激光熔敷Ni+WC+RE合金层的高温性能研究

通过不同成分、不同温度下的高温硬度、高温干摩擦磨损试验，对激光熔敷合金层的一些高温性能进行了研究。结果表明，在相同实验条件下，不同成分熔敷层的高温硬度和高温耐磨性均随温度升高而下降，其中Ni21 20％WC 0．5％CeO2熔敷层的高温性能最好。激光熔敷层的高温磨损机制以粘着磨损为主，兼有磨粒磨损和氧化磨损。     

一种新型热冲压模具钢的高温摩擦磨损性能

将开发的新型热冲压模具钢作为试验钢,常用的热作模具钢H13作为对照钢,采用Bruker UMT-3型高温摩擦磨损设备,同时对试验钢和H13钢分别在400、500、600和700℃进行高温摩擦磨损试验。针对摩擦因数和磨损率两方面的试验结果,从微观角度、磨损机理、化学成分和碳化物类型等方面进行了分析和探讨。研究表明：试验钢的高温摩擦磨损性能优于H13钢,温度是影响热冲压模具钢摩擦磨损性能的重要因素,具体体现在氧化层厚度和基体硬度两方面。试验钢的磨损机制主要以氧化磨损和粘着磨损为主,而H13钢同时存在氧化磨损、粘着磨损和磨粒磨损。     

H13钢表面镀铬工艺及其镀层性能分析

采用自制镀铬药剂,在1060℃×4h完成H13钢表面镀铬工艺过程;并对镀层进行磨损试验、硬度测试、耐腐蚀性试验和抗高温氧化性试验.结果表明,与未镀铬H13钢相比,表面镀铬的H13钢硬度显著提高,耐磨性和抗高温氧化性均得到明显改善,在NaCl溶液中的腐蚀电位大大正移,从而耐腐蚀性显著提高.     

SDAH13钢铝含量和离子氮化工艺优化及高温磨损性能

铝元素对模具钢的离子氮化工艺和性能具有重要影响,适当的铝含量可以改善模具钢渗层质量,显著提高其表面硬度和耐磨性。通过正交试验和单变量试验研究了不同铝含量的SDAH13钢较优的离子氮化工艺及其高温磨损性能。利用OM、SEM、XRD表征了渗氮层的微观组织及物相,应用高温摩擦磨损试验机研究了SDAH13钢离子氮化前后的磨损性能,通过光学轮廓仪测量了磨损量并计算了磨损率,同时通过SEM观察了样品的磨损形貌并且进行了EDS能谱分析。研究结果表明:含铝质量分数为0.76%,氮化温度为540℃,保温时间14 h,炉压为400 Pa时,离子氮化效果较优;随着铝含量的增加,渗氮层厚度会减薄。在500℃条件下进行摩擦磨损实验时,与未氮化试样的磨损率比较,采用较优渗氮工艺进行离子氮化的Al0.76-SDAH13钢的磨损率能降低45%,其耐磨损性得到了显著提高。     

不同表面处理下H13钢的高温摩擦磨损行为

为研究H13钢在抛丸和喷砂处理下高温摩擦磨损行为，利用UMT-3高温摩擦磨损试验机、扫描式电子显微镜、能谱仪和三维共聚焦表面轮廓仪等设备分析了H13钢在不同温度下的摩擦因数、磨面形貌、磨痕成分、磨损体积及磨痕深度。结果表明，抛丸和喷砂处理的H13钢表面硬度和粗糙度均比未处理的高。喷砂处理的试样在磨损前期摩擦因数波动小，更早进入稳定摩擦阶段。620℃时磨损体积由未处理的6×10^-3 mm³降低至喷砂处理的4×10^-3 mm³,最大磨痕深度由40.423μm减小至16.837μm。未处理和抛丸处理的磨损机制分别为磨粒磨损和氧化磨损，喷砂试样中O元素含量大幅度降低，加工硬化效应使抵抗犁削和变形能力增强，磨损机制为氧化磨损和粘着磨损共同作用。经抛丸和喷砂处理的耐磨性能均比未处理要好，且喷砂处理的耐磨性能最佳。     

