基于高压纯水射流的45钢表面强化研究

目的对高压纯水射流强化后的45钢表面进行研究,分析工艺参数对强化表面残余压应力与表面粗糙度的影响。方法采用正交试验法研究射流压强、靶距、横移速度、进给量和循环次数对强化质量的影响。利用Minitab软件对试验结果进行分析,研究其影响规律,并探究最佳工艺组合。结果工艺参数对纯水射流强化表面残余压应力影响程度的主次顺序依次为:循环次数进给量压强横移速度靶距;工艺参数对纯水射流强化表面粗糙度影响程度的主次顺序依次为:压强循环次数进给量横移速度靶距;工艺参数对纯水射流强化表面质量影响程度的主次顺序依次为:压强靶距进给量循环次数横移速度。综合强化表面残余压应力与表面粗糙度,得到最优工艺参数:射流压强200 MPa、靶距10 mm、进给量0.5 mm、循环次数2次、横移速度100 mm/min。结论高压纯水射流对45钢的表面强化效果显著,所得强化表面残余压应力提升明显,但表面粗糙度提升不明显,表面粗糙度值低于1.1μm。     

304钢等离子体电解抛光工艺与其表面结构性能研究

目的 减小304钢的表面粗糙度,以满足工程应用中对高质量表面的需求。方法 提出采用等离子体电解抛光(Plasma Electrolytic Polishing,PEP)技术实现304钢表面精整改性,结合高速摄影技术,研究等离子体电解抛光放电过程。通过对比304钢在不同电解液中形成钝化膜的电化学特性,探究不同工艺参数对抛光效果的影响,进一步设计正交试验研究不同因素间的交互作用及最佳工艺方案,阐释抛光前后表面微观形貌与浸润性、耐腐蚀性能及硬度的关系。结果 通过对比分析不同电解液体系中304钢表面钝化膜的电化学特性表明,304钢在(NH4)2SO4溶液中的腐蚀电位最低,钝化膜更容易被击穿,因此选用(NH4)2SO4作为电解液。正交试验和极差分析结果表明,304钢在抛光电压370 V、电解液温度80 ℃、电解质质量分数7%、抛光时间6 min的条件下获得最小的粗糙度(~0.050 mm)。各因素对304钢表面粗糙度的影响大小顺序为电解液温度>抛光时间>抛光电压>电解质浓度。表面性能结果显示,抛光后304钢的表面光洁度显著提高,呈镜面光泽,接触角由35.09°提升至78.52°,耐腐蚀性有所提高,表面硬度略有下降。结论 通过等离子体电解抛光实现304钢表面粗糙度减小及表面质量的显著提高,该技术具有抛光效率高、工艺简单、节能环保等优点,可广泛应用于生物医疗、石油化工、机械制造等领域。     

超高压水射流冲蚀船用A级钢表面实验研究

目的 研究超高压水射流与船用A级钢表面的相互作用及冲蚀机理。方法 使用200 MPa的超高压水对船用A级钢进行射流冲蚀实验,并用20 MPa高压水射流进行对比实验。利用ASMC2–4电阻应变仪采集水射流冲击过程中船板背面的动态应变信号,同时使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等设备对船用A级钢冲击前的微观组织、物相和冲击后的材料表面形貌与元素分布进行观察分析。结果 在200MPa压力下船用A级钢冲击中心区域背面平均微应变为180×10-6,微应变振幅为35×10-6～50×10-6,水射流对A级钢的冲击力为循环脉动交变应力;在射流交变应力作用下材料表面发生疲劳破坏,水射流冲蚀后A级钢中心区域以长条状渗碳体硬质相为主,还存在有未被冲蚀的珠光体组织;在200MPa超高压射流作用下材料表面还存在着典型的剥落坑、层蚀、穴蚀等断裂形貌。结论 建立了船用A级钢水射流冲蚀剥离模型,阐明了水射流冲蚀作用机理。     

基于随机碰撞的GCr15钢强化研磨表面粗糙度数值模拟

目的 探索强化研磨工艺参数对表面粗糙度的影响规律.方法 采用小球均布大球模型来模拟研磨粉附着在钢珠表面对工件的强化作用,基于Abaqus/Python建立强化研磨随机碰撞有限元模型,设置不同喷射速度、喷射角度、钢珠直径、喷射时间等工艺参数进行仿真模拟.运用Matlab提取靶材表面形貌,并基于此形貌,沿4种不同路径计算表...     

