论文摘要

本文叙述了热加工及冷加工工具钢(A-ISTH13、D13)的局部表面合金化试验研究。试样表面采用铁钼、铁钒、铁硼粉末进行等离子喷涂涂覆。根据不同的熔化参数、采用了电子束使喷涂层及基体金属熔化。研究了局部熔化层的合金元素的分布、显微组织、及硬度。测定了合金层的回火抗力。当采用不同熔化参数时,在熔化层中可获得不同的合金量。它可用硬度及回火抗力来表征其特性。研究结果,建立了电子束局部合金化层     

35CrMo钢表面扫描电子束铬镍合金化组织和硬度的研究

为改善35CrMo钢的表面性能,采用电子束扫描与等离子热喷涂相结合的方法在其表面进行铬镍合金化处理;探究了强化层组织形貌和硬度的分布规律及电子束扫描工艺参数对强化层显微组织及硬度的影响规律。结果表明:35CrMo钢经合金化处理后,表面由合金化区、热影响区和基体三部分组成,合金化区显微组织为短柱或近似等轴晶粒,热影响区为针状马氏体,基体为珠光体和屈式体。铬镍元素在合金层发生固溶扩散,并析出弥散的Cr_(23)C_6增强相。合金层显微硬度随束流的增大先增大后减小,随移动速度的增大而减小,热影响区硬度随束流增大先增大后减小,随移动速度减小先增大后减小。     

电子束局部扫描对40CrMnSiB钢组织与冲击性能的影响

结合显微组织分析、硬度测试等方法,对不同回火温度下40CrMnSiB钢电子束局部扫描后组织和性能进行研究。结果表明:由于快速的熔化-凝固过程,扫描区内晶粒细化形成淬硬层,其表面硬度比基体材料高出57.3%~65.9%,但脆化倾向明显;40CrMnSiB钢经电子束局部扫描后冲击吸收能量下降,整体抗冲击能力变差;随着回火温度升高,淬硬层与基体的硬度基本不变,但热影响层的硬度降低,同时冲击吸收能量降低幅度也变小,这与高温回火下马氏体结构转化有关,对断面形貌的SEM观察也证实这一结果。     

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.     

纳米Fe-Al粉电子束改性铝合金的组织和性能

利用电子束扫描技术对铝合金ADC12表面进行纳米合金化处理,探讨电子束扫描技术对铝合金组织和性能的影响;通过添加不同比例的纳米Al-Fe混合粉末,分别用扫描电子显微镜(SEM)、EDAX能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等设备对合金层的组织、物相构成、硬度以及摩擦磨损性能进行分析测试,确定合金化纳米混合粉的最佳配比.结果表明:电子束纳米Al-Fe合金化可以提高铝合金材料的硬度、增加耐磨性;随着混合粉中纳米Fe粉含量的增加,合金层中合金硬质强化相逐渐增多,合金化层的硬度和耐磨性也逐渐提高,硬度最高可达800 HV,但组织中会出现裂纹且均匀性不好.当混合粉中纳米Fe粉含量为50％时,合金化层的硬度和耐磨性能较好,其耐热硬度,在675 K时硬度可达到300 ～ 400 HV,其磨损量仅为铝合金基材的1/6.     

45钢表面含钛高速钢渗层的研究

在45钢表面进行W、Mo、Ti离子三元共渗，以形成类似高速钢成分的合金化渗层；对该合金化渗层进行渗碳、淬火、回火处理。结果表明，离子渗金属后，渗层组织为合金铁素体，表面合金元素浓度(质量分数，％)为8W、10Mo、1．8Ti；渗层经渗碳后，显微组织为粒状合金珠光体 不同形状的合金碳化物，合金碳化物的分布与普通高速钢相比更为细小、弥散、均匀；渗碳试样经淬火、回火处理后，渗层显微组织为回火马氏体和均匀细小的粒状碳化物，合金碳化物为M。C(Fe，w，C)、M。C，[(FewMo)7C3]和MC(TiC、r-MoC)，硬度为800～890HV0．1(相当于64～67HRC)，红硬性为760HV0．1左右(相当于63HRC)。     

Cr12MoV钢激光表面处理的组织特征

本文研究了Crl2MoV钢(淬火低温回火态)经激光辐照后的显微组织特征和显微硬度变化。结果表明,该钢经激光辐照后得到四层不同的组织,由表面开始依次命名为:熔化层、过烧层、淬火层、回火层。用热传导理论对这四层组织的成因进行了分析。熔化层、过烧层硬度下降(HV_(0.1)500),最高硬度在淬火层(HV_(0.1)930)。     

