45钢电子束扫描表面W合金化组织和硬度

电子束扫描表面合金化技术可以改善钢铁材料的组织及性能. 采用等离子热喷涂技术和电子束扫描技术对45钢表面进行熔覆合金化处理. 研究电子束扫描对强化层组织和硬度的影响,探讨了电子束功率、扫描速度对强化层组织和硬度的影响规律. 结果表明,45钢经表面合金化处理后,其表面可分为合金化区、热影响区和基体区. 合金化区的显微组织为针状马氏体和碳化钨颗粒,硬度为1 250 HV,是基体硬度的5倍. 热影响区的组织为针状马氏体和铁素体,硬度为860 HV,是基体的3倍. 基体区的组织为珠光体和铁素体. 电子束工艺参数对强化层组织和硬度有较大影响,强化层厚度随电子束功率的增加而增大,随着扫描速度的增加而减小.     

45钢表面电子束微熔抛光的性能和组织分析

为显著改善45钢表面粗糙度及其综合力学性能. 文中采用电子束微熔抛光技术,对45钢表面进行电子束微熔抛光处理. 研究电子束抛光对表面粗糙度、改性层组织和硬度的影响,探讨了电子束扫描电流、扫描速度对表面粗糙度、改性层组织的影响规律. 结果表明,45钢经表面抛光处理后,表面粗糙度值由2.091 μm降到0.738 μm,降幅为64.7%;其表面改性层可分为抛光层区、热影响区和基体区;抛光层区的显微组织为针状马氏体,硬度为950 ~ 913 HV;热影响区的组织为针状马氏体和铁素体,硬度为855 ~ 280 HV;基体区的组织为珠光体和铁素体,硬度为244 ~ 204 HV. 电子束工艺参数对抛光后的表面粗糙度值影响显著,在满足抛光效果的条件下,改性层的厚度随电子束扫描电流的增加而增大,随扫描速度的增加而减小.     

电子束扫描对熔化区显微组织及性能的影响

为提高H13模具钢的使用寿命,采用热喷涂技术在H13钢表面制备Ni60A合金层,利用电子束扫描的方法处理表面合金层。研究电子束扫描处理对H13钢表面合金层及基体熔化区组织和性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和磨损试验机对H13钢电子束表面合金层及基体熔化区的显微组织、成分、硬度和耐磨性进行分析测试。结果表明：经电子束扫描后,Ni60A合金层与H13钢基体完全熔合在一起,形成冶金结合,扫描处的组织形态可以分为4个区域：即熔化区、过渡区、热影响区和基体。合金层组织由层片状组织转变为短小的枝晶和柱状晶,H13钢基体熔化区的组织可分为： 熔池上部的等轴晶区、熔池中部的柱状晶区和熔池底部的枝晶区。合金层的显微硬度值为340~380 HV0.1,比未处理前Ni60A合金层的硬度有所提高,磨损形式主要为磨粒磨损和断续的较浅的犁沟磨损,在整个磨损试验过程中磨损失重很小,耐磨性得到提高。     

45钢激光表面铬合金化的制备工艺

为提高注塑机螺杆性能,在45钢表面预置0.15 mm的铬合金化粉末,采用激光合金化方法在基体表面制备铬合金化层,利用正交试验法优化激光铬合金化工艺参数并对最佳参数下的合金化层性能和组织进行检测。结果表明:随着激光功率的增加,铬合金化层的硬度先增大后减小;随着激光扫描速度的增加,铬合金化层的硬度逐渐降低;随着激光搭接率的增大,铬合金化层的硬度先增大后减小;预涂层厚度为0.15 mm的铬合金化层最佳激光合金化工艺参数为:激光功率为3.1 k W,激光扫描速度为800 mm·min~(-1),激光搭接率为30%。经该工艺处理后的铬合金化层厚度约为1.2 mm,其中铬合金化区厚度约为0.8 mm,平均硬度大约为583.6 HV0.1,组织为Fe-Cr、Cr_xFe_y等固溶体,热影响区厚度约为0.4 mm,硬度从572 HV0.1到230 HV0.1呈梯度分布,组织为针状马氏体和少量残留奥氏体。     

工艺参数对60CrMnMo钢表面激光陶瓷合金化涂层组织与硬度的影响

采用CO2激光器在60CrMnMo钢表面进行激光陶瓷合金化,保持激光功率、搭接率不变,研究了扫描速度和预涂层厚度对合金化层的组织与硬度的影响.利用OM、SEM、显微硬度计对激光合金化层的组织和横截面显微硬度分布进行研究.结果表明,激光合金化层与基体形成了冶金结合,随扫描速度的增加,合金化层厚度减小,合金化层硬度先提高后降低.随预涂层厚度的增加,合金化层硬度也提高.当激光功率为4000W,搭接率为30％～40％,光斑尺寸为3～3.5 mm,预涂层厚度为30～35 μm,扫描速度为2.0 m/min时,合金化层的平均显微硬度最高为1101HV0.2,是基体材料(250 HV)的4.4倍左右.     

