18CrNiMo7-6合金钢表面变质层循环特性

 为了研究18CrNiMo7-6合金钢表面变质层在循环加载作用下的本构特性,对18CrNiMo7-6合金钢进行了渗碳热处理,通过化学腐蚀得到不同表面变质层厚度的圆棒试样,并分别进行单调拉伸试验和循环加载试验分析其力学性能、滞回性能、耗能能力及微观组织的区别。对不同表面变质层厚度18CrNiMo7-6合金钢在循环加载作用下的骨架曲线进行拟合,研究其与单调拉伸作用下的力学性能区别。基于Chaboche循环本构模型标定了不同表面变质层厚度试样在循环加载作用下的循环本构参数,并通过有限元软件ABAQUS进行了仿真验证。结果表明,在单调拉伸作用下,随着表面变质层厚度的增加,试样的硬度、屈服强度及抗拉强度也随之提高。在相同的应变幅值加载下,表面变质层越厚,其响应应力越大,能量耗散系数越低,材料的耗能能力越弱;Ramberg-Osgood方程能够较好地拟合不同表面变质层厚度的试样在循环加载作用下的骨架曲线;18CrNiMo7-6合金钢的主要组成成分为马氏体,随着表面变质层厚度的增加,位错密度增高;18CrNiMo7-6合金钢基体材料在循环加载作用下表现出循环硬化特征,而随着表面变质层厚度的增加,试样逐渐由没有循环软硬化现象到表现出循环软化特征;Chaboche循环本构模型对不同表面变质层厚度的18CrNiMo7-6合金钢均具有较好的适用性,能准确拟合其在循环加载作用下的力学响应。     

S含量对18CrNiMo7-6齿轮钢中夹杂物和疲劳性能的影响

以w[S]为0.002%（低S含量）和0.022%（高S含量）的两种18CrNiMo7-6齿轮钢为研究对象,参照齿轮热处理工艺获得伪渗碳试样,并对其力学性能、显微组织、疲劳性能和夹杂物分布进行了分析表征。结果表明,两种齿轮钢的强度基本相当,而高S含量试验钢具有更好的塑性和低温冲击韧性,并且其疲劳极限、疲劳寿命均优于低S含量试验钢,疲强比由0.445提高到0.479。S含量显著影响钢中的夹杂物分布情况：低S含量试验钢中夹杂物以MnS-Oxide为主,数量较少,同时尺寸更大;而高S含量试验钢夹杂物以CaS-MnS-Oxide复合型夹杂物为主,数量提高1倍以上,但尺寸更为细小。高S含量试验钢采用Ca处理工艺对夹杂物进行改性,夹杂物尺寸明显细化,有利于钢的塑韧性提升,并改善疲劳性能。     

改性聚酯纤维在混凝土中的分散性及对耐久性的影响

制备了不同纤维掺量的改性聚酯纤维混凝土,通过纤维分散的图像处理方法研究五种不同搅拌方式对改性聚酯纤维在混凝土中分散性能的影响,并通过耐久性试验研究改性聚酯纤维混凝土的抗碳化、抗氯盐侵蚀和抗冻性能.结果表明,图像处理方法能够较好地评价改性聚酯纤维混凝土中的纤维分散性,认为“砂石胶材60S+水60S+纤维60S”的搅拌方式得到的纤维分散性最好,与肉眼观察的效果一致.掺加改性聚酯纤维能够提高混凝土的抗压强度,掺量为1.1kg·m^-3时提高强度14%左右,继续增大纤维掺量不能持续提升强度.改性聚酯纤维在混凝土中的密集分布能够削弱CO₂的扩散,降低混凝土的碳化速率12.6%～18.9%,纤维掺量越多,抗碳化能力越好.掺加改性聚酯纤维能够降低混凝土的氯离子扩散系数,提高其抗氯离子侵蚀能力.改性聚酯纤维还能有效减少冻融循环过程中表层材料的剥落,大大改善混凝土的抗冻性.     

