4335V钢中碳化物的研究

实验表明,4335V钢淬火回火后析出三种碳化物:(1)M_3C,在200至700℃回火时析出,其中溶有Cr,Mn,Mo,V,随回火温度升高,Cr含量从2.6％增至19.5％;(2)M_7C_3,在400℃以上回火时析出,其中含Cr20—30％,还溶有Mn和Mo;(3)M_4C_3,在高于500℃回火时析出,其中M为V,Mo,Cr,其原子比为V:Mo:Cr≈7:1:1。 本文还研究了碳化物的形貌和分布特征,以及与淬火亚结构的关系,初步分析了它们对钢的低温冲击韧性的影响。     

M2高速钢的高温摩擦磨损行为

采用Bruker UMT-3型高温摩擦磨损试验机,对M2高速钢在200、400和600℃下的高温摩擦磨损性能进行研究。采用扫描电镜观察磨损表面形貌,探讨了其磨损机制。结果表明:温度是影响M2高速钢高温摩擦磨损性能的重要因素。随着温度的升高,磨损体积先升高后降低,400℃时磨损体积最大,分别是200和600℃的15倍和1.2倍。200℃时摩擦因数最大为0.65,随温度升高摩擦因数先降低,随后趋于平稳,400和600℃时分别为0.39和0.40。200℃时M2高速钢的磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损,以磨粒磨损为主,碳化物减磨作用明显; 400和600℃时主要磨损机制为粘着磨损和轻微的氧化磨损。400℃时粘着磨损严重,磨损加剧。600℃时以氧化磨损为主,氧化层起到良好的减磨作用,磨损减弱。400和600℃下的摩擦因数较200℃小,这是表面的软化熔融和氧化层的润滑的共同作用所致。     

热处理对马氏体不锈钢显微组织和性能影响

借助强度和硬度测量手段以及显微组织观察及EDS能谱分析,研究了奥氏体化温度和时间、回火温度对一种实验室冶炼的马氏体不锈钢的微观组织和力学性能的影响。实验结果表明:奥氏体化温度可以显著影响材料的力学性能,当奥氏体化工艺为1050℃-60 min时,材料的硬度最大(49 HRC),抗拉强度最高(1800 MPa)。在回火温度为400~500℃的范围内,回火温度的升高导致了M_7C_3相的沉淀和二次硬化,使材料的硬度和抗拉强度轻微升高;当回火温度进一步升高至700℃时,M_7C_3碳化物发生粗化并部分地转变为M_(23)C_6碳化物,材料的硬度和抗拉强度明显降低。试样在200℃和700℃回火后的拉伸断口表现出混合断裂机理(脆性和韧性),而在500℃表现为韧性特征。该材料最佳的热处理工艺为1050℃-60 min奥氏体化处理+500℃-60min回火处理。     

CrWMn钢中添加微量Mo对网状碳化物的影响

依靠相平衡热力学方法,基于Cr WMn钢容易出现网状碳化物的分析,研究了Cr WMn钢中添加微量Mo对避免沉淀析出网状碳化物的作用,并计算了加微量Mo的Cr WMn钢的热处理工艺及其硬度。结果表明:当Cr WMn钢中添加0.3%~0.4%Mo时,在奥氏体相区M_3C消失而M_(23)C_6增加,并因M_(23)C_6与M_6C相互转变,降低了碳化物优先在奥氏体晶界上沉淀析出的程度;降温至铁素体区后,M_(23)C_6也参与沉淀析出和聚集长大的竞争,减轻了在晶界集中的可能性。并且,使钢中碳化物分布更均匀细化。试验和应用表明,在同样的热加工和冷却条件下,含0.3%~0.4%Mo的Cr WMn钢能够避免或减轻碳化物网状,碳化物颗粒尺寸约0.5μm,850℃淬火加200℃回火后硬度为62~64 HRC,与合金设计预测相符。     

W-Mo-V改进型H13模具钢的力学性能与磨损行为

研究了自主研发的W-Mo-V系改进型H13模具钢(HBJ3钢)经500、550和600 ℃回火后的显微组织、力学性能和磨损行为,并与H13钢进行了对比。结果表明,与H13钢相比,HBJ3钢经600 ℃回火后的硬度和抗拉强度均有明显提高。在回火温度为500、550和600 ℃时,HBJ3钢的摩擦因数和磨损率均低于H13钢,磨损率分别低38%、58%和64%。HBJ3钢的磨损机理主要是氧化磨损和磨料磨损,而H13钢还有剥层磨损机制。     