强流脉冲电子束W18Cr4V高速钢表面处理

利用solo-强流脉冲电子束(HCPEB)装置对W18Cr4V高速钢进行表面辐照处理.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、EDS能谱仪、超微载荷显微硬度计研究了该钢HCPEB处理后的表面形貌、表层组织结构、元素成分、显微硬度的变化.结果表明,HCPEB辐照处理使该钢表面出现火山口状熔坑、微小孔洞引起的波动起伏形貌,表层组织由回火马氏体变为极细奥氏体,熔化层碳元素含量的提高,增加了奥氏体常温稳定性.由于HCPEB辐照处理高速钢表层温度场及应力场的变化,试样在距表面以下300μm范围内出现显微硬度提高,最高硬度比基体提高约30%.     

合金元素Mn、Cr、V对中碳弹簧钢回火组织及力学性能的影响

在实验室试制了三种不同合金成分的中碳弹簧钢,进行了900℃淬火和300~550℃的回火,分析了不同合金元素对回火后实验钢硬度以及显微组织的影响。结果表明:当回火温度相同时,添加V元素的实验钢硬度均高于不含V元素的实验钢,且析出碳化物更细小,分布更弥散。当回火温度是350~450℃时,高Cr合金化的实验钢较高Mn实验钢有更佳的抗回火软化特性,马氏体板条宽度更细,实验钢硬度更高。当使用组织为回火马氏体组织时,在三组实验钢中,Cr含量高的钢有最佳的综合力学性能。     

无限冷激铸铁表面等离子束合金化强化研究

利用优化的等离子束工艺参数对无限冷激铸铁表面进行合金化强化处理,并经650℃高温回火处理,获得高硬度、耐磨的合金化层组织.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计对等离子束合金化层进行分析,并对摩擦磨损性能进行了分析.试验结果表明,合金化层与基体之间实现了冶金结合,并形成了以莱氏体、马氏体、碳化物为主的显微组织,合金化层的细晶强化和回火弥散析出强化等强化作用,使显微硬度高达1200 HV0.2,合金化加回火处理后的耐磨性相对于基体提高了大约2倍.     

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.     

TiC含量对激光合金化层组织和耐磨性的影响

以亚微米级TiC和WC作为陶瓷硬质相,自制的合金粉末作为粘结相,采用激光表面合金化技术在球墨铸铁表面制备出高硬度、耐磨的合金化层.利用扫描电子显微镜(SEM)、EDAX能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等分析测试手段对不同TiC含量下的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磨损性能测试.结果表明,随着涂料中TiC含量的增加,合金化层中碳化物硬质强化相逐渐增多,合金化层的硬度和耐磨性也逐渐提高.当TiC含量为40%时,合金化层的性能较好,平均显微硬度可达1097 HV0.2,其磨损量仅为基材球墨铸铁的1/9.     

工艺参数对TiAl合金激光表面合金化改性层组织与耐磨性的 …

利用元素氮和元素碳对γ－ＴｉＡｌ合金（简称ＴｉＡｌ合金）进行激光表面合金化处理,分别制得了以ＴｉＮ及ＴｉＣ硬质耐磨相为增强相的快速凝固原位耐磨复合材料表面改性层,改性层与基体间为完全的冶金结合,其显微组织从熔池底部到自由表面具有梯度渐变特征,越接近自由表面,增强相越密集,较系统地研究了激光表面合金化工艺参数对改性层显微组织以及在磨料磨损及滑动磨损条件,增强相越密集。较系统地了激光表面合金化工艺参数     

9310渗碳钢强流脉冲电子束表面钛合金化处理的结构与性能

为进一步提高SAE9310钢表面渗碳层的耐磨性和耐蚀性,采用强流脉冲电子束(HCPEB)技术在不同的能量密度下对SAE9310渗碳钢进行表面钛合金化处理。并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验及电化学试验等研究了钛合金化试样的表面及截面形貌、相组成及性能等。结果表明:强流脉冲电子束辐照后钛以合金元素形式固溶于基体中,重熔层奥氏体含量增加。钛合金化层腐蚀电位由未处理时的-0.577V提高至-0.539V,自腐蚀电流密度降至2×10-7 A/cm2,较未处理试样低1个数量级。合金化处理后样品表面显微硬度与原始样品接近,硬度约为780HV0.25,但干摩擦因数由0.8降至0.15,磨损率降低接近3倍。电子束表面钛合金化处理可以提高9310钢渗碳层的耐磨性和耐蚀性。     