18CrNiMo7-6钢晶粒度的研究

通过不同氮含量、原始状态和热处理制度的18CrNiMo7—6钢950℃保温50h晶粒度试验研究表明：锻材经1160℃正火处理。950℃保温时AlN充分析出,抑制晶粒长大作用明显,保温50h晶粒没有异常长大,完全可以满足渗碳齿轮用钢对晶粒度的要求。     

强化喷丸对18CrNiMo7-6钢表面残余应力的影响

本文利用Aichelin多用炉对18CrNiMo7-6钢渗碳淬火;利用KXS-226P型数控喷丸机进行强化喷丸试验;利用Proto-iXRD型X射线应力分析仪对表面残余应力进行测定。结果表明,渗碳淬火试样在层深0.07mm处残余应力最大,其值为-196Mpa;渗碳淬火+强化喷丸试样在层深0.2mm处残余应力最大,其值为-887Mpa;渗碳淬火+强化喷丸处理后M等级3级,硬化层深3.78mm。同时渗碳淬火+强化喷丸后满足技术要求表面硬度58~62HRC,马氏体及残留奥氏体≤4级,碳化物≤3级。强化喷丸明显提高表面残余应力和层深。     

18CrNiMo7-6齿轮钢带状组织控制及其对力学性能的影响

采用金相显微镜研究了正火冷却工艺对18CrNiMo7-6齿轮钢带状组织的影响.采用显微硬度计、SEM、拉伸试验机、冲击试验机以及金相显微镜研究了不同程度带状组织对淬回火后试验钢显微硬度的均匀性、成分偏析程度和力学性能的影响.试验结果表明：在930℃奥氏体化保温后,采用强风冷却方式快速冷却到610℃,再炉冷到400℃,最后空冷至室温,可以将带状组织降低到1.5级.但若采用连续快速冷却的方式,则会导致大量贝氏体组织的生成;不同带状组织试验钢经850℃淬火、180℃回火热处理后,显微硬度极差值在30~35 HB 之间,硬度分布均匀性及力学性能各向异性程度相当.     

18CrNiMo7-6齿轮钢带状组织控制及其对力学性能的影响

采用显微硬度、SEM、拉伸、冲击以及微观组织分析等试验方法研究了热处理工艺对18CrNiMo7-6齿轮钢带状组织的影响,以及不同程度带状组织对淬回火后试验钢显微硬度的均匀性、成分偏析程度和力学性能的影响。试验结果表明:在930℃奥氏体化保温后,采用强风冷却方式快速冷却到610℃后炉冷到400℃空冷的冷却方式可以将带状组织降低到1.0级,但若采用连续快速冷却的方式,则会导致大量贝氏体组织的生成;不同带状组织试验钢经过850℃淬火+180℃回火热处理,显微硬度极差值在30~35HB之间,硬度分布均匀,纵、横向力学性能结果表明试验钢各向异性程度相当。     

正火冷却速度对18CrNiMo7-6齿轮钢组织和硬度的影响

18CrNiM07-6钢(/%:0.17C、0.59Mn、0.24Si、1.56Ni、1.71Cr、0.28Mo)为表面硬化齿轮钢要求正火后钢的组织为铁素体+珠光体和较低的HB硬度值。18CrNiM07-6钢连续冷却后易得到高硬度的贝氏体组织。通过实验室高温箱式电阻炉试验表明,870～900℃1 h-640～660℃4 h炉冷至300℃,空冷,该钢的组织为铁素体+珠光体+贝氏体组织,HB硬度值为340～350;而870～900℃1 h,30℃/h至640～660℃,炉冷至300℃,空冷,该钢的组织为铁素体+珠光体,HB硬度值为190～210:生产试验表明,30 t Φ 180 mm 18CrNiM07-6钢锻材经900℃10 h,≤30℃/h至650℃25 h,30℃/h至500℃空冷,可获得铁素体+珠光体组织。     

60t LF-VD精炼过程18CrNiMo7-6齿轮钢夹杂物的演变

18CrNiMo7-6钢（/%:0.17C,0.57Mn,0.24Si,0.012P,0.003S,1.70Cr,1.49Ni,0.28Mo）的冶金流程为60t EAF-LF-VD-2.1t铸锭。取样分析了EAF铝锭预脱氧,LF铝粒和碳化硅混合脱氧剂扩散脱氧（LF初渣成分/%:57~60CaO,20.5~22.0Al₂O₃,9.9~11.3SiO₂,8.8~10.6MgO,0.7~1.1FeO,0.7~0.9MnO）,VD后和软吹后钢中夹杂物数量、尺寸和组成的变化。结果表明,精炼过程1~10μm夹杂物数量降低16.67%,>10μm夹杂物数量降低50%,≥30μm夹杂物基本去除;精炼过程中生成的夹杂主要为镁铝钙的复合夹杂物和CaS,MgS,MnS等硫化物;成品材中主要为Mg-Al的氧化物夹杂,硫化物以MgS为主,有少量MnS、CaS。应进一步优化冶炼工艺,控制中小型夹杂物的形成。     