高速钢中马氏体二次硬化的TEM研究

研究了含4％Co的M42基体钢在250—700℃回火区间的析出相低温回火有M_3C(M以Fe为主)碳化物析出,400℃以上回火,数量逐渐减少.500—560℃观察到一个衍射芒线的演化过程.在580℃回火时观察到面心立方M_2C(M以Mo为主),700℃时面心立方M_2C全部转变成六方M_2C,还有VC和Cr_(23)C_6。衍射芒线是由于合金元素Mo,W与碳元素在{100}_(α′)面上的偏聚造成的,是由复合偏聚区向过渡相(面心立方M_2C)的演变.这一演变使M42基体钢回火出现二次硬化现象。     

回火温度对含钨DIEVAR钢组织和力学性能的影响

由于W在钢中具有优越的热强性、热硬性,对DIE VAR钢添加质量百分比为1.0%的W,经真空感应熔炼、锻打、退火后进行560℃和600℃的回火处理,再分别进行横向冲击、硬度和组织观察。结果表明,W有效地提高了 DIEVAR钢600℃回火后的硬度和回火稳定性(2～3 HRC),冲击功相较DIEVAR钢有小幅提升,JmatPro计算结果表明,W-DIEVAR钢中形成了新的M_2C和M_7C_3型碳化物,且扫描电镜显示W的添加抑制了 DIEVAR钢的M_(23)C_6型碳化物析出和长大,使含1.0%W试验钢的碳化物大小达到纳米级别(20～200 nm)。     

H13钢表面Fe_2B单相渗硼层的高温摩擦磨损机理

经过固体渗硼及后续真空热处理在H13钢表面制备得到了Fe_2B单相渗硼层,研究了400~700℃高温下Fe_2B单相渗硼层高温摩擦磨损性能,并探讨了其摩擦磨损机理。结果表明渗硼层的摩擦因数随温度升高呈降低趋势而磨损体积反之;400℃时渗硼层仍具有较好的抗氧化性以及耐磨性能磨损机理主要为轻微氧化磨损以及周期载荷作用下Fe_2B柱状晶碎裂产生微裂纹导致的疲劳磨损;在500℃时磨损机理开始向氧化磨损转变;600℃以上磨损机理转变为氧化磨损占主导;700℃时为严重氧化磨损,渗层出现疲劳剥落现象。     

回火温度对发电机水冷壁用SA213-T12钢性能的影响

以发电机水冷壁用高强度钢为研究对象,采用先正火,再淬火,最后回火的热处理工艺对其进行性能优化,分析回火温度对其碳化物析出及对其力学性能的影响。结果表明,当回火温度在400~450℃时,钢中碳化物主要为尺寸较大的M_3C合金渗碳体;当回火温度在450~600℃时,碳化物主要为尺寸较小的弥散分布的M_6C和M_2C;当回火温度达到650℃时,弥散分布的碳化物数量开始减少并发生球化、长大,同时合金钢强度也随回火温度提高逐渐降低,且在高温区间和低温区间回火时强度下降较快。     

热处理工艺对NiCrMoV钢微观组织和耐磨性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜研究了淬火温度(850~1050℃)+600℃回火对NiCrMoV钢组织的影响及其在不同载荷、滑动速度下的耐磨性能。结果表明:热处理后室温组织为铁素体和回火索氏体;硬度随淬火加热温度升高呈先增加后降低的趋势,900℃时达到最大,为41.2 HRC;保持滑动速度30 mm/s,磨损量随载荷增加呈先降后增,摩擦因数随载荷增加呈先减小后增大,900℃淬火样最小;固定载荷100 N,磨损量和摩擦因数随滑动速度增加呈先增后降低,淬火温度950℃时最小;当载荷200 N时,摩擦因数差异最小,在0.44~0.46内波动。低载荷或低速以磨粒磨损为主,高载荷或高速以磨损为主,粘着和磨粒磨损为辅的混合机制。     

H13钢表面Fe2B单相渗硼层的高温摩擦磨损机理研究

经过固体渗硼及后续真空热处理在H13钢表面制备得到了Fe₂B单相渗硼层,研究了400~700 ℃高温下Fe₂B单相渗硼层高温摩擦磨损性能,并探讨了其摩擦磨损机理。结果表明,渗硼层的摩擦因数随温度升高呈降低趋势,而磨损体积反之;400 ℃时渗硼层仍具有较好的抗氧化性以及耐磨性能,磨损机理主要为轻微氧化磨损以及周期载荷作用下Fe₂B柱状晶碎裂产生微裂纹导致的疲劳磨损;在500 ℃时磨损机理开始向氧化磨损转变;600 ℃以上磨损机理转变为氧化磨损占主导;700 ℃时为严重氧化磨损,渗层出现疲劳剥落现象。     

