不同环境温度下典型身管用钢磨损性能研究

通过摩擦磨损、高温硬度及相应的分析试验研究了典型身管用钢32Cr2MoVA、30SiMn2MoVA在室温、200、400以及600℃下的摩擦磨损行为与规律.结果表明:两种材料的摩擦系数在各个温度区间内的区别不大,主要受摩擦氧化物产生与否影响.32Cr2MoVA的磨损率随着温度的提高先降低再提高之后又下降,30SiMn2MoVA的磨损率随着温度的上升而先降低,然后逐渐升高,600℃达到最高.温度、身管钢在高温下的硬度和磨盘材料与滑动销的高温硬度差(H_d-H_p)共同影响磨损表面氧化物层的最终形态.室温至200℃时,身管钢磨损行为主要受表面氧化物层的影响.室温下两种身管钢磨损机理均为黏着磨损及磨粒磨损,200℃时均为氧化轻微磨损.环境温度达到400℃以上时,身管钢以及磨盘材料的基体硬度开始影响磨损行为.400℃时两种身管钢磨损机理均为氧化严重磨损.600℃时,32Cr2MoVA的H_d-H_p减小,磨损表面出现了厚度很大、致密的氧化物层,磨损机理为氧化轻微磨损;而30SiMn2MoVA的H_d-H_p显著增大,试样发生了明显的塑性挤出,为塑性挤出磨损.     

35CrMo钢曲轴离子软氮化的研究

研究了３５ＣｒＭｏ钢曲轴离子软氮化后的显微组织和特性。结果表明，经离子软氮化的材料具有表面硬度高、化合物层厚和渗氮层深的特点，并且比离子氮化的材料具有更优良的耐磨性和疲劳强度。     

轧辊堆焊的研究

阐述了钢轧辊堆焊技术的发展状况和轧辊自动埋弧堆焊工艺,并针对27Cr3Mo2MnVWTi、3Cr13、35MnSi、及3Cr2W8V等堆焊材料的堆焊工艺、焊后热处理制度和焊后堆焊层的化学成分、稀释规律、显微组织、硬度、耐磨损及力学性能等,进行了试验研究和理论分析,提出了4种堆焊材料的适应性.     

Ti-xCr-yCu钛基材料的制备及组织性能研究

通过粉末冶金法制备了Ti-xCr、Ti-yCu及Ti-xCr-yCu钛基材料,研究了Cr、Cu含量对其相组成、显微组织、压缩屈服强度、弹性模量以及切削加工性能的影响规律。结果表明:随Cr含量的增加,Ti-xCr钛基材料依次出现了Ti_4Cr、TiCr_2及Cr相,其压缩屈服强度表现出先增大后减小的趋势,当Cr含量为10%时其屈服强度达到最大值(710 MPa),同时,添加Cr元素有利于降低钛基材料的弹性模量,最低可达25 GPa。添加Cu元素的钛基材料,随Cu含量的增加,Ti_2Cu相增加,并且显微组织细化,屈服强度降低;弹性模量受Cu含量影响较小而受烧结温度影响较大。添加Cr和Cu元素的钛基材料,其显微组织主要为网篮组织,弹性模量低于纯钛,其中添加Cu元素有利于细化层片,添加Cr元素有利于细化等轴组织。此外,Cr含量为5%时,钛基材料具有较佳的切削加工性能。     

TA2纯钛表面激光气体氮化工艺研究

采用Nd:YAG激光器在氮气环境中对TA2纯钛进行激光气体氮化处理,研究了不同工艺下TA2纯钛表面激光气体氮化层的宏观形貌、物相组成、显微组织、硬度及摩擦磨损性能。结果表明,经过激光表面氮化处理后,氮化层与基体之间为冶金结合,氮化层的组织主要由细小的、枝晶状的Ti N构成。激光离散氮化可显著降低材料表面的摩擦系数,提高材料的耐磨性能,且氮化强化区域的分布越密集,摩擦系数值越小,耐磨性越好。激光离散氮化还可以提高加工效率,抑制裂纹的萌生。     

易切削材料Y1Cr16Ni3Mo2CuN钢的研制

本文介绍了易切削材料Y1Cr16Ni3Mo2CuN钢的冶炼和加工工艺,并作了分析探讨,分析了合金的化学成份、显微组织和夹杂物形貌等.结果表明,首次研制的易切削材料Y1Cr16Ni3Mo2CuN钢完全能达到主要技术指标要求,说明现行的生产工艺是可行的.另外,本文研究了热处理制度与性能的关系,得出了产品优化的热处理工艺.     

Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢的空蚀行为

利用磁致伸缩空蚀试验机对Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢在蒸馏水和人工海水中进行了空蚀实验,并采用扫描电镜跟踪观察了经不同时间段空蚀后试样的形貌.通过测量失重绘制了材料的累积失重量和失重率曲线.经电化学工作站测量了材料在静态与空蚀条件下的极化曲线和腐蚀电位变化.对比分析了Cr32Ni7Mo3N与SAF2205双相不锈钢在人工海水的抗空蚀能力.结果表明：Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢空蚀破坏首先在铁素体薄弱区以及铁素体和奥氏体相界发生,并向铁素体内扩展,铁素体发生解离断裂脱落;奥氏体随着空蚀的进行,滑移线增多,显微硬度值增加,且人工海水中奥氏体显微硬度值比在蒸馏水中的高;铁素体大面积破坏后,奥氏体才失稳产生延性断裂脱落,奥氏体的存在延缓了破坏在整个材料表面上的扩展.空蚀与腐蚀交互影响导致材料在人工海水中加速破坏.Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢在人工海水中的抗空蚀能力优于SAF2205双相不锈钢.     

Co-Cr-Mo-Si颗粒强化铁基材料的研制

采用烧结 -熔渗和后续热处理工艺制备了Co Cr Mo Si硬质相颗粒强化的高性能铁基粉末冶金气门座材料。研究了不同状态下材料的显微组织以及Co Cr Mo Si硬质相颗粒和合金元素对材料性能和组织变化的影响。结果表明 ,材料烧结态孔隙多 ,硬质相颗粒与基体结合不完全。熔渗后 ,孔隙明显减少 ,致密度较高 ,显微组织为针状珠光体、铁素体、粒状碳化物和游离铜 ,硬质相颗粒作为独立相存在于组织中 ,并且与基体形成较为理想的界面结合强度。热处理后 ,显微组织为细针状的马氏体、残余奥氏体、游离铜 ,细小粒状的碳化物和以独立相存在的硬质相颗粒。这种组织可以明显提高材料的硬度、密度和强度 ,并且还具有一定的塑性和冲击韧性。合金元素的加入 ,可以细化晶粒 ,提高材料的机械性能     

氮化物弥散强化铁基合金的显微组织和力学性能研究

本实验向雾化Fe-12.8Cr-3.4W铁基粉末中引入氮化物粉末进行球磨,然后对球磨粉末进行热挤压和热轧制制备得到合金样品。对雾化粉末和球磨粉末的形貌和成分、各组成形合金的显微组织、各组成形合金的力学性能以及断口形貌进行了研究。实验结果表明,球磨对粉末晶粒起到了细化作用,同时球磨后粉末与空气接触会引入少量的氧,YN(氮化钇)的引入起到了细化球磨粉末的作用;在氮化物弥散强化合金中检测到了尺寸小于100 nm的Ti N和TiO_2的复合弥散颗粒,少量弥散颗粒与合金中的Cr、W、Y和O元素结合长大形成大于100 nm的复杂化合物颗粒。采用氮化钇制备的合金抗拉强度与氧化钇合金基本相同,延伸率增加,同时显微硬度提高;采用氮化钛和氮化钇进行制备的合金显微硬度进一步增加。     

热处理工艺对9Cr钢组织与力学性能的影响

利用热膨胀试验研究了9Cr钢随冷却速度变化的相变行为,设定奥氏体化温度分别为860和1000℃,利用 OM、SEM、TEM、XRD和室温拉伸对比研究不同热处理温度下9Cr钢的显微组织及力学性能.研究表明：随着冷却速度增加,9 Cr 钢发生铁素体/珠光体相变、贝氏体相变和马氏体相变,其中马氏体相变临界冷速为1.6℃/s;860℃热处理后9Cr钢的显微组织为板条贝氏体/马氏体和少量等轴铁素体,并有4％的残余奥氏体;奥氏体化温度升至1000℃后,奥氏体晶粒尺寸增加,9Cr 钢中铁素体几乎消失,板条特征更加明显,力学性能与860℃热处理后基本相同,均达到 HL级抽油杆钢的要求,说明9Cr钢具有较宽的工艺窗口.     

