深冷处理对碳钢表面Mo-Cr合金层摩擦性能的影响

介绍了一种在Q235钢表面进行等离子合金化及热处理工艺,获得表面高性能强化层的技术方法.通过该技术方法的处理,使Q235钢表面含有Mo,Cr,C合金元素,成分达到或接近冶金高速钢.该工艺技术的基本原理是在真空容器中,利用辉光放电的溅射现象,首先在Q235钢表面渗入合金元素Mo,Cr,表面含量分别达到12%(质量分数,下同)和4%左右,随后进行超饱和渗碳,使表面含碳量达到2.0%以上,合金化层成分接近钼系高速钢.合金层中的碳化物细小、均匀、弥散,无粗大的共晶莱氏体组织.Q235钢表面合金化后分别采用淬火 低温回火,淬火 2h深冷处理 低温回火两种工艺.结果发现,经深冷处理的试样表面硬度达到1600HV,明显高于未经过深冷处理试样的表面硬度.摩擦磨损实验表明,经深冷处理试样的滑动摩擦系数较未经深冷处理试样的要小,经深冷处理试样的耐磨性是未经深冷处理的1.6倍.     

45钢的等离子合金化及性能

为了扩大等离子合金化的应用范围,研究了Cr,Ni合金化成分和工艺参数对45钢等离子合金化层显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明:合金粉末成分和等离子工艺参数对合金化层显微硬度影响不大,但对耐蚀性能影响较大;等离子合金化过程中由于Cr有较大烧损需用较快扫描速度;等离子合金化可以在45钢表面获得较高的耐蚀性能,具有广阔的应用前景。     

Cr元素对Fe-B堆焊合金的金相组织与性能的影响

为了提高Fe-B堆焊合金的耐磨性,利用等离子堆焊技术在Q235钢材料表面熔覆不同铬含量的Fe-B-Cr堆焊合金层,通过金相分析、扫描电镜分析、X射线衍射分析,研究Cr元素含量对Fe-B-Cr堆焊合金的组织、硬度和耐磨性的影响。结果表明：随着Cr含量的添加,Cr固溶于Fe和Fe₂B中,堆焊合金由(Fe, Cr)和(Fe, Cr)₂B组成,Cr含量的增加未使Fe-B堆焊合金中生成新相,合金组织由Fe₂B和Fe+Fe₂B的共晶组织构成。Cr元素的添加显著提高了Fe-B堆焊合金的硬度和耐磨性。Cr-2的硬度较Cr-0显著升高。随着Cr含量的不断增加,堆焊合金的硬度值呈上升趋势,Cr-10堆焊层表面硬度高达67 HRC。Cr-10堆焊层的磨损量降到最低,为0.027 5 g,其相对耐磨性较Cr-0提高了375%。     

等离子原位合成Fe-Cr-V-C堆焊合金的耐磨性

采用等离子堆焊技术制备了不同Cr含量的Fe-Cr-V-C堆焊合金,借助扫描电镜和X射线衍射等分析手段研究了碳化物形貌及合金物相组成。同时研究了Cr含量对合金硬度和耐磨性的影响,并探讨了磨损机理。结果表明:堆焊合金组织由马氏体、铁素体、奥氏体、M7C3及VC组成。合金中随着Cr含量的提高,由于硬质相M7C3和VC的数量及形态变化不大,而具有高硬度的针状马氏体基体组织的减少使得合金的耐磨性先降低,当达到一定值后继续增加Cr含量,M7C3的数量逐渐增多,因而耐磨性随后增大;当Cr含量达到27.2%(质量分数)时,大量高硬度六边形M7C3复合物(约HV1200)结合一定量VC(约HV1600)颗粒构成坚实的耐磨骨架,使得合金具有最佳的耐磨性。     

HVOF喷涂纳米WC-17Co涂层组织结构及力学行为研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了普通、超细纳米WC-17Co涂层.研究了喷涂粉末、涂层的微观组织结构和物相成分,测试了涂层的显微硬度、弹性模量、断裂韧性.研究表明,纳米WC-17Co涂层中形成了纳米尺度的胞状结构和长条状结构,并有网状的非晶结构生成.WC-17Co涂层表面均匀致密,3种涂层均是由熔化再结晶区、半熔化区和未熔化区等构成.涂层中条带结构不明显,明显区别于等离子涂层.纳米涂层组织结构更致密,碳化物颗粒分布更均匀.3种涂层中,WC都是主相,W2C、Co6W6C的含量很少.纳米涂层的显微硬度、弹性模量、断裂韧性最高.     