Cr12类钢冷作模具的表面强化方法

<正> 一、化学热处理 1.盐浴渗铌 渗铌是在硼砂盐浴中进行的。硼砂盐浴的主要成分是由硼砂,氧化铌,铝粉组成。 将工件放入960±10℃盐浴中保温3—5h后取出直接淬火再回火,然后清理表面。经渗铌后的工件表面形成5—15μm厚度的碳化铌(NbC)层,它具有低摩擦系数、耐     

激光冲击强化对回转支承用钢42CrMo表面性能的影响

目的研究激光冲击强化对回转支承用钢42CrMo表面形貌、表面硬度、微观组织和残余应力的影响,为后续研究激光冲击强化技术在回转支承上的应用提供指导和依据。方法采用高功率短脉冲的强激光束对回转支承用钢42CrMo试样进行激光冲击处理,然后用共聚焦显微镜进行表面形貌观察,用维氏硬度计测量冲击前后试样的表面硬度,用扫描电子显微镜观察截面微观组织结构,最后运用ABAQUS模拟激光冲击后的残余应力场。结果光斑直径为3 mm,脉冲宽度为8 ns,激光能量为2、3、4、5 J的情况下,激光冲击后产生的微凹坑最大深度分别为2.17、3.54、4.67、6.07μm,材料表面最高硬度较基体分别提高了10.10%、12.58%、13.58%、17.38%,材料表面的最大残余压应力分别为-210、-384、-495、-508 MPa。观察微观组织发现,激光冲击后塑性变形区的板条马氏体长度和宽度较基体材料更小,且分布更加均匀。结论激光冲击强化回转支承用钢42CrMo后,会在材料表面产生微米级的凹坑,并在材料表面和一定深度方向上产生残余压应力。在一定参数范围内,凹坑最大深度、材料表面硬度和最大残余压应力均随激光能量的增大而增大。回转支承用钢42CrMo的激光冲击强化机理是板条状回火马氏体的细化。     

超声深滚对TC4钛合金表面形貌和表面粗糙度的影响

研究了采用超声深滚处理（UDR）对钛合金（TC4）试件表面形貌和表面粗糙度的影响.采用扫描电子显微镜观察分析了超声深滚处理前后的试件表面形貌,采用表面粗糙度仪分析研究了强化处理前后的表面粗糙度变化.结果表明,超声深滚处理可以显著降低机加工痕迹,消除表面微损伤,大幅降低表面粗糙度,可使表面粗糙度由Ra 2.32 m降低到Ra 0.11 m.     

300M钢表面强化后应变硬化特性的表征

为获得300M钢强化处理后的应变硬（软）化特性,对表面强化处理后的300M钢试样进行表面一定深度的残余应力测试和显微硬度测量。300M钢喷丸表层-基体的显微硬度变化趋势表明其应变硬化特性,且表面强化层的应变硬(软)化特性只能由显微硬度的梯度变化表征,半高宽则由于强化层位错密度不均匀、镶嵌块尺寸变化、塑性应变幅差异等原因表现出不同的变化趋势。     

重轨表面轧辊粘钢压痕缺陷研究

针对河北钢铁集团邯钢公司大型轧钢厂重轨生产过程中轧辊粘钢压痕缺陷问题,对其类型、主要缺陷成因及其治理进行了深入研究。结果表明：轧辊粘钢压痕缺陷约占重轨表面缺陷的70%,对百米轨合格率指标影响较大;其中UF轧机平辊轨底内侧粘钢压痕缺陷约占42%以上,是轧辊粘钢压痕缺陷的主要类型,其成因为UF轧机水平辊与轨底立辊对轧件施加轧制力,在轨底内侧双斜线交汇处连接弧部位形成了最大局部挤压力,导致辊面氧化膜薄弱点被破坏而发生局部粘钢;另外,U₂轧机平辊轨腹粘钢压痕缺陷约占38%以上,是轧辊粘钢压痕缺陷另一主要类型,其成因为轧件咬入位置和咬入冲击力发生变化而失稳,轧件前尖在咬入U₂轧机时,其接触点温度较低、变形抗力较大,刺破U₂轧机平辊轨腹部位的辊面氧化膜而发生局部粘钢,当粘结不牢固轧辊旋转1～2周即掉落时则形成非周期性缺陷,当粘结牢固始终附着在辊面不掉落时则形成周期性缺陷。针对该两类主要缺陷的成因制定了窄域石墨间隔防粘钢方案、局部润滑及辊面清洁方案,并研发、投用了专用装置,有效解决了辊面局部粘钢问题,轧辊粘钢压痕缺陷得到了大幅改善,达...     