Mg元素对强流脉冲电子束改性后Al-20Si合金表面微观组织及性能的影响

目的通过添加Mg元素改善Al-20Si合金的组织,提升其表面力学性能。方法运用场发射扫描电镜(FESEM)、显微硬度计及多功能材料表面性能试验仪等一系列检测手段,考察Mg元素对强流脉冲电子束改性Al-20Si合金表面效果的影响,及合金表面微观组织和表面力学性能的变化。结果 Mg元素能与硅相形成更细小的Mg_2Si相来细化初生硅相,同时可改善强流脉冲电子束处理后铝硅合金表面产生的微裂纹。材料表面经强流脉冲电子束改性后,所有的衍射峰发生了宽化及偏移。两组合金铝基体的显微硬度随着脉冲数的增加而逐渐递增,Al-20Si合金铝基体的显微硬度由745.5MPa增加到2170.7MPa,Al-20Si-5Mg合金的铝基体显微硬度由1061.3 MPa增加到2403.6 MPa,Mg元素的添加可提高Al-20Si合金的硬度。另外,通过往复摩擦试验发现,Mg元素及强流脉冲电子束都能提高材料的耐磨性。结论 Mg元素能改善强流脉冲电子束处理后Al-20Si合金表面的微观组织,添加Mg元素后,Al-20Si合金表面的力学性能得到提高。     

回火对Cr4Mo4V钢电子束Cr合金化层组织和性能的影响

研究了Cr4Mo4V钢电子束Cr合金化层结构随回火温度及时间变化的演化规律。采用XRD和TEM研究了Cr合金化层在回火过程中的物相变化,采用纳米硬度计和电化学工作站分别测试了Cr合金化层硬度和耐蚀性随回火温度的变化。结果表明,回火过程中纳米级碳化物从合金化层中析出,使合金化层硬度增加,随着回火时间和温度的增加,碳化物发生长大,硬度随之降低。碳化物的析出会导致基体Cr元素的下降,耐蚀性降低,但仍优于原始Cr4Mo4V钢。     

铝硅合金表面激光Cr／WC梯度层组织及抗微动磨损性能研究

利用5kWCO2激光器对铸造铝硅合金表面进行两次激光辐照,先后将不同成分的预置合金粉末和基体材料一起熔化后迅速凝固,在其表面获得Cr/WC激光表面梯度层,并对它们的显微组织进行分析,发现在表面梯度层中存在大量的Al/Cr化合物Al9Cr4。在激光表面梯度层中自表及里显微硬度基本呈连续变化趋势,而单次激光表面合金化层与基体之间的显微硬度值有一突变,在基体和激光表面改性层的微动磨损试验中发现,激光改性后的表面抗微动磨损的能力增强,磨损机制不同于铝硅合金基体,而表现出较好的抗粘着损伤性能。     

回火处理对C-Cr和C-Cr-V堆焊合金层硬度的影响

研究了回火处理对C-Cr及C-Cr-V堆焊层硬度的影响,对自制的4种不同合金配比的焊条进行堆焊试验,并对部分试样进行高温回火处理。通过分析试样的组织、合金元素含量及硬度得出结论:回火处理可以明显提高以Cr为主要添加元素的堆焊合金的硬度,而对以V为主要添加元素的堆焊合金的硬度几乎没有影响。     

ZM5镁合金表面高能微弧火花沉积S331铝合金研究

为提高ZM5镁合金的耐蚀性,采用微弧火花合金化技术进行了合金化,并用Al-Mg系的S331合金在ZM5上进行了S331铝合金沉积试验,合金化层的显微硬度(HV)从基材的85提高到250.采用金相显微镜和扫描电镜对合金化层的显微结构及元素的分布进行了分析,对合金化层的阳极动电位极化曲线也进行了测试.结果表明,合金化层的组织得到了细化,其Al、Mn元素含量高于基材中的含量,合金化层的自腐蚀电位和腐蚀电流密度均得到显著降低,合金化层的耐蚀性得到提高.