等离子表面冶金Cr、Mo高速钢的研制

介绍了一种在铁碳合金表面进行等离子合金化及热处理的技术.在低碳钢表面渗入合金元素Cr、Mo,表面含量分别达到4%和12%左右,随后进行超饱和渗碳,使表面含碳量达到2.0%以上,合金化层成分接近钼系高速钢.形成的碳化物细小、均匀、弥散,没有粗大的共晶莱氏体组织.试样经深冷处理后表面硬度达到1600Hv.经X射线衍射分析,表面碳化物晶体结构相主要是有M23C6、M6C和M2C,尺寸≤1μm.     

等离子喷涂法纳米结构WC-12Co涂层的微结构与形成机理的研究

使用独特的雾化干燥结合固定床技术合成WC-12Co纳米复合粉体,利用等离子喷涂法制备纳米结构WC-12Co涂层,通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等分析手段对等离子喷涂纳米结构WC-12Co涂层进行显微结构分析.结果表明涂层中除了WC相,不仅有W2C,W等非WC/Co相的产生,还出现了CoxWyCz(Co3W9C4,Co3W3C),Co3C等相及非晶和孪晶组织,在此基础上本工作将对等离子喷涂纳米结构WC-12Co涂层的形成机理作初步的研究与讨论.     

等离子表面高铬高碳耐磨层的研究

采用等离子表面合金化技术,在20钢表面渗铬,并进行双辉等离子渗碳,形成高铬高碳合金层.利用GDS、XRD、OM、SEM研究了合金层成分、相组成及组织形貌,并通过摩擦试验对合金层耐磨性进行了分析.研究结果表明:表面高碳高铬层含铬量和含碳量以及碳化物的质量分数(40%以上)高于一般冶金高铬铸铁;渗层主要包含M23C6和M7C3型碳化物,这些碳化物均匀弥散分布,尺寸通常在1μm左右,并无共晶碳化物组织;合金层表面显微硬度达到1000～1600 HV,耐磨性比GCr15轴承钢提高8.6倍.     

涂层

20010601 等离子喷涂Ni-Cr-B-Si及激光重熔涂层的耐磨性 ──Liang G Y. Surface & Coatings Technology, 2000,12 7(2～3):233(英文)在Al合金上等离子喷涂Ni-Cr-B-Si和Ni-Cr-B-Si+WC,用CO_2激光器重熔合金涂层, 对比研究了激光重熔涂层和等离子喷涂涂层的耐磨性,用SEM分析了磨损形貌。结果表明, 激光重熔涂层和等离子喷涂涂层均具有良好的耐磨性,激光重熔Ni-Cr-B-Si涂层耐磨性 最好,优于等离子喷涂Ni-Cr-B-Si涂层;等离子喷涂Ni-Cr-B-Si+WC涂层的耐磨性优 于等离子喷涂Ni-Cr-B-Si涂层,但激光重熔并未改变二种涂…     

热喷涂

20 0 0 0 40 1　真空等离子喷涂 Co Cr Aly合金的激光处理——Wielage B. Surface Engng,1998,14 ( 5 ) :3 91(英文 )采用真空等离子喷涂技术在钢基体上沉积 Co-17Cr-12 .5 Al-0 .45 Y合金涂层 ,然后用高能连续波 CO2 激光进行处理。用光学显微镜和扫描电镜对被处理合金的显微结构和热影响区进行了分析 ,使用滑动磨损、微振磨损和划痕试验等方法 ,对涂层的耐磨性进行了评价。2 0 0 0 0 40 2　长效复合涂层—— Kjernsmo D. Protect CoatEurope,1998,3 ( 11) :(英文 )1997年 ,挪威人着手实施了一个优选长效复合涂层系统的现场试验。…     