喷射时间对GCr15钢轴承套圈表面粗糙度的影响

对强化研磨加工过程中不同喷射时间对轴承套圈表面粗糙度的影响机理进行了分析,并进行了试验验证。结果表明,强化研磨加工过程中,GCr15钢轴承套圈的表面粗糙度先急剧上升然后下降,最终趋于稳定,在满足加工要求的条件下,获得良好表面粗糙度的合理喷射时间应控制在4 min左右。     

304不锈钢水射流强化工艺的多目标优化设计

目的得到水射流强化技术工艺参数(水压、靶距、速度、进给量)对304不锈钢表层性能指标(残余应力、硬度和粗糙度)的影响程度。方法采用X射线残余应力分析仪、三维形貌仪和显微硬度计,分别测试304不锈钢水射流后表面的残余应力、粗糙度和显微硬度值。利用显著性方法分析正交试验结果,并通过多目标优化设计对不同水射流工艺参数下的强化效果进行综合性研究。结果影响304不锈钢表层性能指标的水射流工艺参数由强到弱的顺序依次为:进给量、水压、速度和靶距。经过多目标优化设计,得到了304不锈钢水射流强化工艺参数的最佳组合:水压300 MPa,靶距15 mm,速度400 mm/min,进给量0.125 mm。结论水射流工艺参数的制定主要考虑进给量和水压两者的影响,而速度和靶距对表层性能指标的影响较小。     

后混合水射流喷丸工艺对18CrNiMo7-6渗碳钢表面性能的影响

目的探究不同后混合水射流喷丸工艺对18Cr Ni Mo7-6渗碳钢表面性能的影响。方法运用超景深三维显微系统、三维表面形貌测量系统、X射线残余应力分析仪及HV-1000显微硬度计等,对后混合水射流喷丸前后试样的表面形貌、表面粗糙度、残余应力及显微硬度随层深的变化情况进行分析。结果后混合水射流喷丸时,弹丸和水会对试样表层产生一定的冲蚀、磨损、剪切作用,使试样表面产生新的凹坑。表面粗糙度Ra值随着喷射压力P及喷射靶距H的增加而增大,随着喷嘴移动速度v的增加而减小。试样显微硬度最大值都出现在表面,且随层深的增加,硬度值逐渐减小,喷射压力P=300 MPa时,表面硬度值达到62.8HRC,比试样初始表面硬度值增加了7.35%。试样材料所能引入的残余压应力具有固有最大值σmirs,当引入的残余压应力未达到σmirs时,所产生的最大残余压应力值σmcrs随喷射压力P的增加而增大,但随喷射靶距H和喷嘴移动速度v的改变变化不大。当引入的残余压应力达到σmirs时,所产生的最大残余压应力值σmcrs即为σmirs,不再改变,但是最大残余压应力距表面距离值zm仍会随着喷射压力P的增加而增大。结论后混合水射流喷丸后,试样表面粗糙度变化较大,表层显微硬度有一定提高。残余应力的分布主要与喷射压力P有关,而与喷射靶距H和喷嘴移动速度v关系不大。     

化学蚀刻 304 不锈钢表面结构研究

目的研究化学蚀刻304不锈钢表面结构类型、形成过程及其应用。方法以304不锈钢为对象,以FeCl3系溶液为蚀刻剂,采用化学蚀刻的工艺,通过表面分析和SEM等手段,研究化学蚀刻的过程以及表面结构的类型。结果在40℃常压下,250 g/L FeCl3中使304不锈钢表面光滑的盐酸用量(y)与硝酸用量(x)满足一定的关系:y=19.37+0.13x±0.5,x≤120 m L/L;y=-8.67+0.62x±0.5,x≥130 ml/L。溶液中Cl-含量是影响蚀刻后不锈钢表面的平整度的主要因素。结论改变蚀刻溶液性质可以改变蚀刻后304不锈钢表面形成的结构。     

