化磨损。200℃和300℃条件下磨损机理为磨粒磨损和氧化磨损,400℃和500℃时主要发生粘着磨损。     

激光熔凝处理20CrNi钢轧辊的组织及性能

采用5kW连续CO2激光器对20CrNi钢进行激光熔凝处理.并对显微组织、硬度、抗回火性及耐磨性进行分析.结果表明,激光熔凝区和相变硬化区生成马氏体组织,熔凝区硬度明显提高.20CrNi钢经激光熔凝处理后,由于细晶强化及合金元素的同溶强化作用,抗回火性明显提高.20CrNi钢的磨损机制是疲劳剥落及犁削,激光熔凝处理后耐磨性显著提高,磨损表面平整,磨痕较浅.     

进口装载机斗齿磨损失效分析

本文调查了进口装载机斗齿的磨损失效过程。与高锰钢材料做了对比认为,进口斗齿为马氏体—贝氏体钢,具有良好的硬度和韧性配合。在高应力冲击磨损工况下,马氏体—贝氏体钢没有出现明显的加工硬化,磨损过程主要表现为切削和冲击疲劳坑;高锰钢则主要表现为犁削和大块的脆化剥落。文章最后指出,作为斗齿材料,马氏体—贝氏体钢较高锰钢具有优越的使用性能。     

回火温度对ZG35Cr2NiMoVTi钢组织性能的影响

研究了回火温度对ZG35Cr2NiMoVTi钢显微组织、硬度、冲击韧性及抗冲击磨料磨损性的影响。结果表明,ZG35Cr2NiMoVTi钢淬火后组织为板条状马氏体和少量残留奥氏体;提高回火温度,可依次得到回火马氏体、回火贝氏体与屈氏体、回火索氏体、回火珠光体;随回火温度提高,ZG35Cr2NiMoVTi钢硬度下降,V型缺口冲击吸收能量先增加,但在400℃时明显下降,随后又随回火温度提高而显著增加,600℃回火时,冲击吸收能量最大,为45 J;随回火温度升高,ZG35Cr2NiMoVTi钢耐磨性逐渐下降,200℃时耐磨性较好,主要磨损机制为疲劳剥落磨损和切削磨损;而600℃回火时的耐磨性最差,主要磨损机制为塑变推碾犁沟与切削磨损。     

TiC颗粒增强低合金铁素体钢的耐磨性能

通过与传统低合金铁素体钢做对比,研究了原位合成方法制备的1.0vol%TiC颗粒增强型铁素体耐磨钢的磨粒磨损性能。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对试验钢的显微组织形貌和析出相粒子分布进行了分析,并对试验钢的硬度、强度、韧塑性和磨粒磨损性能进行测试。试验结果表明: 经过轧制后的TiC粒子在试验钢中分布均匀,其中纳米TiC粒子产生明显的沉淀强化作用,提高了基体的强度和硬度,并保证了良好的弯曲性能。粒径1～5 μm的TiC颗粒有效阻碍了磨粒对基体的犁削作用,提高了基体抵抗磨粒磨损的能力,TiC增强后的铁素体试验钢磨损量仅为未增强铁素体钢的60%,与未增强铁素体钢淬火+低温回火处理后的耐磨性相当。TiC颗粒增强铁素体钢的磨粒磨损机制既包括犁皱塑性变形机制又包括显微切削机制,钢的耐磨性提高为纳米、微米TiC粒子共同作用的结果。     

Nb微合金化对Cr-Ni-Mo-V系高强钢组织及力学性能的影响

对含Nb与不含Nb的Cr-Ni-Mo-V系高强钢进行880℃×1 h淬火+300℃×3 h回火处理,并采用SEM、EBSD、TEM和物理化学相分析等技术分别对其微观组织和析出相进行观察分析。结果表明,添加了0.035%Nb的试验钢组织得到细化,马氏体板条块尺寸从3.1μm下降至2.9μm,且Nb的添加使得MC型析出相的含量增加,析出相尺寸分布得到优化,尺寸在18～200 nm的析出相含量明显增加。由于析出相含量的增加,固溶C含量有所下降,加之含Nb试验钢中的原始C含量稍低,导致含Nb钢的强度稍有下降,但仍达到2000 MPa水平。而马氏体组织的细化及析出相尺寸分布的优化使含Nb试验钢韧性明显提升,室温和-40℃低温冲击吸收能量(KU₂)均提高至44 J。     

