表面机械研磨/异步轧制无取向硅钢薄带的渗硅行为

对w(Si)=3％无取向硅钢进行表面机械研磨处理(SMAT)和异步轧制(CSR),获得表面纳米结构,再进行550～650℃、4h固体粉末渗硅处理,用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究表层组织演变.结果表明:经过SMAT后,w(Si)=3％无取向硅钢表面形成了等轴状、取向呈随机分布的、晶粒...     

渗硅+退火对取向硅钢组织及磁性能的影响

研究了3 %取向硅钢经过固体渗硅+扩散退火后组织、物相、成分的变化情况以及其对磁性能的影响。结果表明：在950 ℃下渗硅6 min可以在取向硅钢上制备出组织良好的化合物层,表面物相为Fe3Si和FeSi;经1 050 ℃退火1 h后,得到组织性能良好的退火样品,当退火时间为2 h,得到硅的质量分数接近6.5 %（6.43 %）的均匀化样品,表面物相变为单一的α-Fe相;经过渗硅+退火后,样品的高频铁损显著降低（50 %~86 %）,其中退火1 h样品铁损降低率更高。经渗硅+退火后,磁感应强度降低。     

3％无取向硅钢薄板的表面纳米化结构与性能

为了探索金属薄板表面纳米化制备方法,本工作选取3％无取向硅钢热轧板进行表面机械研磨处理(SMAT)和异步轧制(CSR),研究深度方向结构和硬度的变化.结果表明:SMAT过程中,3％无取向硅钢通过位错的演变,在表面形成了等轴状、尺寸约为10 nm的、取向呈随机分布的纳米晶,纳米晶层厚度约为20 μm; SMAT样品经过C...     

异步轧制硅钢薄带的固体渗硅

 为了探索利用轧制技术在板材表面获得纳米结构,并以此降低渗硅温度和卤化物质量分数,取硅质量分数3.0%硅钢和硅质量分数0.5%硅钢依次进行异步轧制和固体渗硅,对组织、物相和成分进行测试分析。结果表明,经过大压下量的异步轧制后,2种薄带的表面均形成了纳米晶,晶粒尺寸分别为50和70～120 nm。硅粉＋质量分数5%卤化物在500 ℃以上即可实现固体渗硅,原始板材中较高的硅质量分数有助于降低渗硅的初始温度。提高渗硅温度及在较高的温度下延长保温时间均可增加渗硅层厚度,而卤化物质量分数的影响不大。随着温度和卤化物质量分数的增加,渗硅层物相依次为：Fe3Si→FeSi＋Fe3Si→FeSi。     

铁基烧结材料的离子氮碳共渗处理

对不同化学成分的铁基烧结零件材料进行了离子氮碳共渗处理，观察工艺参数和合金元素对共渗层相组成、渗层深度、硬度的影响。试验结果表明：共渗温度、时间、气 氛等工艺参数以及在Fe-C烧结材料中添加Mo、Cu等合金元素，明显影响渗层深度和表面硬度。对铁基烧结零件材料进行了离子氮碳共渗处理，当保温时间为2－3h，C3H6O（丙酮）输入量为保护气氛总体积的7％（体积分数，下同）时：材料密度为6．7g/cm^3的Fe-C材料，在560－620℃，可获得530－770HV0.1的表面硬度，渗层深度为0．15－0．65mm，其中化合物层厚度为12－23μm；Fe-C-Cu材料，在560－580℃，可获得640－650HV0.1的表面硬度，渗层深度为0．23－0．38mm，其中化合物层厚度为8－12μm，FC-C-Cu-Mo材料，在560－580℃，要获得760－880HV0．1的表面硬度，渗层深度为0．17－0．25mm，其中化合物层厚度为8－17μm。     

取向高硅钢的制备与表征

采用粉末包埋法对成品Si的质量分数3 %的取向硅钢进行固体渗硅和扩散退火,并对样品的组织、物相、织构和磁性能进行测试分析。结果表明：在800 ℃、硅粉+（质量分数0.5 %）卤化物+填充剂的条件下,在较短的时间（10 min）内即可在Si的质量分数3 %的取向硅钢上制备出表面平整、内部致密、与基体结合良好的渗硅层;经过扩散退火后,Goss织构能够完全保留下来,同时高频铁损显著降低（37 %~63 %）。证明固体渗硅技术可以制备出磁性能优异的取向高硅钢。     

电流密度对熔盐电化学渗硼工艺的影响

采用硅含量为3.5%的无取向硅钢作为渗硼基体,通过熔盐电化学的方法渗硼,以改善硅钢磁性和塑性。利用辉光放电光谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪,研究熔盐电化学渗硼过程中,电流密度对渗层的成分、表面形貌、截面形貌和表面物相的影响,从而确定最佳工艺条件。结果表明:当沉积时间60 min,温度为800℃,占空比20%,周期1 000μs,电流密度为50 mA/cm2时,渗层的厚度最大;渗层表面粗糙度最小,表面光洁度最好;渗层组织最为细致紧密。     

取向高硅钢的制备与表征

采用粉末包埋法对成品Si的质量分数3%的取向硅钢进行固体渗硅和扩散退火,并对样品的组织、物相、织构和磁性能进行测试分析。结果表明:在800℃、硅粉+(质量分数0.5%)卤化物+填充剂的条件下,在较短的时间(10 min)内即可在Si的质量分数3%的取向硅钢上制备出表面平整、内部致密、与基体结合良好的渗硅层;经过扩散退火后,Goss织构能够完全保留下来,同时高频铁损显著降低(37%～63%)。证明固体渗硅技术可以制备出磁性能优异的取向高硅钢。     