基于高温磨损的H13热作模具钢磨损规律和模型研究

为研究H13热作模具钢高温硬度和高温条件下磨损因子、摩擦因子的变化规律,通过高温硬度试验、高温高速摩擦磨损试验精细化获得了H13热作模具钢硬度、磨损因子、摩擦因子随温度变化规律,结果表明:随温度升高,硬度逐渐降低,摩擦因子呈先增大后降低的变化趋势,而磨损量和磨损因子呈先平稳升高后迅速下降,当温度大于250℃后呈迅速上升趋势。获得了H13热作模具钢磨损量、磨损因子预测模型,建立了摩擦因子随温度变化的预测模型,获得了磨损量与磨损因子、模具硬度的关联模型,为H13热作模具钢挤压过程的模具磨损精确预测提供了数据支撑。     

贝氏体等温淬火对Dievar热作模具钢高温摩擦磨损性能的影响

利用贝氏体等温淬火工艺在Dievar钢中制备不同体积比例的贝/马复相微观组织,通过对显微组织、宏观/微观硬度、磨面形貌、磨屑和磨损率的分析进一步研究了贝/马复相Dievar热作模具钢的高温摩擦磨损性能并探讨其磨损机制。结果表明,Dievar钢中下贝氏体含量随等温淬火保温时间的延长而增加,其中保温3、5、10 min时下贝氏体体积占比分别为32%、45%、63%。贝/马复相试样相比于传统油淬试样具有更高的回火抗性,不同等温试样硬度值均高于传统油淬试样硬度值。同等磨损条件下,等温淬火Dievar钢相较于常规热处理Dievar钢耐磨性更加优异。在400～600℃高温摩擦磨损试验条件下,Dievar钢表面氧化物为Fe₂O₃和Fe₃O₄。Dievar钢400～500℃高温磨损机制为磨粒-轻微氧化磨损;随着温度升高,氧化物颗粒尺寸变大,磨粒磨损加剧。当温度升至600℃时,常规油淬试样磨损机制为磨粒-氧化磨损,以磨粒磨损为主;而等温淬火试样磨损机制则以氧化磨损为主。     

含铁铜基陶瓷复合材料高温氧化行为与耐磨性研究

在25,250,350和450℃高温摩擦磨损实验条件下,对两种不同铁含量的Cu基摩擦材料进行高温氧化行为及耐磨性研究。结果表明:Fe在Cu基体中的尺寸、分布影响Cu基摩擦材料的高温抗氧化性和耐磨性,随实验温度升高,Cu基摩擦材料试样中Cu氧化产物为Cu2O,Fe从Fe2O3转变为Fe3O4,金属氧化膜厚度逐渐增加;Fe以小尺寸、均匀分布于Cu基体时,更有利于提高Cu基体整体的抗氧化性能,在350~450℃可形成稳定的氧化膜降低粘着磨损,展现出了较好的高温耐磨性能;而Fe以较大尺寸分布在Cu基体中时,则使Cu基体出现氧化不均匀现象,不利于高温耐磨性能的提高。     

H13钢QPQ处理工艺及耐磨性

目的研究540℃氮化温度下,QPQ处理对H13钢耐磨性的影响并选出最优氮化时间。方法通过SEM、EDS、XRD分别测试了H13钢QPQ处理后渗层微观组织形貌、成分分布以及物相组成。采用HVS-1000显微硬度计、MFFT-R4000高速往复摩擦磨损试验,分别对H13钢基体与540℃下不同氮化时间QPQ处理试样的渗层厚度、硬度分布、耐磨性进行了分析研究。结果 QPQ处理后,H13钢由表面向心部依次形成均匀致密的Fe_3O_4氧化膜、高硬度的ε-Fe_3N和CrN化合物层、α-Fe和Cr_2N稳定扩散层。N原子均匀分布于渗层内部。显微硬度沿截面均呈良好梯度分布。在540℃×4 h氮化工艺下,渗层次表层硬度达到最大值(1173HV0.1),是基体(498HV0.1)的2.4倍左右,磨损量仅为基体的1/13。H13钢磨损表面存在严重犁沟效应与大量磨屑,表现为典型的磨粒磨损伴随少量粘着磨损。而QPQ处理试样磨损表面仅存在少量浅显划痕,并伴随轻微结疤状凹坑,为粘着磨损。结论经QPQ处理,H13钢的耐磨性得到了显著提高,其中氮化工艺为540℃×4 h时所得的性能最优。     