合金化奥氏体中锰钢的研发与耐磨性能

为了提高高锰钢抗高冲击和强凿削磨损能力,在高锰钢的基础上,适当降低碳、锰含量,并加入适量的铬、钼、稀土等元素,研发了奥氏体合金化Mn8钢.常规Mn13钢作为对比试样进行了动载磨料磨损试验及磨损后磨面硬度和磨损质量损失分析,利用X射线衍射仪、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等材料测试技术分析了Mn8钢冲击磨损后磨面的相成分、组织形貌和微区成分组成.试验结果表明,Mn8钢奥氏体组织均匀,晶粒较细,碳化物以网状和短链状弥散分布在晶内,其力学性能优于Mn13钢,Mn8钢中添加了适量的铬和钼元素,阻碍了粒状碳化物的聚集,提高了材料的韧性,Mn8钢的耐磨性和硬度随着冲击磨损功的增大而增强.     

工程机械用ZGMn13Cr2高锰钢热处理工艺研究

对ZGMn13Cr2高锰钢进行1050℃×1 h水韧处理后,再进行(380～620℃)×1 h时效处理试验。通过OM、SEM、冲击试验、硬度测试和摩擦磨损试验等手段与方法,研究了不同温度时效处理对ZGMn13Cr2高锰钢组织及性能的影响。结果表明:在380～620℃时效,随着时效温度的升高,ZGMn13Cr2钢组织中的析出碳化物越来越多。540℃时效,试样组织中碳化物呈颗粒状,分布均匀。620℃时效,试样组织中碳化物大量析出并聚集长大。与仅进行水韧处理的ZGMn13Cr2钢试样相比,时效处理ZGMn13Cr2钢的硬度与耐磨性有所提高,韧性有所下降。经过1050℃×1 h水韧+540℃×1 h时效的ZGMn13Cr2钢的耐磨性最佳,其失重为28.3 mg,硬度和冲击功分别达到374 HB和84 J。     

45#钢表面激光合金化NiCr-Al2O3涂层的组织及耐磨性能研究

目的提高平模制粒机中平模的耐磨性能。方法采用激光合金化技术在45#钢表面制备不同比例混合的NiCr-Al_2O_3合金化层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及附带的能谱仪(EDS)分析了合金化层的物相组成和显微组织,用FM-700自动显微硬度仪测量合金化层的硬度变化规律,用屏显式磨损试验机研究测试了合金化层的耐磨性能。结果合金化层主要由马氏体组成,且弥散分布着不同数量的未熔Al_2O_3颗粒,热影响区由马氏体和残余奥氏体组成。激光合金化层的主要物相为奥氏体和马氏体,Al_2O_3含量越多,马氏体相越多,而奥氏体相越少。合金化层的厚度约为0.9 mm,表面硬度大约是基材的2.4倍,表面耐磨性是基材的6倍以上。在一定范围内,合金化层中Al_2O_3颗粒的含量越高,平均显微硬度越大且更加均匀,耐磨性越好。热影响区的硬度变化均匀,起到了很好的过渡作用。磨损机理主要是犁削磨损,Al_2O_3颗粒的存在可以减少磨粒对基体的犁削作用。结论在45#钢表面激光合金化NiCr-Al_2O_3混合涂层可以有效提高基体表面的硬度和耐磨性,Al_2O_3颗粒含量达30%时可以获得高硬度、高耐磨性且均匀的合金化层。     