多道电子束扫描搭接率对40Cr钢组织与性能的影响

对40Cr钢在不同搭接率下进行多道电子束扫描表面改性处理,并对其显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,经多道电子束扫描表面改性处理,40Cr钢表面搭接区因回火生成回火马氏体及回火索氏体;重熔层中马氏体组织随着搭接率的增大而变得粗大。搭接率为0%时,电子束处理区域的平均显微硬度为627.4 HV0.2;搭接率增大,搭接区域表面显微硬度下降。当搭接率为25%时,试样表面光滑平整,粗糙度为1.083 μm;表面粗糙度随着搭接率的增大先减小后增大;40Cr钢耐磨性较电子束扫描处理前有明显改善。耐磨性随着搭接率的增大先增大后减小。     

模具钢的局部合金化

对热作和冷作模具钢(AISIH13和D3)的表面进行了局部合金化处理的试验。在试样表面用等离子喷镀钼钢、钒钢及硼钢粉末。由电子束按照不同的参数熔化喷镀层及基体。测定了局部熔化层中的合金元素的分布、显微组织、相及硬度。也测量了局部合金化层的回火抗力。采用不同的熔化参数, 熔化层中合金元素的含量也不同。合金化层的特点在于硬度和回火抗力。建立了电子束局部合金化层的合金元素含量、显微组织、相及机械性能之间的关系。     

消失模铸铁件表面渗Cr工艺研究

在泡沫模表面涂覆富铬涂层，利用液态铸铁浇铸时的高温和液态铁水的作用，使涂层被烧结成合金层，同时，涂层中的铬渗入铸铁基体组织中，形成渗铬层。该工艺可以使铬渗入到铸铁基体中达100μm以上，合金化层与基体具有良好的冶金结合。由外向内，表层显微组织依次为烧结层、合金化层和基体层。烧结层是熔解了一定量合金元素的铁素体，合金化层为珠光体，基体层是珠光体＋片状石墨。沿着试样深度方向，显微硬度变化逐渐升高后再缓慢下降．显微硬度变化在250-350HV之间。     

40Cr激光熔凝硬化组织形态及硬度研究

利用CO2轴流激光加工机对40Cr钢表面进行激光熔凝硬化处理.利用扫描电子显微镜、金相显微镜和显微硬度计研究了不同工艺下熔凝硬化层及基体的显微组织和硬度分布特征.实验表明:熔凝硬化层由熔化区、相变硬化区和热影响区组成;由表及里组织分别为极细隐晶马氏体 少量残余奥氏体、隐晶马氏体 碳化物 残余奥氏体、马氏体 回火屈氏体 铁素体.硬化层最高硬度约是基体的3倍;随着扫描速度的增加表层硬度先增加后减小,当扫描速度为2.5 m/min时,表层硬度最大,为1097.9 HK.     

扫描速度对中锰铁基合金激光熔覆层组织和性能的影响

利用激光熔覆技术在42CrMo钢表面制备了中锰铁基合金熔覆层。采用OM、SEM、XRD、显微硬度仪及SRV4摩擦磨损试验机对不同扫描速度下熔覆层的组织及性能进行了研究。结果表明:熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆层均由熔覆区、热影响区和基体三部分组成,其组织由下至上依次为平面晶、树枝晶和胞状晶,且随扫描速度的增大,组织细化。熔覆层组织由马氏体和奥氏体组成,且随着扫描速度的增大,马氏体含量略有增加。熔覆层的显微硬度随着扫描速度的增加呈减小的趋势,在5 mm/s时硬度达到最大的739 HV0.1。熔覆层的耐磨性好于基体,但随扫描速度的增大而变差,5 mm/s时耐磨性最好,相对磨损性是基体的2.57倍。     

微束等离子弧熔凝处理15CrMo钢的组织和性能

利用微束等离子弧对15CrMo钢表面进行熔凝处理,研究了熔凝后各区域的组织和性能.采用光学显微镜、显微硬度仪、磨损试验机、电化学腐蚀试验等方法对各区域进行了测试分析.结果表明,经微束等离子弧熔凝处理后试样剖面由熔凝区、热影响区和基体三部分组成.15CrMo基体组织为铁素体和珠光体组织,熔凝区组织为马氏体组织,热影响区晶粒大小不一,组织不均匀.熔凝区和热影响区的显微硬度和耐磨性明显高于基体,其显微硬度值约为基体的2倍.电化学试验表明经微束等离子弧表面熔凝处理后可提高试样表面的抗腐蚀性能.     