Co-Al-W基高温合金发展概述

传统Co基高温合金的强化机制为固溶强化与碳化物强化,强化效果弱于Ni基高温合金中的有序相γ'强化,从而使得Co基高温合金的应用受到限制。直到2006年,在Co-Al-W三元相图中发现稳定的L12相——Co3(Al,W),这种新型γ'相强化的Co-Al-W基高温合金有以下特点:(1)含Ta合金熔点高于Waspaloy合金;(2)硬度与屈服强度不低于Ni基高温合金;(3)γ/γ'两相之间的晶格错配度与Ni基高温合金在数值上接近,符号上相反,而正的晶格错配度更有利于蠕变性能。综上所述,Co3(Al,W)相的发现为Co基高温合金的发展开辟了新道路。自2006年以来,针对Co-Al-W基高温合金的组织与性能进行了大量研究。Co-Al-W基高温合金的微观组织为γ/γ'两相,此外还会存在一些二次相,其中包括富集Al和Ti元素的B2-CoAl相、富集难熔元素的拓扑密堆相m-Co7W6以及易在时效过程析出的c-Co3W相。这些二次相通常在晶界析出,容易成为裂纹的发源地,同时会弱化固溶强化效果,对合金的高温性能不利。虽然Co-Al-W基高温合金得到了立方形态的γ'相共格析出,但由于γ'-Co3(Al,W)相高温稳定性差,需要对其进行合金化,因此,这种γ'相强化的Co基高温合金正在由简单的Co-Al-W三元合金发展成为复杂的多元合金。综合来看,主要添加的合金化元素有Ta、Ti、Nb、V、Mo、Ni和Cr。其中,γ'相形成元素包括Ta、Ti、Nb、V、Mo,这些元素的分配系数均大于1,且能有效提高γ'相固溶温度与体积分数; Cr、Fe、Re的分配系数小于1,是γ相形成元素,添加后均降低γ'相固溶温度,其中Cr会提高γ'相的体积分数。众多合金元素中,Cr、Mo和Ni元素的过量添加会降低γ/γ'两相间的晶格错配度,从而改变γ'相形态甚至破坏γ/γ'两相组织。合金的组织与性能密切相关,γ/γ'两相、γ'相为立方形态且γ'相高温稳定性高的合金具有优异的性能。Co-Al-W基高温合金的流变应力随温度变化分为三个阶段:首先随温度升高而降低;然后随温度升高而异常升高;最后再次随温度升高而降低。故而存在峰值温度与峰值强度,Co基高温合金多应用在峰值温度下,以便获得最高的屈服强度。此外,由于Co-Al-W基高温合金中γ/γ'两相晶格错配度为正,在蠕变过程中会出现平行于拉应力的筏化,对合金的高温性能有利。除了Ta、Ti等元素能强化合金外,少量B元素的添加有晶界强化作用,可以提高合金的力学性能。添加Cr元素的Co-Al-W基高温合金在高温氧化过程中会形成三层氧化层,分别是最外层的Al_2CoO_4、富Cr并含有Cr2O和Cr2O3的中间层以及最内层的Al_2O_3。其中Cr_2O_3和Al_2O_3氧化层均致密且具有保护作用,可显著提高合金的抗氧化能力。本文简单介绍了Co-Al-W基高温合金的发现与发展,综述了近年来Co-Al-W基高温合金的研究现状,并指明了未来Co基高温合金的发展方向。     

9Cr3W3Co钢高温时效脆化现象与改进方法

采用SEM进行显微组织观察,研究导致9Cr3W3Co钢时效脆化的主要因素。采用Thermo-Calc软件,计算平衡态下不同W含量(2.36%,2.63%,2.96%,3.11%,质量分数)的9Cr3W3Co钢中析出相的含量。利用TEM,SAXS和相分析等实验手段研究时效过程中的组织演变。结果表明:9Cr3W3Co钢的冲击韧度在100h时效后的迅速降低是时效过程中大量析出的富W Laves相所造成的。平衡态的Laves相含量主要由钢中的W含量决定。时效8000h后,W含量最低的钢冲击韧度最好,同时其Laves相的尺寸最小,粗化速率最低。通过降低W含量能够抑制9Cr3W3Co钢的时效脆化。     