两种高强高韧性马氏体钢的耐磨性能

利用扫描电镜和电子背散射衍射技术对Cr Ni Mo、Mo Ti B高强高韧性马氏体钢冲击磨损试验后的耐磨性能进行研究。结果表明:在1.5 J的冲击作用下,随着冲击时间的增长Cr Ni Mo钢耐磨性比Mo Ti B钢的要差,在2.5 J冲击作用下,随着冲击时间的增加,Cr Ni Mo钢耐磨性比Mo Ti B钢的要好,其原因是小角度晶界密度的提高有助于提高钢的耐磨性能。在3.5 J冲击作用下,Cr Ni Mo钢耐磨性随冲击时间延长呈现先降低后增加的趋势,但一直高于Mo Ti B钢的耐磨性;其中,Cr Ni Mo钢中马氏体组织逐步分解成为铁素体基体以及大量的尺寸约500 nm的硬质碳化物,这些碳化物在基体组织中起到支撑作用,减少基体与磨料之间的接触,从而提高了材料的耐磨性能。     

Mo含量对Cr12MoV钢表面CrMoN涂层磨损性能的影响

采用非平衡闭合场磁控溅射方法在Cr12MoV冷作模具钢表面制备不同Mo含量的CrMoN涂层,通过XRD、SEM、显微硬度和磨损试验分析涂层的相结构、表面性能和耐磨性.实验结果表明,CrMoN涂层均呈面心立方结构,无明显的柱状晶,其厚度随Mo含量的增加而增厚.CrMoN涂层显著提高了Cr12MoV钢的表面硬度和耐磨性,尤其是中等Mo含量(20.72%Mo)的涂层.经18h冲击磨损后,该涂层的磨损速率(5.3×10-5mm3/h)明显低于未表面处理试样(1.0×10-3mm3/h),微区逐层剥落的疲劳磨损为主要磨损机制.然而,低Mo含量涂层磨损速率略高于未表面处理试样,磨损机制从疲劳磨损转变为三体磨粒磨损.     

深冷处理对18Cr2Ni2MoNbA钢耐磨性的影响

使用正交试验对18Cr2Ni2MoNbA钢渗碳钢深冷处理工艺参数进行筛选优化,分析深冷处理时间、低温回火温度和时间对试样耐磨性的影响,并对试样磨痕形貌、显微组织、残留奥氏体以及显微硬度进行分析。研究表明,18Cr2Ni2MoNbA钢渗碳淬火后的-196 ℃深冷工艺参数对磨损量影响的显著性排序为:深冷处理时间＞低温回火时间＞低温回火温度。深冷处理能够有效增加试样的耐磨性,在深冷温度-196 ℃,深冷处理时间1 h,低温回火温度120 ℃,低温回火时间2 h的工艺下试样磨损量最小,与未深冷时相比减少46.67%,磨损机制变为磨粒磨损与氧化磨损。经过深冷处理后渗碳层的碳化物沿晶界析出,同时有小颗粒碳化物在基体上弥散析出。深冷处理能够降低钢的残留奥氏体含量,增加马氏体含量,使表层渗碳层的显微硬度增加,从而改善18Cr2Ni2MoNbA钢的耐磨性。     

低活化马氏体钢激光焊接工艺与性能研究

研究了不同激光焊接工艺下低活化马氏体钢的焊缝形貌、显微硬度、常温拉伸和-40℃冲击性能,并对冲击断口形貌进行了观察。结果表明,当焊接热输入分别为1.2、1.4和1.8 k J·cm~(-1)时,低活化马氏体钢焊接接头均未出现未焊透现象。随着焊接热输入的增加,焊接接头上下表面的焊缝熔宽均呈逐渐增加的趋势。不同焊接热输入下,焊接接头的抗拉强度和屈服强度都明显高于低活化马氏体母材,且断裂位置都在母材处,而断后伸长率与母材相当。焊接热输入为1.4和1.8 k J·cm~(-1)时,焊缝区-40℃冲击功略高于基材,而热影响区-40℃冲击功与母材相当。