70 t EAF-LF-RH冶炼18CrNiMo7-6齿轮钢过程的夹杂物变化

采用全流程取样,利用ASPEX全自动扫描分析法进行检验,对70 t EAF+LF+RH工艺生产的齿轮钢18CrNiMo7-6钢中夹杂物特性的演变规律进行系统的分析和研究,试验结果表明,LF精炼调整成分后,夹杂物数量去除率粒径1～10μm为89%,> 10μm为97%,从LF精炼调整成分后至软吹结束,夹杂物数量去除率粒径1～10μm为54%,> 10μm为66%,>20μm的夹杂物基本清除。夹杂物完成了Al₂O₃→Al₂O₃·MgO→Al₂O₃·CaO的转变。     

表面包覆对化学气相沉积镍粉氧含量与分散性的影响

利用苯并三氮唑(BTA)、六次四甲基铵(HMTA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对化学气相沉积法制备的镍粉进行表面包覆,以降低其氧含量和改善粉末的分散性。研究用BTA作为包覆剂时,其质量分数、pH值、温度等对镍粉氧含量的影响,结果表明在包覆剂溶液中BTA的质量分数为0.5%、温度为30℃、pH=3的条件下包覆后,镍粉氧含量(质量分数)由0.62%降至0.25%,达到同类先进标准(0.3%);利用傅氏转换红外线光谱分析仪对镍粉进行表征发现:镍粉与BTA唑环上不饱和氮原子发生配位作用,形成配合物附着在镍颗粒表面,阻止镍粉氧化,从而降低氧含量。同时,分别用HMTA以及BTA+PVP作为包覆剂对镍粉进行包覆,采用扫描电镜、激光粒度分析、紫外吸光度测定等对包覆后的镍粉分散性进行评价,结果表明:BTA与PVP20000配合使用时,镍粉的分散性明显提高,粉末平均粒度由包覆前的2.28μm减小到1.03μm,透过率由0.492降至0.243。     

钨源对碳化钨分散性及电催化性能的影响

碳化钨具有类铂催化性能、抗一氧化碳中毒和高导电性等特点,如能进一步改善其形貌、降低其尺寸及提高其比表面积,有望取代或部分取代贵金属催化剂.在以碳纳米管为载体,柠檬酸为络合剂的前提下,分别以偏钨酸铵、钨酸钠及仲钨酸铵为钨源,利用水热法制备了钨酸和碳纳米管复合物.采用温度控制程序,在空气气氛中于600℃对该复合物进行煅烧,得到氧化钨中间体,随之在氮气气氛中于950℃通入碳源进行碳化,得到碳化钨,发现以偏钨酸铵为钨源制备的碳化钨分散性最好,尺寸(约100 nm)最小,而以钨酸钠为钨源制备的碳化钨分散性和尺寸(约100~500 nm)次之,以仲钨酸铵为钨源制备的碳化钨分散性最差、尺寸(大于500 nm)最大.碳化钨载铂后的电催化测试结果表明,以偏钨酸铵为钨源制备的碳化钨作为载体担载铂颗粒,在硫酸体系中的峰电流密度(32.59 mA/cm2)优于钨酸钠(11.32 mA/cm2)和仲钨酸铵的(5.13 mA/cm2),在甲醇和硫酸体系中的峰电流密度(106.92 mA/cm2)优于钨酸钠(90.13 mA/cm2)和仲钨酸铵的(72.15 mA/cm2).      

钛白粉铝包膜的结构特性及对水分散性的影响

以偏铝酸钠为铝源,在不同p H值下水解沉淀得到氧化铝水合物;用XRD、SEM表征其晶型和形貌,结合水溶液中各种单体铝存在的优势区分析不同氧化铝水合物产生的水解历程。以偏铝酸钠为改性剂在不同p H值下对钛白粉进行表面包覆,研究改性后钛白粉水分散性和稳定性的变化。结果表明:空白试验在p H=4~5下沉淀得到无定形水合氧化铝,形貌为颗粒粒径为数拾纳米的团聚体;在p H=6~10下沉淀得到勃姆石型水合氧化铝,结构疏松,呈絮状;在p H10下沉淀得到三水铝石,呈片状或棱镜形状。不同p H值下包覆的钛白粉具有不同的表面zeta电位,包覆后钛白粉其等电点均比未包覆钛白粉高。在p H=10的水溶液中,p H=4和5下包覆的钛白粉水分散性和稳定性较差,而在p H=9、10、10.5下包覆的钛白粉其水分散性和稳定性比未包覆的钛白粉提高明显。     

