2Crl3不锈钢表面电火花强化及磨损和冲蚀行为研究

采用电火花表面沉积（ESD）技术，选用YG-8硬质合金和石墨两种电极，对2Cr13不锈钢进行表面强化处理。研究了强化层深度的影响因素，采用辉光放电谱仪（GDS）测试强化层元素分布，用X射线衍射仪（XRD）分析组织结构，用球盘磨损试验机评价耐磨性能，用喷砂型冲蚀装置评价冲蚀性能。结果表明：强化层与基体为冶金结合，其深度随电源电压增加而增大，Ar气保护能有效地降低强化层中N、O含量。石墨电极强化层存在大量的Fe3C、奥氏体和少量石墨；硬质合金电极强化层存在大量的W2C、Co6W6C和WC1-x，。经YG-8和C电极强化后，2Cr13不锈钢表面的硬度大幅度提高，摩擦系数明显降低，粘着磨损得到有效的控制，耐磨性能得到显著的改善。在10°小冲蚀角条件下，强化层明显提高了基体的抗石英砂冲蚀性能，而90°垂直冲蚀时，强化层的抗冲蚀性能却不及基体，原因是强化层韧性不及基材。     

U70MnSi和40Cr钢电火花表面强化层的组织与性能

采用硬质合金YG-8和焊条FW-1101作电极,在电火花表面强化器上强化了U70MnSi钢和40Cr钢的表面;用X射线衍射仪分析了强化层的结构,用滚动和滚、滑磨损试验研究了强化层的耐磨性,用阳极极化和浸泡试验研究了40Cr钢表面强化后的耐腐蚀性能。结果表明：强化层是由化合物和非晶组织组成的混合层;表面强化后试样的耐磨性明显提高;40Cr强化层的混合组织对耐腐蚀性能的影响超过了层中缺陷和残余应力的影响,使其耐腐蚀性能提高。     

40CrNiMoA钢瞬态电能强化层的摩擦磨损性能

在自制的瞬态电能表面强化设备上，采用Ф3mm的石墨、YG8硬质合金、CrWMn和Cr12MoV电极，选用40～60V电压和180μF电容，电极在工件表面移动速度为1．63mm／s，对40CrNiMoA钢表面强化，用SEM观察了强化层的形貌和组织，在MM-200型磨损试验机上进行磨损试验。结果表明，以Crl2MoV电极强化后的耐磨性能最好，其平均磨损速率仅为未处理试样的1／6，其次为石墨电极强化的表面（平均磨损速率为未处理试样的1／5左右）。40CrNiMoA钢表面经过石墨电极瞬态电能强化后，磨损前期摩擦因数在0．15～0．3之间；后期摩擦因数平均值在0．3～0．7之间。未处理试样摩擦因数平均值在0．85～0．9之间。几种表面强化的试件与不锈钢的磨损表明，主要磨损形式为磨粒磨损和疲劳剥落。瞬态电能表面强化比其他表面处理方法简单易行、成本低，可推广应用于其它材料的表面强化。     

涂层刀具切削马氏体不锈钢的磨损机理研究

采用Al Ti N涂层硬质合金刀具对1Cr11Ni2W2MoV以及2Cr13两种型号的不锈钢进行车削试验,利用激光共聚焦显微镜观察刀具的前、后刀面磨损形貌,对刀具的主要磨损机理及磨损形式进行分析。研究结果表明:1Cr11Ni2W2MoV的加工难度大于2Cr13;硬质合金刀具切削1Cr11Ni2W2MoV不锈钢时,刀具主要的磨损形式为月牙洼磨损以及边界磨损,失效形式主要为崩刃;切削2Cr13不锈钢时,刀具的主要磨损机理为粘结磨损。     

电火花表面强化TC4钛合金组织特征及性能研究

为研究混粉准干式介质中电火花表面强化TC4钛合金工艺对强化层组织特性的影响,以石墨和紫铜为电极进行电火花表面强化试验。通过强化层微观组织形貌观察、显微硬度测定及摩擦磨损实验分析,研究表明:脉冲电流对强化层性影响较大;采用石墨电极获得强化层表面组织不规则且多层叠和褶皱,显微硬度大,耐磨性能好,而采用紫铜电极强化层表面相对平整,但有微裂纹。电火花放电强化对工件表面整体性能改善显著,显微硬度提高3倍左右,强化层耐磨性能提高7倍左右。     