42CrMo钢等离子氮化和水射流喷丸复合处理

利用真空脉冲等离子氮化技术,探究等离子氮化处理的最佳工艺参数;而后利用高压水射流喷丸技术研究了氮化前进行水射流喷丸预处理对氮化层的组织和性能的影响。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等对氮化层的显微组织、形貌、含氮量、相成分进行检测和分析,采用XRD应力测定仪,表面粗糙度仪,显微硬度仪对渗氮层表面完整性进行了分析。结果表明:等离子氮化工艺最佳温度为530~540℃,等离子氮化后表面完整性(表面残余应力,粗糙度,表层硬度梯度,渗层形貌)得到改善。而经过复合处理使γ'相衍射强度增强,氮化层均匀,渗层厚度增加超过100μm,进一步改善了等离子渗氮层质量和性能。     

表面纳米化对304不锈钢渗碳层组织和性能的影响

利用表面机械研磨(SMAT)对304不锈钢进行表面自纳米化处理,并对其纳米化表面进行渗碳处理。利用光学显微镜、X-射线衍射仪、磨料磨损试验机和显微硬度仪对处理后的不锈钢表面组织和性能进行研究。结果表明:经SMAT处理并渗碳后,渗碳层晶粒细化,组织发生奥氏体向马氏体转变,显著提高了材料的力学性能;表面机械研磨处理后的材料的渗碳层厚度明显高于直接渗碳的粗晶材料的渗碳层厚度,渗碳层组织中主要碳化物为Cr7C3和Cr23C6,显微硬度也有明显提高;经过表面自纳米化和渗碳复合处理,材料的耐磨性得到较大提升。     

304L不锈钢在高温高压水蒸气中的应力腐蚀开裂行为

目的 研究304L不锈钢在高温高压水蒸气中的应力腐蚀开裂行为及机理。方法 采用慢应变速率试验分别研究了304L不锈钢在常温常压水、高温高压水、高温高压水蒸气环境中的应力腐蚀开裂行为。利用SEM、三维立体显微镜和XPS,分析试样氧化后断口区域的形貌及元素分布。结果 304L不锈钢在常温常压水中的抗拉强度为730 MPa,拉伸率为94.32%。在高温高压水、高温高压水蒸气环境中的抗拉强度分别为382、379 MPa,拉伸率分别为44.98%、47.38%。304L不锈钢在三种试验环境中慢拉伸后的断口表面布满大量韧窝,断口全貌呈韧性断裂特征,高温高压水、高温高压水蒸气中试样的抗拉强度较常温常压水中明显下降。304L不锈钢在高温高压水环境和水蒸气环境中得到的XPS谱图中各结合能峰位置几乎相同,峰的相对强度因载荷的不同而发生变化。施加载荷后,在高温高压水环境中304L不锈钢表面氧化物中的Cr含量增加,而在高温高压水蒸气环境中的Cr含量略有下降。结论304L不锈钢在高温高压水和高温高压水蒸气环境中具有相似的最大抗拉强度和最大应变值。施加载荷将影响304L不锈钢氧化过程中金属元素扩散的速度,进而影响氧化产物的成分。     

SUS304不锈钢套内圆表面磁力研磨加工研究

使用自制的环形磁刷工具配合多轴运动电解复合磁力研磨机,对SUS304不锈钢套内圆表面进行磁力研磨加工试验,探讨氧化铝磨粒粒径、加工时间、加工负荷以及加工电流对表面粗糙度的影响。结果表明：在纯磨粒磁力研磨试验中,当磨粒粒径为3 μm、加工负荷为2 N及振动频率为4 Hz时,研磨加工10 min后,Rmax=0.198 μm、Ra=0.045 μm, 而在纯电解磁力研磨试验中,在负荷2 N与加工电流200 mA的加工条件下,研磨10 min后,Rmax=0.292 μm、Ra=0.069 μm,较纯磨粒磁力研磨效果稍差;在电解复合磨粒的磁力研磨中,当磨粒粒径为3 μm、加工负荷为2 N、振动频率为4 Hz及加工电流为200 mA时,可获得最理想的研磨结果,加工10 min后,Rmax=0.146 μm、Ra=0.033 μm,效果优于纯磨粒和电解的磁力研磨;在工具无进给的两阶段电解复合磁力研磨试验中,先使用3 μm粒径的磨粒、2 N的加工负荷、4 Hz的振动频率以及200 mA的加工电流,研磨4 min,随后更换粒径为1 μm的磨粒,研磨12 min后,Rmax=0.112 μm、Ra=0.024 μm,此时工件内表面已被加工成镜面。