粘结层中Co与Ni元素含量对热障涂层组织及寿命的影响

高温服役过程中热障涂层的MCrAlY粘结层形成致密的氧化铝层,从而提高了涂层和基体的抗氧化性能。利用等离子喷涂制备的热障涂层,其粘结层中的Co与Ni的含量和界面微观结构是影响氧化的重要因素。通过在Ni基高温合金基体上利用低压等离子喷涂(LPPS)分别制备粘结层为CoNiCrAlY和NiCoCrAlY的热障涂层进行高温循环氧化实验,比较研究了这两种热障涂层在1 050℃下的循环氧化寿命和失效特征。研究表明粘结层表面形貌对氧化物的生长具有重要影响,其中CoNiCrAlY粘结层更易在TGO层中形成尖晶石氧化物,最终无法形成连续的Al_2O_3层,导致涂层失效,而NiCoCrAlY粘结层表现出不同的失效方式。同时,粘结层和基体中Ni、Co等元素在氧化过程中存在强烈的互扩散,Co与Ni含量对两种涂层BC/基体界面处宏观空洞的生长产生了不同影响。     

Si对明弧堆焊合金M_7C_3相及耐磨性的影响

采用药芯焊丝自保护明弧焊方法制备Fe-17Cr-4C-2V-Mn-Si-Ti多元合金系堆焊合金。借助金相显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜等手段,研究硅对其M_7C_3(M=Fe,Cr,V,Mn)相及耐磨性的影响。结果表明:当硅含量从0.6%(质量分数,下同)增加到2.4%时,初生M_7C_3相由板条状转变为块状弥散分布;其相邻间隔的γ-Fe数量逐渐减少直至消失。硅改变了初生M_7C_3形核前驱体-液态合金化高碳原子团簇的属性而引起其形态、分布和尺寸改变。磨损结果表明,当硅含量从0.6%增加至2.4%时,合金耐磨性先提高后下降,至1.5%时耐磨性最佳,微切削和微观断裂两种磨损机理并存。     

Ti和Co对9Cr3W低活化耐热钢组织及性能的影响

用低活化元素Ti替代高活化的Co制备9Cr3W系列钢,用金相观察、SEM观察、拉伸实验及蠕变实验等手段对其进行表征,研究了分别加入Ti和Co对9Cr3w钢力学性能的影响。结果表明,Co和Ti的添加促进析出相的析出,Ti使品粒细化,使拉伸性能和蠕变性能显著提高;Ti的添加使基体中出现少量的δ铁素体,但选择单相奥氏体区间热处理可使其消除,得到单一马氏体组织的低活化钢。对低活化9Cr3W钢进行Ti的微合金化,可获得与添加1%Co相当的良好蠕变性能。     

WC-10Co-4Cr涂层在不同温度酸与NaCl溶液中的耐腐蚀性能

为提高1Cr18Ni9Ti不锈钢在NaCl和酸溶液环境中的耐磨损性能,利用等离子喷涂制备两种晶粒WC-10Co-4Cr涂层,研究其在3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液与酸溶液(pH=5.0)中的耐腐蚀性能。结果表明:涂层中含有WC,W_2C,W以及η相(Co_xW_xC)。两种涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位均高于1Cr18Ni9Ti基体的腐蚀电位。在不同温度酸溶液(pH=5.0)中,纳米WC-10Co-4Cr涂层的电位差随温度的变化最小。涂层在NaCl和酸溶液中腐蚀机制分别为:WC-10Co-4Cr涂层表面吸附氧粒子与涂层中的Co和WC在3.5%NaCl溶液中形成电偶;在酸溶液中(pH=5.0),涂层中的Co溶解形成Co²⁺离子,和WC相直接形成电偶腐蚀,导致涂层表面出现孤立的WC颗粒。     