表面复合强化处理后Ti17钛合金的显微组织和耐磨性能

分别以硅青铜和YG-8合金为电极进行瞬态电能表面强化结合离子束增强沉积硅青铜对Ti17钛合金进行表面复合强化,研究了电极材料对其组织和耐磨性能的影响。结果表明:Ti17钛合金表面复合强化层由瞬态电能强化层和铜沉积层组成,铜沉积层组织致密,无气孔、微裂纹等缺陷,与瞬态电能强化层结合良好;以硅青铜为电极强化处理后的钛合金表面复合强化层厚约6μm,强化层及界面处无微孔、裂纹等缺陷,表面硬度为517 HV,耐磨性能较未强化的提高了20倍;以YG-8合金为电极处理后的钛合金表面复合强化层厚约15μm,在其瞬态电能强化层中存在少量的微孔和微裂纹,表面硬度为537HV,耐磨性能较未强化的提高了30倍;复合强化后Ti17钛合金的摩擦因数比未强化的略有下降。     

膨胀锥钢表面等离子原位冶金强化层研究

采用等离子原位冶金技术,在膨胀锥用20CrMnTi低合金钢基体表面制备了Cr-Mn-Fe耐磨复合强化层,采用OM、XRD和显微硬度计分析了该强化层的组织结构以及硬度分布特征,并通过磨损试验机进行了磨损试验。结果表明,该强化层在微观组织上与20CrMnTi钢基体呈良好的冶金结合状态,性能匹配良好;强化层主要由γ-(Fe,Cr,Mn)基体及(Cr,Fe)7(C,B)3碳化物硬质相组成;由强化层表面至基体呈现出梯度递减的硬度分布特征,强化层的硬度显著高于20CrMnTi钢基体;强化层的相对耐磨性高出母材20CrMnTi钢10倍以上。     

底层硬质合金间隔分布自润滑涂层的制备及其摩擦磨损性能研究

为了提高45钢的减摩和润滑性能,选择石墨和YG8硬质合金棒作为电极材料,利用电火花沉积在45钢基体表面制备底层硬质合金间隔分布的自润滑涂层,使用扫描电子显微镜、Image J软件以及EDS对涂层形貌、组成成分进行观察和研究,利用HSR-2M型摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,分析了相同条件下自润滑涂层、基体和石墨涂层的摩擦磨损性能以及不同条件下自润滑涂层的摩擦磨损性能。厚度75μm、表面粗糙度1.679μm的自润滑涂层均匀、致密,摩擦系数和磨损量相较于基体和石墨涂层明显下降。在载荷为40N和往复摩擦频率为400t/min时,自润滑涂层的摩擦系数最小分别为0.213和0.225。研究结果表明,涂层的耐磨性和润滑性能受底层硬质合金、往复摩擦频率以及载荷的影响,原因是底层硬质合金层不仅能为顶层石墨涂层提供支撑,同时还能与石墨结合生成新的润滑膜,提高自润滑涂层的耐磨性和润滑性。     

α-C:H膜系与氮化物膜系的结构性能比较及机理分析

采用非平衡磁控溅射与阳极离子束技术制备Cr/α-C:H膜系,同时采用多弧离子镀技术分别制备Cr/CrNx与Ti/TiNx膜系,膜层厚度均为2μm。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、Raman光谱、X射线衍射仪分析三种薄膜的微观结构和表面形貌;采用WS-2005型附着力划痕仪测试三种膜系与SKD11不锈钢基体的结合强度;采用自主研制的球磨仪测试制备在SKD11不锈钢与YG6硬质合金基体上的三种膜层耐磨性能。结果表明,利用阳极离子束技术制备的α-C:H膜是一种非晶结构、表面平滑的薄膜,粗糙度值仅为5.21 nm,划痕试验临界载荷为17.8 N。而晶态的TiNx与CrNx膜层粗糙度较高,且其表面存有"熔滴",但其结合强度较高,划痕试验临界载荷达80 N以上。α-C:H膜层的耐磨性能优于TiNx,CrNx,且沉积在YG6硬质合金基体上的膜层单位磨损率均比SKD11不锈钢基体上的膜层低。     

