钨和碳双注入H13钢抗磨损和抗腐蚀特性

首次研究了钨和碳双注入对抗磨损和抗腐蚀特性的影响，研究了抗磨损和抗腐蚀相生成的条件，以及这些相对抗磨损和抗腐蚀特性的作用，并对其改进机理进行了讨论。实验结果表明，钨和碳双注入H13钢可注入层中形成超饱和的钨和碳原子浓度。因此在注入层中形成钨的碳化物WC和W2C相，合金相Fe2W和Fe2W6C等，这些弥散相不但可以使注入具有钨和碳单注入的特性，所以能进一步地提高H13钢的抗腐蚀性，随着W和C注入剂量的增加，抗磨损和抗腐蚀特性进一步提高，抗磨损特性可改善2倍，双注入样品抗腐蚀特性也有明显也提高，如样品W5C8的腐蚀电流峰值密度Jp经55个周期腐蚀后，其值是H13钢Jp的1／26.7-1/33.3，而钨样品C5W5经过88个周期腐蚀后，其值是H13钢的1／16－1／20。     

钛在注钛H13钢中的浓度分布

利用从国内首台金属蒸汽真空弧离子源（ＭＥＶＶＡ）引出的脉冲钛离子对Ｈ１３钢进行了离子注入改性研究，测量了注入样品背散射谱（ＲＢＳ），根据ＲＢＳ，给出了Ｈ１３钢表面的Ｔｉ浓度分布。最后讨论了这样测量和计算的适用范围。     

H13钢冲头模具断裂原因分析

通过宏观检验、断口分析、EDS线扫描分析、化学成分分析、金相检验及硬度测试等方法,对H13钢冲头模具的断裂原因进行了分析。结果表明:冲头在法兰定位芯根部的倒角圆弧半径小,应力集中系数较大,且冲头材料化学成分偏析严重、组织不均匀,导致裂纹在法兰根部萌生后得以迅速扩展,造成了冲头的早期脆断。最后根据失效原因提出了相对应的改进措施和建议。     

不同表面处理工艺下H13钢的高温耐磨性能

首先对调质处理状态的H13钢进行了渗氮、物理气相沉积(PVD)镀膜、渗氮+PVD镀膜三种不同的表面处理,然后在UMT-3型摩擦磨损试验机上,对处理后的试样进行600℃的高温摩擦磨损试验,研究了不同工艺下H13钢的高温耐磨性能。结果表明:试样的磨损形式主要是粘着磨损+磨粒磨损,经表面处理后试样的表面硬度大幅度提高,摩擦系数大幅度降低;其中渗氮+PVD镀膜表面处理试样的高温耐磨性能最好。     

钼离子注入束流大小对H13钢表层结构与耐磨性能的影响

利用金属蒸汽真空弧离子源引出的强束流钼离子，对H13钢进行了高剂量的离子注入。测量了注入试样的磨损性能，发现在注入剂量为3×1017cm－2、注入束流密度低于47μA·cm－2时，其耐磨性得到不同程度的改善。分别利用卢瑟福背散射谱（RBS）、X射线衍射（XRD）和X光电子能谱（XPS）测试了注入试样的表面成分及其微观结构。讨论了H13钢耐磨性的影响因素。     

RE^＋＋N^＋注入对H13钢表面性能的影响

将混合稀土RE和氮离子注入到H13铜试样中。研究发现：这种方法能提高H13钢表面的纳米硬度;还能在高温下,延迟H13钢表面的氧化程度。因此,注RE^-＋N^＋能提高模具的寿命。     

H13钢气体氮化工艺参数的优化

运用正交试验法,研究H13钢气体渗氮工艺.以获得较高表面硬度和渗层厚度为依据,分析影响渗氮层结构和性能的主要工艺因素,确定出最佳工艺参数.采用光学显微镜及X射线衍射研究渗氮层的组织结构,采用显微硬度计测定化合物层的显微硬度.结果表明,影响渗氮层硬度和厚度的主要因素是渗氮温度和氛气分解率,最大渗层厚度为244.3μm,最...     