回火温度对高强无碳化物贝氏体钢无缝管组织和性能的影响

研究了正火后回火温度对无碳化物贝氏体钢无缝钢管组织和性能的影响。试验结果表明,930 ℃正火后在600 ℃以下回火时,随回火温度的提高,试验材料的抗拉强度有降低的趋势,但降幅不大,强度在973~1012 MPa变化。试验材料的冲击吸收能量在300 ℃达到最大值,为72 J;400 ℃回火时,冲击吸收能量出现最低值,出现无碳化物贝氏体钢的回火脆性;回火温度超过400 ℃时,冲击吸收能量上升;300~350 ℃回火时,伸长率和断面收缩率最高。在400 ℃以下回火时,试验材料的组织由无碳化物贝氏体、块状铁素体和残留奥氏体组成;超过400 ℃回火时,组织为粒状贝氏体及块状铁素体。无碳化物贝氏体钢无缝钢管930 ℃正火,300 ℃回火时具有较佳的综合力学性能。     

回火温度对一种Fe-Cr-Ni-Mo高强钢碳化物及其力学性能的影响

利用TEM和三维原子探针(3DAP)研究了一种Fe-Cr-Ni-Mo高强钢中碳化物随回火温度的变化及其对力学性能的影响.结果显示,回火温度较低(400℃)时,钢中析出M3C合金渗碳体及M7C3合金碳化物,M为Fe,Cr和Mn的组合,其中M3C长度约为1μm,而M7C3尺寸较小,小于200 nm;回火温度较高时(500和600℃),碳化物析出数量增加,但M3C合金渗碳体尺寸变小,数量减少甚至不出现,同时析出尺寸较小的M2C和M6C(小于200 nm);继续提高回火温度(650℃),除M2C外还出现MC型碳化物,其尺寸小于100 nm,析出数量减少.合金碳化物M2C,M6C和MC的合金元素主要以V,Cr和Mo为主.高强钢的强度随回火温度的升高而下降,但在500~600℃回火温度区间,由于V碳化物析出会引起二次硬化效果,强度下降不明显,因此实验钢在530~600℃内回火后可获得较好的强韧性配合.     

淬火温度对高钒高速钢摩擦磨损性能的影响

以自主成分设计的高钒高速钢(HVHSS)为研究对象,在1100~1220℃温度区间进行淬火热处理,研究淬火温度(T_q)对钢摩擦磨损性能的影响。结果表明:当T_q=1100℃时,碳化物偏聚得不到改善,基体韧性差,摩擦磨损过程中裂纹一旦萌生即迅速扩展,造成碳化物整体磨损剥落,耐磨性差;T_q超过1140℃时,大量碳化物分解,合金元素熔入马氏体中,导致Mf降低,残留奥氏体增加,基体硬度低,碳化物硬质点得不到保护,过早暴露,导致其耐磨性差。经1140℃淬火-回火处理试样组织中针状马氏体含量较多,且保留适量韧性较好的残留奥氏体相,细小粒状碳化物分布均匀,摩擦因数最小,平均摩擦因数仅为0.3254,与Si C砂轮对磨10 h后,其磨损量仅为9.9 mg,约为1100℃淬火-回火试样的48%,耐磨性最好。     

热处理对718钢干摩擦磨损性能的影响

通过显微组织分析、硬度测试、摩擦磨损性能测试以及磨损形貌观察,研究了不同热处理工艺对718钢的组织、硬度及干摩擦磨损性能的影响。结果表明,热处理工艺对718钢的显微组织、洛氏硬度及干摩擦磨损性能有显著影响。与热轧态718钢相比,经860℃油淬+200℃回火处理后,718钢的硬度提高显著,其硬度可达49.5 HRC,其显微组织为回火马氏体+少量粒状碳化物。718钢经860℃油淬+200℃回火处理后,磨损量和平均摩擦因数最小,表现出优异的干摩擦磨损性能。     