冷轧IF钢表面纳米化后的组织与性能

利用机械研磨处理（SMAT）在冷轧IF钢表面制备出具有纳米晶体结构特征的表面层．利用金相观察和透射电镜分析研究了表面纳米层的结构特征,测定了硬度沿厚度的变化,并分析了表面纳米化（SNC）对力学性能的影响．结果表明：（1）表面机械研磨处理后,冷轧（CR）IF钢表面形成了平均晶粒尺寸为7～9nm、晶粒取向呈随机分布的纳米晶组织;（2）表面层附近的硬度显著提高;（3）纳米表层的存在使得材料强化的同时成形极限也得到提高．     

表面纳米化AISI H13钢的渗铬处理及其耐磨性

对表面纳米化（SNC）处理后的热作模具钢AISI H13钢进行渗铬处理,用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机研究了渗铬层成分、微观结构、硬度和耐磨性。结果表明,经600及1 050℃的复合渗铬处理后,SNC样品表面形成了厚约30μm的连续渗层,是经相同复合渗铬处理的粗晶样品上渗层厚度的3倍。受益于渗铬层中较小的晶粒尺寸和较高的硬度,加之其成分、结构和力学性能在较大深度范围内较为平缓的梯度变化,SNC H13钢经渗铬处理后耐磨性得到显著提高。     

不同常化工艺对取向硅钢组织的影响

以现有取向硅钢热轧板为初始材料,利用金相显微技术对比研究了不同常化工艺对取向硅钢常化板组织的影响。结果表明：取向硅钢经常化后原有的条带组织明显减少,晶粒明显长大粗化,特别是在表层,铁素体晶粒尺寸达到34 μm。取向硅钢常化板组织有利于改善后续冷轧轧制和脱碳工艺情况。     

Characterization of Tribological and Mechanical Properties of the Si3N4 Coating Fabricated by Duplex Surface Treatment of Pack Siliconizing and Plasma Nitriding on AISI D2 Tool Steel

Silicon nitride (Si₃N₄) coating was deposited on AISI D2 tool steel through employing duplex surface treatments—pack siliconizing followed by plasma nitriding. Pack cementation was performed at 650 °C, 800 °C, and 950 °C for 2 and 3 hours by using various mixtures to realize the silicon coating. X-ray diffraction analyses and scanning electron microscopy observations were employed for demonstrating the optimal process conditions leading to high coating adhesion, uniform thickness, and composition. The optimized conditions belonging to siliconizing were employed to produce samples to be further processed via plasma nitriding. This treatment was performed with a gas mixture of 75 pct H₂-25 pct N₂, at the temperature of 550 °C for 7 hours. The results showed that different nitride phases such as Si₃N₄-β, Si₃N₄-γ, Fe₄N, and Fe₃N can be recognized as coatings reinforcements. It was demonstrated that the described composite coating procedure allowed to obtain a remarkable increase in hardness (80 pct higher with respect to the substrate) and wear resistance (30 pct decrease of weight loss) of the tool steel.

     

Microstructural Evolution of Surface Layer of TWIP Steel Deformed by Mechanical Attrition Treatment

 A nanocrystalline layer was synthesized on the surface of TWIP steel samples by surface mechanical attrition treatment (SMAT) under varying durations. Microhardness variation was examined along the depth of the deformation layer. Microstructural characteristics of the surface at the TWIP steel SMATed for 90 min were observed and analyzed by optical microscope, X-ray diffraction, transmission and high-resolution electron microscope. The results show that the orientation of austenite grains weakens, and α-martensite transformation occurs during SMAT. During the process of SMAT, the deformation twins generate and divide the austenite grains firstly; then α-martensite transformation occurs beside and between the twin bundles; after that the martensite and austenite grains rotate to accommodate deformation, and the orientations of martensite and between martensite and residual austenite increase; lastly the randomly oriented and uniform-sized nanocrystalline layers are formed under continuous deformation.     

薄带铸轧流程制备含钇3% Si取向硅钢的组织和织构研究

通过50 kg真空感应炉冶炼,用常规流程和薄带铸轧两种工艺分别在实验室制备了含稀土钇的3%Si取向硅钢。薄带铸轧浇注温度1530℃,轧制速率0.3 m/s,铸带厚度2.5 mm。常规流程为80 mm铸坯加热温度1150℃,热轧板厚度2.4 mm,终轧温度935℃。采用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究了钢中夹杂物成分、形貌、数量、尺寸和分布;利用光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)分析了硅钢铸带、热轧板、0.3 mm冷轧板、870℃7 min和1100℃10 min再结晶退火板组织和织构。实验结果表明：与常规流程相比,薄带铸轧硅钢一次再结晶后晶粒较细小,且γ织构强度达到17,但是二次再结晶后晶粒尺寸不均匀,平均晶粒尺寸为61μm,部分Goss取向晶粒尺寸达到1 mm以上。原因为细小的含钇夹杂物数量过多,且分布不均匀,夹杂物聚集的区域晶粒长大受到明显抑制。常规流程生产的含钇硅钢二次再结晶热处理后晶粒均匀长大,平均晶粒尺寸为102μm,没有形成明显的Goss织构。