H13钢外套早期开裂分析

H13钢外套在热装配完成后发生多处开裂。采用化学成分分析、力学性能测试、断口分析、金相检验以及硬度测试等方法对外套开裂的原因进行了分析。结果表明:原材料在锻造过程中产生的过热现象和热处理回火不充分使得H13钢外套硬度超标,韧性大大降低,并且在组织中产生了较大的残余内应力;同时,在装配过程中对外套施加的向外扩张力大于材料的开裂抗力,因此出现了早期开裂。     

超级13Cr油管钢在不同浓度Cl-介质中的腐蚀行为

采用全浸腐蚀实验方法,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)、失重法、极化曲线等分析手段,对超级13Cr油管钢在不同浓度(5%,15%,25%,35%,质量分数)的NaCl溶液中的腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物及电化学特性进行了分析,研究了Cl~-浓度对其腐蚀行为的影响。结果显示:超级13Cr油管钢在Cl~-浓度低于35%的NaCl溶液中具有较好的耐腐蚀性能,Cl~-浓度对其腐蚀行为有一定程度的影响,随着Cl~-浓度的增大,材料的耐腐蚀性能降低,被腐蚀倾向增大。较高的Cl~-浓度加速了材料表面点蚀的生长,引发局部腐蚀,进而导致全面腐蚀。Cl~-浓度的增大使超级13Cr油管钢的腐蚀速率增大,但随着腐蚀程度的加重,腐蚀产物增厚及覆盖面积增大,阻碍了基体和溶液的接触,从而减缓了腐蚀速率的增速,其腐蚀产物主要是由Fe和Cr的氧化物构成。     

H13钢热挤压模开裂分析

通过宏观检验、化学成分分析、硬度测试和金相检验等方法对H13钢热挤压模开裂的原因进行了分析。结果表明:原材料中非金属夹杂物超标及大块共晶碳化物的存在是模具早期失效的主要因素,同时,少量微裂纹的存在也加速了模具的早期开裂。     

Ti注入改变钢表面摩擦性质的扫描电镜分析

文中讨论了以Ti注入H_(13)钢与轴承钢为摩擦对偶的磨损特性。注入能量为100、180和300keV,与其相对应的饱和注入量分别为1.4×10~(17)、2.8×10~(17)和5.5×10~(17)cm~(-2)。其表面浓度均达到1.5×10~(22)Cm~(-3)。TiC、Fe_2Ti和γ-Fe_2O_3相是用X衍射分析得出的。注入样品表面硬度有提高。Ti注入H_(13)钢的表面磨损特性有改善。并且发现随能量和剂量的增加粘着磨损降低。抗磨损特性增强。在高能量和高剂量注入时粘着磨损转变成磨粒磨损。最后,分析了改善磨损的机理。     

激光熔覆Fe基合金涂层的高温磨损性能

为了提高H13钢的高温耐磨性,通过激光熔覆在H13钢表面成功制备了 Fe基合金涂层,对涂层和H13钢进行了高温磨损测试,对涂层和H13钢的高温磨损性能进行了比较研究,并讨论了其磨损机理.结果表明:与H13钢相比,该涂层的磨损率均比H13低,具有更好的高温耐磨性,尤其是在600℃时表现更为突出.在400℃下50～150 N时,涂层的磨损率随载荷增加而逐渐增加,而H13基体则是先增后降,但涂层的磨损率均比基体低.在600℃下50～100 N时,H13钢的磨损率随载荷增加而增加,在载荷为150 N时,H13钢的磨损率开始急剧增加,发生了严重的塑性挤出磨损,此条件下,涂层的磨损率也随着载荷的增加而增加,在150 N时增速较大,但磨损率远小于基体.在400℃下50～150 N时和600℃下50～100 N时涂层普遍存在氧化性轻度磨损,由此产生的致密的摩擦层可为涂层提供良好的保护.当温度和载荷分别达到600℃和150 N时,涂层疏松的摩擦层逐渐失去其保护功能,且普遍存在氧化磨损.     

强束流锆、碳离子共注入H13钢改善其耐磨性的研究

采用由金属蒸汽真空弧离子源（Ｍｅｔａｌ Ｖａｐｏｒ Ｖａｃｕｕｍ Ａｒｃ源）引出的强束流Ｚｒ、Ｚｒ＋Ｃ离子束对Ｈ１３钢进行了离子束表面处理,借助划痕仪和摩擦试验机分别测量了经表面处理的Ｈ１３钢的耐磨性和摩擦系数。研究结果表明：经Ｚｒ、Ｚｒ＋Ｃ离子束处理的Ｈ１３钢的耐磨性有所提高,摩擦系数明显降低,采用卢瑟福背散射谱（ＲＢＳ）、Ｘ射线衍射分析了注入层的成分、结构及其影响其耐磨性的因素。     