回火温度对NM500耐磨钢组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和材料表面综合性能测试仪等研究了回火温度对NM500低合金高强度耐磨钢的显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明,NM500钢经淬火+回火处理后得到典型的回火马氏体组织,回火温度的升高使得固溶在马氏体板条中的过饱和碳原子逐渐析出,而碳化物聚集长大导致钢的硬度和低温冲击性能明显下降。NM500钢在200 ℃回火后的硬度和-20 ℃低温冲击吸收能量分别为513 HBW和44.40 J,耐磨性能最佳。低温回火(200、250 ℃)时少量细小弥散的过饱和碳原子析出改善了钢的耐磨性,300 ℃及以上回火时聚集粗化的短棒状渗碳体会降低基体的硬度,导致钢的耐磨性不断降低,磨损机制由磨粒磨损向粘着磨损转变。     

改进型M50高温用轴承钢的设计与研发

分析了高温轴承用M50钢中碳化物粗大的原因,为降低V偏析和MC一次碳化物的析出数量,通过热力学计算重新设计了成分并进行了试制。通过电解萃取方法,研究了新钢种在热锻、等温退火后碳化物的类型、尺寸和成分,并检测了该钢在淬火、回火热处理后的硬度。结果表明:新设计钢种在退火后存在M_(23)C_6、M_6C、M_2C三种碳化物,平均尺寸为0.45μm,最大不超过5.3μm;未检测到MC,球状碳化物M_(23)C_6增多;经过淬火、回火处理后,新设计钢的室温硬度不低于64 HRC,400℃下高温硬度不低于60 HRC,完全符合高温轴承的服役要求。     

不同温度下柔性刷丝HVOF涂层摩擦磨损及氧化行为研究

目的 研究不同温度下柔性刷丝HVOF涂层接触界面的摩擦磨损行为。方法 在销盘摩擦磨损试验机上采用法向载荷2 N,转速900 r/min,对L605刷丝材料与HVOF涂层配副进行不同温度下的摩擦磨损试验,分别利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)和X射线光电子能谱仪(XPS)对摩擦试验后不同温度(200~ 600 ℃)下的刷丝端面进行观察,并对其表面化学成分的价态进行分析。结果 柔性刷丝界面的摩擦因数在0.5~0.9之间,且摩擦因数随着温度的升高而降低,摩擦因数曲线的波动程度则随温度的升高而加剧。随温度的升高,柔性刷丝界面的摩擦磨损状态由三体磨损逐渐转向二体磨损。摩擦界面EDX分析表明,接触界面的氧含量分布存在差异,随温度升高,刷丝表面氧含量增加,且XPS结果表明,不同温度工况下摩擦磨损界面氧元素的结合能并不相同。结论 柔性刷丝接触界面的磨损机制以氧化磨损为主,在400 ℃以下,柔性刷丝界面的磨损机制主要表现为氧化磨损和磨粒磨损,再转变为氧化磨损与黏着磨损共同作用。此外,柔性刷丝界面形成不同的磨损氧化产物,当温度高于400 ℃时,氧元素的结合能呈现双峰。     

热处理对42CrMo制动盘摩擦磨损性能的影响

以自卸42CrMo调质钢制动盘为研究对象,对其进行了不同的热处理。采用MG-2000型销-盘摩擦磨损试验机研究了不同摩擦条件下热处理对试样的摩擦磨损性能的影响。并采用FEI Quanta 200型扫描电镜对试样的磨损表面形貌进行表征。结果表明:不同热处理状态的42CrMo制动盘试样的摩擦系数均随转速和接触压力的增大而减小;磨损率随转速和接触压力的增大而增大;在相同摩擦条件下,840℃淬火+400℃回火处理的销试样的摩擦系数和磨损率均最小;在低速低载时,42CrMo钢的磨损机制主要是磨粒磨损,高速高载时,其磨损机制主要是粘着磨损;转速500r/min比300 r/min的试样发生严重磨损的时间短。     

热处理对超超临界汽轮发电机组用X22耐热钢组织与性能的影响

采用SEM、TEM、硬度测试、冲击性能测试等方法,研究了不同热处理工艺对X22耐热钢组织及性能的影响。结果表明:X22耐热钢经1070℃×1 h油冷淬火处理后组织为板条马氏体,板条间有针状碳化物析出。经不同温度的回火处理后,X22钢组织依然保持马氏体板条形貌。当回火温度超过650℃时,针状碳化物消失,在马氏体板条和原奥氏体晶界上析出大量条状碳化物M_(23)C_6。随回火温度升高,X22钢硬度呈先降低后升高再快速降低的变化趋势,500℃时,硬度达到最大值52 HRC;X22钢的冲击功在500℃和650℃时出现了两次低谷,冲击功分别为11.7 J和9.7 J。