低温离子氮碳共渗温度对AerMet100钢摩擦学性能的影响

研究了不同温度对AerMet100钢渗氮层和氮碳共渗层的显微组织、表面硬度、渗层截面硬度梯度以及耐磨性的影响,并考察了渗层的磨损机理。结果表明,氮碳共渗层相较于渗氮层表面生成的化合物更加细小,表面更加平整光滑;离子渗氮、离子氮碳共渗处理都可显著提高AerMet100钢的表面硬度;随着温度的增加,共渗层厚度也明显增加;氮碳共渗层比渗氮层具有更低的摩擦因数,在共渗温度为480 ℃时氮碳共渗试样具有最低摩擦因数和磨损率,表现出最佳的耐磨性。渗氮层的磨损机理为氧化磨损和表面疲劳磨损,氮碳共渗层的磨损机理为氧化磨损、磨粒磨损以及表面疲劳磨损。     

H13钢表面Fe2B单相渗硼层的高温摩擦磨损机理研究

经过固体渗硼及后续真空热处理在H13钢表面制备得到了Fe₂B单相渗硼层,研究了400~700 ℃高温下Fe₂B单相渗硼层高温摩擦磨损性能,并探讨了其摩擦磨损机理。结果表明,渗硼层的摩擦因数随温度升高呈降低趋势,而磨损体积反之;400 ℃时渗硼层仍具有较好的抗氧化性以及耐磨性能,磨损机理主要为轻微氧化磨损以及周期载荷作用下Fe₂B柱状晶碎裂产生微裂纹导致的疲劳磨损;在500 ℃时磨损机理开始向氧化磨损转变;600 ℃以上磨损机理转变为氧化磨损占主导;700 ℃时为严重氧化磨损,渗层出现疲劳剥落现象。     

RE-N-C-S-V-Nb 多元共渗 H13 钢的高温耐磨性

目的研究RE-N-C-S-V-Nb多元共渗H13钢的高温耐磨性,为避免铝型材挤压模具的早期磨损失效提供表面强化的新工艺。方法把多元共渗试样及对比试样进行高温摩擦磨损实验,然后利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪等设备进行检测分析。结果淬火试样和软氮化试样均存在较严重的磨粒磨损和粘着磨损现象,渗层有微裂纹,高温摩擦系数曲线有明显的波动和峰值,磨损率分别为21.20×10-13,11.30×10-13m3/(N·m),在560℃保温4 h后的显微硬度分别为584,1018HV0.1。RE-N-C-S-V-Nb多元共渗试样以微量氧化磨损和微量粘着磨损形式出现,渗层无裂纹,高温摩擦系数曲线平缓,磨损率仅为2.96×10-13m3/(N·m),显微硬度高达1334HV0.1。结论 RE-N-C-S-V-Nb多元共渗H13钢具有较强的高温耐磨性。     

QPQ处理后H13钢的组织与性能

对H13钢进行了540℃×4 h氮化及440℃×20 min氧化QPQ盐浴复合处理,利用SEM、X射线衍射仪对渗层微观形貌、物相组成进行了分析,利用显微硬度测试仪、摩擦磨损试验和极化曲线测试了其硬度分布、耐磨性及抗蚀性。结果表明:H13钢经QPQ盐浴复合处理后,渗层组织细小、厚度均匀,主要由Fe_2N、Fe_3N、Fe_3O_4及少量Cr_2N物相组成;表面硬度、耐磨性及耐蚀性得到明显提高,相比基体硬度提高135%,摩擦因数降低29.34%,自腐蚀电流密度降低一个数量级。     

球墨铸铁轧辊表面镍基激光合金化层及其磨损性能

采用激光合金化技术在球墨铸铁QT600-3表面制备镍基合金强化层,通过XRD、SEM和摩擦磨损试验等研究了不同激光扫描速率对合金化层物相、微观结构、力学性能、常温和高温摩擦学性能的影响,并使用Raman光谱仪对磨痕进行分析。结果表明:Ni合金化层与基体冶金结合好、显微硬度高(高达720 HV0.1)、高温摩擦因数低至0.305、高温磨损率低至7.55×10^-6 g·N^-1·m^-1。随着扫描速率的增加,显微组织更加致密,显微硬度先升高后降低,700 ℃耐磨性能提高,但合金化层裂纹率增加。高温摩擦磨损过程中,合金化层的磨损机制以磨粒磨损为主,同时还存在疲劳磨损和氧化磨损。同时,扫描速率的增加可细化晶粒和提高显微硬度。而Ni合金化层表面在高温摩擦过程中形成的氧化产物和碳化物在高温下会对提高其耐磨性能产生积极作用。     