Cr含量降低对H13钢组织与力学性能的影响

对比了Cr含量降低为3%的3Cr-H13钢与Cr含量为5%的传统H13钢性能的差异,利用SEM、TEM、XRD进行微观组织与相组成分析,研究了Cr对H13钢组织性能的影响。结果表明,Cr含量的降低明显提高了H13钢的回火稳定性与高温强度,其原因主要与回火组织中马氏体的回复程度及二次析出碳化物的种类有关。传统H13钢在650℃回火时,马氏体基本回复完全,基体强度明显下降,并在原马氏体板条界和晶界上析出了较多的尺寸为120nm左右的近球形Cr7C3和M6C型碳化物,第二相强化效果降低;而Cr含量降低为3%的3Cr-H13钢在650℃回火后,基体依然为板条马氏体,板条内保持较高的位错密度,同时板条内析出的大量细小弥散的短棒状VC,在起到弥散强化作用的同时还钉扎位错,推迟了马氏体的回复,从而提高了高温性能。     

碳钢热浸镀铝涂层的磨损性能

研究了扩散退火对碳钢热浸镀铝镀层微观组织的影响,特别是在1000℃扩散退火后镀铝钢的磨损性能,并探讨了磨损机理。结果表明,在低于900℃的温度下扩散退火后的镀层均含脆性相Fe2Al5,在1000℃退火后的镀层其物相全部转化为韧性相FeAl和Fe3Al,且与基体具有良好的冶金结合。随着温度从室温升高到200和400℃,磨损率显著下降,达到一个极低的水平。在室温下镀铝钢的磨损率随着载荷的增加快速升高;在200℃磨损率几乎不随载荷变化,平均磨损率为4.2×10-6mg/mm;在400℃、载荷50-200 N条件下磨损率略低于200℃对应载荷下的磨损率,但在250N时磨损率快速升高。这表明,镀铝钢在200-400℃具有优异的耐磨性。其高耐磨性源于在磨面形成了厚度为1-2μm、含大量Al2O3和Fe2O3及少量W、Mo的氧化物的摩擦氧化层,主要磨损机制为氧化轻微磨损。但是当载荷达250 N时摩擦层因不稳定而剥落,导致镀层剥落,使基体发生塑性挤出。     

经钨离子束处理的H13钢的表面结构和成分研究

采用由金属蒸汽真空弧离子源(MEVVA)引出的强束流脉冲钨离子对H13钢进行了离子注入表面改性研究.注入剂量为3×1017cm-2,引出电压为48kV,平均束流为15μA*cm-2.利用卢瑟福背散射谱(RBS)测量了注入表面的成分,借助X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)考察了注入表面的氧化情况及微观结构.研究发现,钨离子注入H13钢能减轻其表面铁元素的氧化;钨元素在其表面的原子百分比可达28%左右,并根据能带论确定了注入样品中钨和铁元素的电子结构.     

含稀土H13钢热变形行为及热加工图研究

利用Gleeble-3800热力模拟试验机在900~1 200℃、0.01~10s~(-1)的实验条件下,对含稀土H13进行了热压缩。根据获取的流变应力曲线,建立了含稀土H13钢的高温热变形本构方程及热加工图,并分析了变形后的金相组织。结果表明,在高应变速率下流变应力曲线说明了含稀土H13钢具有断续再结晶行为,稀土的加入显著提升了H13钢的应力值,经计算含稀土H13钢的热激活能为573kJ/mol,适宜的热加工参数为1 050~1 200℃、应变速率0.01~1s~(-1)。稀土的加入拓宽了H13钢的热加工参数范围。     

精密喷射成形HM1钢摩擦磨损性能研究

为了探索提高HM1钢耐磨性能的制备新途径,采用往复式滑动干摩擦实验研究了精密喷射成形HM1钢摩擦磨损性能并对其磨损机制进行了分析,同时还与铸态材料进行了对比.结果表明:不同载荷下,喷射态和喷射回火态HM1钢摩擦系数均低于铸态;当载荷为100 N时,与铸态相比,喷射态磨损量比其低约34%,喷射回火态磨损量比其减少约48%.对磨痕形貌分析表明,当载荷为40 N时,铸态试样以粘着磨损为主,当载荷为100 N时,转换为粘着磨损与磨粒磨损共存,并伴随严重的氧化磨损;对于喷射态和喷射回火态试样,则以磨粒磨损为主,氧化磨损减轻.     

RE^＋ ＋ N^＋注入对H13钢表面组织性能的影响

对稀土和氮离子注入的H13钢试样研究发现：能提高试样表层的纳米硬度,试样400nm处的纳米硬度为9.04GPa,50nm处的纳米硬度从13.37GPa提高到16.60GPa;注入层能提高热作模具钢的高温抗氧化能力;XPS结果表明：稀土Ce^＋的结合能为881.7eV和885.1eV,稀土La^＋的结合能为834.3eV、836.2eV和837.7eV,N^＋的结合能为396.4eV、398.0eV和403.8eV,注入后Ce峰位、La峰位、N峰位均发生较大位移,生成了未知的稀土化合物;注RE^＋ ＋ N^＋能提高热作模具的使用寿命。