合金元素对W-Ni-Fe合金性能的影响

介绍了W-Ni-Fe合金中Cr、Co、Mn和RE(La,Y,La-Y)元素对其性能的影响,并扼要分析了合金元素对其性能的影响机制。其中,Cr与W、Ni、Fe、O等元素在合金中形成富Cr固溶体,进而会形成偏聚,降低W合金的结合强度及力学性能;Co元素可增强基体相对W颗粒的润湿性及界面间的结合强度,合金的塑性变形、强度及延伸率都有所提高;Mn元素在相界面上生成的中间相可阻止W原子在粘结相扩散,抑制W晶粒的长大,提高合金的力学性能。添加La-Y与单独添加La或Y的作用相同,当添加等量的稀土元素时,添加物对合金性能影响程度的顺序是YLa-YLa。     

Co含量对一种Ni-Co-Al粉末高温合金摩擦学性能的影响

采用粉末冶金(机械合金化+真空热压烧结)制备不同Co含量的Ni-Co-Al系高温合金,并考察合金在800℃下的高温摩擦学性能与Co含量的变化关系。结果表明:适量的Co可以提高合金的硬度和抗压强度,并改善合金的摩擦学性能,但过量的Co(Co质量分数达到30%)又使合金的摩擦学性能变差。磨痕表面的扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)及能谱(EDS)分析表明,磨痕表面形成了由CoO等组成的氧化物"釉质层"。这层"釉质层"的成分及其在摩擦过程中的脱落程度影响了合金的高温摩擦学性能。     

Cr/Mo比对FeCoMoCrZr非晶合金晶化过程及磁性能的影响

采用单辊急冷法制备了一系列不同Cr/Mo比的FeCoMoCrZr非晶薄带,并对该系非晶合金进行等温热处理。用XRD和VSM研究Cr/Mo比的变化对(Fe0.58Co0.42)73Mo17-xCrxZr10系非晶合金晶化过程和磁性能的影响。结果表明,x在9~17之间变化时,所制备的合金薄带为非晶结构;(Fe0.58Co0.42)73Mo5Cr12Zr10非晶合金的晶化过程为:Am→α-Fe(Co)+CrFe4+Fe23Zr6+Cr2Mo,(Fe0.58Co0.42)73Cr17Zr10非晶合金的晶化过程为:Am→α-Fe(Co)+Am′→α-Fe(Co)+CrFe4+Fe3Ni2+未知相;Cr/Mo比例的增加降低了合金的热稳定性,促进了退火后α-Fe(Co)相的析出。两种合金的饱和磁化强度Ms随退火温度的变化趋势相同但幅度不同,在低于晶化峰值温度Tp退火,(Fe0.58Co0.42)73Mo5Cr12Zr10合金的Ms随退火温度的升高缓慢上升;而(Fe0.58Co0.42)73Cr17Zr10合金的Ms随退火温度的升高快速大幅上升。     

基于团簇结构模型的低活化铁素体/马氏体钢成分设计

使用"团簇加连接原子"结构模型研究了低活化铁素体/马氏体钢的成分特征,确定了BCCFe-Cr二元基础团簇式[CrFe14](Cr0.5Fe0.5),其中团簇[Cr-Fe14]是以溶质原子Cr为心周围被14个基体Fe包围的菱形十二面体。根据团簇式自洽放大和相似组元替代原则,添加V、Mn、Mo、W、Nb和C等合金元素得到2个系列团簇成分式,无C系列[Cr16Fe224](Cr8(V,Nb,Mn,Mo,W,Fe)8)和含C系列{[Cr16Fe224](Cr8(V,Nb,Mn,Mo,W,Fe)8)}C1。使用铜模吸铸快冷技术制备直径6 mm的合金棒,将其在1323 K保温0.5 h+水冷,随后在1023 K保温1 h+水冷。结果表明,无C系列置换固溶体合金为单一铁素体组织,含C系列合金的微观组织随着合金化组元种类和含量的不同而变化;合金的硬度随着组织的改变而改变,且置换固溶体系列合金的硬度随着合金体电子浓度VEC/Ra3的增加而单调降低。