Examination of Plasma Nitriding Microstructure with Addition of Rare Earths

Medium-carbon alloy steel was plasma nitrided with rare earths I_a, Ce and Nd into the nitriding chamber respectively. The nitriding layer microstructures with and without rare earths were compared using optical microscope, normal SEM and high resolution SEM, as well as TEM. It was found that the extent of the influence on plasma nitriding varies with different contents of rare earth. The effect of plasma nitriding is benefit from adding of Ce or Nd. The formation of hard and brittle phase Fe2-3N can be prevented and the butterfly-like structure can be improved by adding Ce or Nd. However, pure La may prevent the diffusion of nitrogen and the formation of iron nitride, and reduce the depth of diffusion layer.     

预氮化对Cr-Co-Mo-Ni轴承钢渗碳层组织和性能的影响

化学热处理工艺对轴承钢的服役性能具有重要影响。研究了预氮化工艺对新型Cr-Co-Mo-Ni轴承钢渗碳层组织和性能的影响规律。结果表明,经预氮化处理的渗碳层组织可划分为析出物和针状马氏体区,析出物、针状马氏体和板条马氏体混合区,以及析出物和板条马氏体区,且在原渗氮形成的白亮层位置有数量较多的微小孔洞出现。预氮化全工艺试样表层含铬碳化物析出较少,随渗层深度的增加,次表层析出较多的含铬碳化物且尺寸较大。相较于仅渗碳试样,在表层相同位置,经预氮化处理的试样在回火后,析出物的尺寸更细小。预氮化能够提高渗碳效率,增加渗层硬度,在全工艺试样渗层深度为0.12~0.82 mm,预氮化试样的硬度高于仅渗碳试样,且经渗后热处理的硬度增加程度也显著高于仅渗碳试样。     

消应力退火对无取向硅钢组织和磁性能的影响

采用连续退火和井式退火两种消应力退火工艺生产35SW440牌号的爱泼斯坦方圈样,并对不同消应力退火工艺与组织、析出及磁性能之间的关系进行了比较研究。结果表明：一次退火板经消应力退火后铁损明显降低,磁感增加。与井式退火工艺相比,连续退火工艺生产的铁心在高磁密条件下磁性能较差,主要原因是带钢表面出现了明显的表面渗氮现象。表面渗氮源于其保护气氛、退火工艺设计不合理,形成大量细小弥散的AlN析出物。AlN析出物通过影响磁畴壁和磁矩运动,恶化磁性能。井式退火工艺由于有效控制了带钢表面渗氮,显著降低了电工钢片高磁密下铁损值,使成品铁心性能指标得到改善。     

Microstructures and Mechanical Performance of Plasma-Nitrided Al0.3CrFe1.5MnNi0.5 High-Entropy Alloys

This study investigates the effect of plasma nitriding at 798?K (525?°C) on microstructures and the mechanical performance of Al_0.3CrFe_1.5MnNi_0.5 high-entropy alloys (HEAs) obtained using different cast and wrought processing. All the alloys can be well nitride, with a thickness of around 80???m, and attain a peak hardness level around Hv 1300 near the surface. The main nitride phases are CrN, AlN, and (Mn, Fe)₄N. Those of the substrates are bcc, fcc, Al-, and Ni-rich B2 precipitates, and ?? phase. Their relative amounts depend on the prior processing and also change under the heat treatment during nitriding. The formation of ?? phase during nitriding could in-situ harden the substrate to attain the suitable level required for wear applications. This gives the advantage in simplifying the processing for making a wear-resistance component or a mold since austenitizing, quench hardening, and tempering required for steels such as SACM and SKD steels are no longer required and final finishing can be accomplished before nitriding. Nitrided Al_0.3CrFe_1.5MnNi_0.5 samples have much better wear resistance than un-nitrided ones by 49 to 80?times and also exhibit superior adhesive wear resistance to conventional nitrided alloys: nitriding steel SACM-645 (AISI 7140), 316 stainless steel, and hot-mold steel SKD-61 (AISI H13) by 22 to 55?times depending on prior processing. The superiority is due to the fact that the present nitrided alloys possess a much thicker highly hardened layer than the conventional alloys.     