30CrMnSi镀镍后激光表面合金化

为研究不同激光工艺参数对合金化层组织和硬度的影响,对镀镍后的30CrMnSi钢表面进行单道扫描,获得了金相组织和显微硬度较基体理想的合金化层.研究结果表明:激光合金化层晶粒显著细化,平均硬度明显高于基体硬度.影响激光合金化效果的主要因素是激光功率和扫描速度.本试验条件下的最优工艺参数为:激光功率600W,扫描速度5mm/s,保护气体流量20L/min.此时,合金化层金相组织细小均匀致密,平均硬度达590HV,约是基体硬度的2.6倍.     

9CrSi钢表面激光合金化的组织与性能

以亚微米级WC/Co金属陶瓷复合材料为涂层材料,采用激光合金化技术在9CrSi表面制备出硬度高、耐磨的合金化层.利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)等分析测试手段对激光合金化层的显微组织和物相构成进行了分析,并对合金化层进行了硬度和摩擦性能测试.结果表明,激光合金化层与基材形成了良好的冶金结合.激光合金化层可分为合金化区,热影响区和基体区三部分.其中合金化区组织为基体马氏体上分布着网状枝晶碳化物,网状枝晶间弥散分布着碳化物小颗粒,热影响区组织由马氏体及残留奥氏体组成,基体区组织无明显变化.合金化层的显微硬度达到900 HV0.2,干摩擦条件下材料磨损量是基材9CrSi的1/9,合金化涂层的耐磨性得到显著的提高.     

45钢激光WC合金化组织与性能的研究

在45钢表面进行了碳化钨(WC)激光合金化实验,利用金相显微镜、维氏硬度计等设备检测了合金化层的组织和性能.实验表明:激光合金化层组织致密,晶粒细化,与基体呈冶金结合.其中,合金化区为含碳量过饱和的奥氏体树枝晶组织,热影响区为板条状淬火马氏体组织.合金化区平均硬度700 HV0.2,相变硬化区平均硬度550 HV0.2,硬度呈梯度过渡.通过与氮化试样的比较,表明激光合金化试样的强化层深度、平均硬度均高于氮化试样.45钢零件经激光合金强化后,使用寿命大大提高.     

45钢激光束扫描数值模拟与组织性能北大核心CSCD

利用有限元软件ANSYS对激光束扫描试样的温度场进行数值模拟,研究其温度分布规律。研究激光束扫描对试样显微组织和性能的影响,探讨激光功率和扫描速度等工艺参数对相变硬化层组织性能的影响。采用光学显微镜分析45钢激光相变硬化区的显微组织,用显微硬度计进行硬度测量。结果表明:45钢经激光束扫描后,硬化层的显微组织为针状或板条状的马氏体,组织更加均匀、细小,试样表面硬度最高可达57.5 HRC,相比调质处理提高约1倍,激光扫描区域组织沿深度方向上成梯度分布规律,从表层往深度方向依次为相变硬化区、过渡区和基体。激光工艺参数对硬化层显微组织和性能有较大的影响,相变硬化层的深度和宽度随着激光功率的增加而增加,随着扫描速度的增加而减小;硬化层的截面硬度随着激光功率和扫描速度的增加呈现先增加后减小的变化规律。     

45钢激光束扫描数值模拟与组织性能

利用有限元软件ANSYS对激光束扫描试样的温度场进行数值模拟,研究其温度分布规律。研究激光束扫描对试样显微组织和性能的影响,探讨激光功率和扫描速度等工艺参数对相变硬化层组织性能的影响。采用光学显微镜分析45钢激光相变硬化区的显微组织,用显微硬度计进行硬度测量。结果表明:45钢经激光束扫描后,硬化层的显微组织为针状或板条状的马氏体,组织更加均匀、细小,试样表面硬度最高可达57.5 HRC,相比调质处理提高约1倍,激光扫描区域组织沿深度方向上成梯度分布规律,从表层往深度方向依次为相变硬化区、过渡区和基体。激光工艺参数对硬化层显微组织和性能有较大的影响,相变硬化层的深度和宽度随着激光功率的增加而增加,随着扫描速度的增加而减小;硬化层的截面硬度随着激光功率和扫描速度的增加呈现先增加后减小的变化规律。     