渗氮温度对40Cr钢QPQ组织与性能的影响

采用光学显微镜(OM)对不同渗氮温度QPQ处理的40Cr钢表面渗氮层显微组织进行观察分析,同时进行维氏硬度试验与销盘摩擦磨损试验,获得渗氮层硬度梯度与磨损失重,并观察分析了磨损表面SEM形貌。结果表明,经不同渗氮温度的QPQ处理后,40Cr钢表面均形成了由氧化膜层、化合物层与扩散层构成的表面渗氮层。但随渗氮温度的升高,其渗氮层厚度呈先增加后减小的变化趋势,4种渗氮温度(580、600、620、640 ℃)下样品有效渗层深度分别为0.14、0.20、0.29、0.26 mm。随渗氮温度的升高,磨损量呈先减小后增大的趋势,在620 ℃下达到最低值。4种渗氮温度下磨损形式均以磨粒磨损与粘着磨损为主,但随着渗氮温度升高带来渗氮层厚度与硬度的变化,磨损程度呈现逐渐减轻的趋势。     

H13钢表面激光熔覆WC颗粒增强复合涂层的实验研究

在H13钢表面制备了H13+H13/WC颗粒增强复合涂层,对涂层组织演化机理、界面行为及显微硬度分布、摩擦磨损性能等进行了分析与表征。结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,复合熔覆层成形质量良好;相同工艺参数下,H13/20%WC熔覆层的硬度最高,平均显微硬度为639 HV,具有较好的耐磨性。H13钢基体的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和少量的剥层磨损,各熔覆层磨损形式主要是磨粒磨损和氧化磨损     

磨面温度对45钢磨损氧化层及磨损机制的影响

采用MG-2000高温磨损试验机对45钢进行了干摩擦条件下的磨损试验,研究了该钢的摩擦磨损行为及磨损机制。结果表明:氧化层在磨损中起到决定性作用;氧化层的形成使得材料磨损率降低,磨损机理从粘着磨损转变为氧化轻微磨损;随环境温度和载荷增加,摩擦表面闪温升高,有利于氧化层的形成;氧化层的形成又促使闪温进一步升高,材料塑性变形及热软化加剧,磨损表面氧化膜剥落,磨损率快速提高,最终由轻微磨损转变为严重磨损。     

316不锈钢摩擦磨损性能研究

以316不锈钢为研究对象,采用火花直读光谱仪检测316不锈钢的基本成分,利用高温真空硬度计对316不锈钢不同温度下的维氏硬度进行测试与分析,采用金相显微镜对316不锈钢的组织结构进行分析。分别以GCr15钢、440C钢、316不锈钢、304不锈钢球为摩擦副,与316不锈钢圆盘在万能摩擦磨损试验机上进行球盘摩擦实验。结果表明:干摩擦条件下,316不锈钢的表面耐磨性能优于304不锈钢,弱于GCr15钢与440C钢。316不锈钢与GCr15钢的高温摩擦实验表明:316不锈钢的耐磨性能随摩擦温度的升高逐渐降低。温度的升高导致316钢组织变软,以致加剧试样与摩擦副之间的黏附黏着,导致严重磨损。     

滑动速度对45钢干摩擦磨损行为的影响

研究了滑动速度对45钢干摩擦磨损行为的影响;探讨了摩擦氧化物在摩擦层演化与磨损机制转变过程中所起到的作用。结果表明:在相同载荷下,随着滑动速度的增加,不同组织状态的45钢均会发生氧化轻微磨损-严重磨损的磨损机制转变,并且,硬度越高的组织,越早发生转变。在不同的磨损机制下,硬度对45钢耐磨性的影响规律不同:在磨粒磨损和粘着磨损阶段,该钢的耐磨性与硬度呈正比;在氧化轻微磨损阶段,耐磨性几乎与硬度无关,在氧化严重磨损阶段,该钢的耐磨性与硬度呈反比。根据前人的研究及本文的实验结果对魏敏先等人给出的磨损机理图进行了修正。     

低合金铬钼钢高温耐磨性研究

用自制的高温销盘式磨损试验机对一种低合金铬钼钢热处理后的高温摩擦磨损特性进行了研究,通过对不同温度下材料的耐磨性分析和观察,论述了热处理、温度对材料高温耐磨性的影响以及氧化层对高温耐磨性的贡献.