铸锭加热和锻后热处理工艺对18CrNiMo7-6钢Ф540mm棒材带状的影响

试验18CrNiMo7-6重型齿轮钢(/%:0.165C,0.59Mn,0.24Si,0.006S,0.008P,1.56Ni,1.71Cr,0.28Mo,0.034M,0.0129N)的生产流程为60 t UHP EAF-LF-VD-12.5 t铸锭工艺。试验研究了钢锭加热工艺(1 200~1 220℃,7-8 h~13-15 h),锻材完全退火(900℃12 h,≤80℃/h至650℃50 h,空冷)、等温退火(900℃12 h,空冷至650℃50 h,空冷)和正火(900℃12 h,空冷)工艺对Φ540 mm锻材带状组织的影响。结果表明,钢锭1 200~1 220℃7-8 h加热,锻材经完全退火、等温退火或正火处理后其带状级别分别为4.0,3.5和3.0,钢锭经1 200~1 220℃13-15 h加热,锻材经正火处理后其带状级别为2.5,为最佳工艺。     

高铁齿轮用18CrNiMo7-6钢的晶粒度和端淬性能研究

针对首批试制的18CrNiMo7-6高铁齿轮钢坯晶粒度及端淬试验硬度值无法满足技术要求的情况,通过优化材料C、Mn化学成分内控设计,增加Al、N含量,并制定合理的冶炼、模铸、锻造、热处理工艺,成功开发出高铁齿轮18CrNiMo7-6锻坯。结果表明：成分和生产工艺优化后的18CrNiMo7-6高铁齿轮钢坯奥氏体晶粒度评级为7.0级,且无混晶出现;端淬性能从距离淬火端40 mm内硬度值逐渐减小,尤其J20后变化明显,解决了首批试制的高铁齿轮钢端淬性能超标的问题;淬火+低温回火后力学性能指标也满足技术要求,且富余量明显。     

六偏磷酸钠对磁性复合流体分散性及光学玻璃抛光性能的影响

为了提高磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)的抛光性能,通过实验调查无机电解质分散剂六偏磷酸钠(Sodium Hexametaphosphate,SHMP)对MCF颗粒团聚的影响,研究MCF抛光液颗粒分散性与BK7光学玻璃抛光材料去除率和表面粗糙度的变化关系。在MCF中添加不同质量分数的SHMP,测试MCF中颗粒的粒径分布和中值粒径D50的变化,并采用扫描电镜观察MCF中颗粒分散性;利用不同含量SHMP的MCF对BK7光学玻璃进行抛光加工,研究SHMP含量变化对光学玻璃抛光材料去除率和表面粗糙度的影响规律。实验表明,在MCF中添加适量SHMP能够减少抛光液颗粒的团聚,提高MCF抛光液的颗粒分散性,改善BK7光学玻璃的材料去除率和表面质量。当SHMP质量分数为3%时,中值粒径D50达到最小值7.023μm,并且MCF抛光液的分散性最佳,材料去除率达到最大值22.6×10^-4 g/min,表面粗糙度达到最小值15.78 nm。     

钢结构裂纹对疲劳及断裂的影响

阐述了钢结构裂纹对断裂的影响,重点分析了疲劳裂纹的形成、扩展机制及焊接裂纹规律特性,说明了研究裂纹扩展规律的必要性和重要性。从而为实际工程如何提高构件疲劳性能提供参考建议。     

TiO_2纳米管表面改性的Ti-6Al-4V合金的疲劳性能研究

正植入体不仅需要具有生物相容性,保证与人体内腐蚀环境无任何反应,还必须与人体骨骼有较好的整合能力。多种表面改性技术均可使植入物材料克服惰性特性,与活体组织成功结合,提高其与活体组织的骨整合能力。当前许多研究表明,在钛及钛合金表面形成高度有序排列的TiO_2纳米管是最有望促进钛基植入体与活体组织结合的方法。然而,     

120 t BOF-LF-RH-410 mm x530 mm 大方坯连铸 18CrNiMo7-6 钢的工艺实践

采用铁水+废钢-120 t转炉-LF-RH-410 mm×530 mm大方坯连铸-步进式加热炉-750轧机轧制-退火的流程生产规格Φ115～250 mm 18CrNiMo7-6（/%:0.15～0.19C,0.25～0.40Si,0.40～0.60Mn,1.50～1.80Cr,1.40～1.70Ni,0.25～0.35Mo,≤0.020P,≤0.020S,0.020～0.040Al,0.0100-0.0200N）。通过控制出钢预脱氧和合金化,深真空时间≥15 min,软吹氮气,控制中间包钢水过热度,拉速0.48 m/min,全过程Ar气保护,连铸M-EMS和F-EMS,轧制后退火等工艺措施,生产的产品宏观夹杂物检测含量≤20mm/dm³,碳中心偏析指数≤1.10,晶粒度≥7级,钢材各项指标满足协议要求。