N80油管激光合金化层的组织及性能研究

在N80油管表面预置Ni-Cr-Ti-B_4C合金粉末.通过激光处理获得与基体完全冶金结合的合金化层.利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、电子探针显微分析仪和显微硬度计对合金化层的组织、相结构及显微硬度进行了测试分析,利用电化学测试系统测试了合金化层的耐蚀性.结果表明,激光合金化区主要由TiC、TiB_2颗粒、α-(Fe,Ni,Cr)同溶体组成;合金化区与基体结合致密、组织细小、合金化元素分布均匀;与基体相比,合金化层硬度比基体提高2～3倍,耐蚀性也得到很大改善.     

45钢表面激光碳合金化层的组织与性能

利用激光合金化技术在45钢表面制备了碳合金化层,借助OM、XRD和显微硬度计等研究了最佳工艺下合金化层的组织和性能,并与利用传统气体渗碳技术制备渗碳层的结果进行了对比。结果表明:影响合金化层硬度的主次顺序为激光功率>搭接率>扫描速度;随着激光功率、扫描速度、搭接率的增大,合金化层的硬度均呈先增后减的趋势;当激光功率为1.5 kW、扫描速度为500 mm/min、搭接率为40%时,合金化层硬度最高,其厚度为600 μm,组织由针状马氏体、碳化物(M₇C₃、Fe₃C)以及少量残留奥氏体组成,平均硬度约为617 HV0.3,热影响区厚度为400 μm,组织为马氏体以及残留奥氏体,平均硬度约为432 HV0.3,基体组织由铁素体和珠光体组成,硬度约为201 HV0.3;与传统气体渗碳工艺相比,激光碳合金化具有组织细小、高效、绿色环保等优势,是未来一个重要的发展方向。     

熔覆电流对FeCoCrNiMn高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 研究等离子熔覆电流对FeCoCrNiMn高熵合金涂层组织与性能的影响。方法 采用等离子堆焊工艺在65Mn钢基体上制备等摩尔比的FeCoCrNiMn高熵合金涂层。通过观察涂层的宏观表面特征来判断等离子熔覆技术制作高熵合金涂层的宏观效果。利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）以及X射线衍射技术（XRD）观察涂层显微组织,并分析涂层的成分和相组成。采用维氏硬度显微测试计测量合金涂层的表面硬度和基体至涂层的层深硬度。结果 等离子熔覆技术制备的合金涂层无裂纹,涂层平均厚度达到2 mm。涂层元素与熔覆粉末元素比例一致,除去部分Fe元素由基体进入涂层之外,涂层依旧为单相FCC固溶体结构,组织形态为枝晶。涂层与基体结合处可以观察到明显的柱状晶区和热影响区（HAZ）。随着电流的增大,枝晶组织逐渐变粗,而FeCoCrNiMn高熵合金涂层的表面硬度逐渐减小,在190 A处,硬度发生突变达到最大值366.3HV,170 A处为最小值258.78HV。沿层深方向,涂层硬度变化不大,热影响区内由上到下,硬度先增大后减小。结论 等离子熔覆技术制备高熵合金涂层有明显的优势,且具有制作大面积表面涂层的潜力,涂层厚度可以达到毫米级。电流大小改变,FCC相组成没有发生改变,而组织结构发生改变,随着电流变大,枝晶组织变粗,涂层硬度逐渐下降。     

光纤激光-渗氮处理对Cr12MoV钢组织和性能的影响

采用IPG的YLS-3000型光纤激光器对Cr12Mo V钢表面进行原位激光-渗氮处理。通过光镜、扫描电镜、X射线衍射及金相显微硬度计,分析研究不同激光处理参数对渗氮层组织及性能的影响。结果表明,在扫描速度和离焦量一定的条件下,Cr12Mo V激光熔凝层深度随激光功率的增加而增大,激光渗氮处理可使材料表面显微硬度提高。Cr12Mo V钢激光渗氮后的组织由熔凝区、热影响区及基体三部分组成。随着激光熔凝速度的增大,熔凝区树枝晶逐渐变得细小。随着激光熔凝功率的增加,熔凝区树枝晶逐渐变得粗大。熔凝层的硬度峰值出现在距材料表面1.0 mm附近,两侧呈对称降低,硬度峰值则随激光功率的增加而增加。