800MPa级水电用钢的微观组织和力学性能研究

采用控轧控冷与调质工艺相结合的方法,开发了一种力学性能满足要求的800 MPa级高强度水电用钢,并利用组织观察和性能测试手段研究了该水电用钢的显微组织和力学性能。结果表明：经调质处理后,该水电用钢的显微组织为回火索氏体＋回火马氏体,抗拉强度达880 MPa,断后延伸率为18.5%,40℃的冲击功为126 J。微观组织观察表明,该实验钢中碳化物在回火索氏体中分布均匀,在回火马氏体中主要分布在马氏体板条界处。     

Microstructural design of cellular materials—I: honeycomb beams and plates

Performance indices for materials describe the mechanical efficiency of a component under a given mode of loading: the higher the performance index, the lower the mass of the component for a given mechanical requirement. Material selection charts offer a graphical means of comparing performance indices for a wide range of materials. The performance indices are first described. Micromechanical models for the behaviour of cellular materials are then used to suggest novel microstructural designs for cellular materials with improved performance. Model materials with two of the microstructures, honeycomb beams and plates, have been fabricated and tested. The results of the tests indicate that the new microstructures have higher values of some performance indices than those of the solids from which they are made.     

含磷低锰钢板的研制

以低锰(≤ 2%)含磷钢板为对象,探索在罩式炉进行的获得双相组织的周期退火工艺,并研究磷对周期退火后钢板的组织和性能的影响,以提供适合我国冶企工业生产条件的抗拉强度 ≥ 540MPa,延伸率 ≥ 27%的含磷钢板生产依据。实验结果表明,含锰~2%,磷(0.1~0.13)%的钢板,经680℃保温8h,再在730℃保温4h,随炉以50℃/h速度冷却至400℃后空冷的周期退火工艺退火,可以达到上述提出的性能要求,并且冲压成型性能良好。     

渗氮处理对金属陶瓷耐蚀性的影响

针对金属陶瓷耐腐蚀性不足的特点,采用真空烧结后渗氮的方法制备出表层富氮的金属陶瓷,并分析试样的微观结构,测试其力学和物理性能、耐腐蚀性能.结果表明,与常规金属陶瓷对比,渗氮后金属陶瓷的综合性能提高,且在酸、碱介质中的耐腐蚀性有所提高;渗氮后试样表面Ti含量提高,硬度提高,有利于改善金属陶瓷的机械性能和耐腐蚀性.     

0.3C-Cr-W渗氮轴承钢的微动摩擦磨损性能

利用SRV-4高温摩擦磨损试验机对0.3C-Cr-W高性能渗氮轴承钢进行了微动磨损试验,分别改变载荷和频率,研究了表面离子渗氮对摩擦磨损性能的影响.结果表明:试验钢表面渗氮后渗层厚度为238.45 μm,其中白亮的化合物层厚度为9μm,主要为γ'-Fe4N和VN两种相;渗氮后试样表面的白亮化合物层具有减小摩擦因数和提高耐磨性的作用;渗氮前后试验钢的磨损机制相同,前期以粘着磨损为主,以磨粒磨损为辅;磨损后期转变为以磨粒磨损为主,以粘着磨损为辅;渗氮前试验钢的磨损体积是渗氮后的3倍以上,表面离子渗氮后试验钢的抗微动磨损性能有明显的提高.     

Effect of nitriding atmosphere on internal nitridation of superalloy

Under the nitriding condition of 1150??/20h, the ????155 alloy was subjected to different internal nitriding treatments. The effect of nitriding atmosphere on the nitriding process and nitriding surface was studied. The composition of the nitriding atmosphere was adjusted by mixing H2 and Ar in nitrogen, and the surface product and nitrided layer depth after nitriding were characterized by means of metallography, XRD and scanning electron microscopy. The results show that the residual oxygen in the high- purity N2 will lead to the existence of Cr and Ti- rich oxide films on the surface of the alloy after nitriding, but the oxide films can be eliminated by being mixed with 5 vol% H2; when N2 content in the mixed gas is high, Cr and Ti- rich nitrides exist on the surface of the alloy. As the N2 content in the gas decreases, the surface nitride decreases. When the volume fraction of N2 is lower than 40%, the surface nitrides disappear, meanwhile the depth of the nitriding layer increases with the increase of N2 content. It can be seen that the nitriding atmosphere has an important influence on the nitriding rate. Therefore, a combination of 40 vol%N2+5 vol%H2+55 vol% Ar nitriding atmosphere can achieve a combined effect of suppressing nitriding nitrides and increasing the nitridation rate.