碳钢奥氏体不锈钢材料在水电工程中应用的局限性

通过对水电站典型应用材料(55钢、1Cr18Ni9Ti、0Cr13Ni5Mo)在冲蚀磨损过程中电化学腐蚀及抗冲蚀磨损性能研究,区分出纯磨损、纯腐蚀、磨损对腐蚀的促进分量及腐蚀对磨损的促进分量等在材料失效过程中各占的比例,考察了试验材料的抗冲蚀磨损特性及其磨损与腐蚀间的交互作用,分析了其失效机制。结果表明:不同的冲蚀速度下,0Cr13Ni5Mo不锈钢的冲蚀磨损失重率最小,55钢最大;纯磨损是材料失去的主要方式:55钢虽然纯磨损量较小,但腐蚀及其磨损与腐蚀的交互作用失去量大,1Cr18Ni9Ti不锈钢虽然纯腐蚀量小,但纯磨损量大,因而都有应用的局限性。     

锰硼奥氏体基高铬铸铁的组织结构及抗磨性研究

研究了四种不同含B量的Fe-Cr-Mn-C-B系铸造合金的铸态组织结构及摩擦磨损特性。结果表明：硼碳化物体积分数随B含量增加而增大，并可按等量原子比估算。由于含B合金基体表面更易摩擦诱发马氏体相变，且产生表面细晶强化作用，显著提高了滑动磨损的抗磨性。含硼0．3％时，滑动磨损的抗磨性是25Cr马氏体基合金的4倍，是Mnl3铸钢的7．6倍。     

铁素体不锈钢激光熔覆层组织和性能研究

采用无碳合金粉末和低碳合金粉末对铁素体不锈钢进行激光表面熔覆处理,借助光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)、能谱分析仪(Energy dispersive spectrometry,EDS)、X射线衍射仪(X-ray diffractometry,XRD)、显微硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站对熔覆层显微组织、化学成分、硬度、耐磨性和耐蚀性进行评价。结果表明,两种激光熔覆层均无裂纹、气孔等宏观缺陷,显微组织主要由等轴晶、包状晶、树枝晶和枝间共晶组成。无碳熔覆层与低碳熔覆层均含有α-Fe、Fe-Cr合金相、Cr单质相以及Cr_(9.1)Si_(0.9)、Fe_(9.7)Mo_(0.3)、Fe_(10.8)Ni、Fe_(19)Mn等金属间化合物。此外,低碳熔覆层还产生了间隙化合物Cr_7C_3以及马氏体相C_(0.055)Fe_(1.945)。低碳熔覆层硬度为750 HV0.5,显著高于母材硬度250 HV0.5;无碳熔覆层硬度为650 HV0.5,其热影响区发生软化。激光熔覆层相对于母材具有更为稳定的摩擦特性以及优异的耐磨性和耐蚀性,其中低碳熔覆层耐磨性和耐蚀性均优于无碳熔覆层。     

低层错能FeMnSiCrCu形状记忆合金的空蚀

对低层措能Fe—26Mn—6Si—7Cr—lCu形状记忆合金和0Crl3Ni5Mo不锈钢进行了空蚀试验。结果表明，Fe—26Mn—6Si—7Cr—lCu形状记忆合金杭空蚀性能优于0Crl3Ni5Mo不锈钢。空蚀过程中应变诱发马氏体转变是该形状记忆合金具有良好杭空蚀性能的主要原因。     

Erosive wear of composite materials

The erosive wear behavior of selected polymer matrix composite materials was investigated using an erosion wear tester. Scanning electron microscopy was used to characterize the eroded surface. The results show that the erosive wear rates in these materials are at least an order of magnitude greater than that of low carbon steel. Of the composites tested, continuous graphite fiber-epoxy composites showed erosive wear that is typical of brittle materials (maximum wear rate when the impingement is normal to the surface), while continuous aramid fiber-epoxy and chopped graphite fiber-polyphenylene sulfide showed quasi-ductile behavior (maximum wear rate at 25°–45° impingement angle). These results are discussed in terms of the observed failure modes.     

WC-Co硬质合金焊条电弧焊研究

用强石墨化药皮配合纯Ni焊芯制成焊条,其熔敷金属与WC-Co硬质合金有良好的湿润性和液态互熔性;TEM、SEM、EDAX分析表明熔合区为Ni基W、Co固溶体和球状石墨;焊接冶金过程新生的少量脆性相Co3W3C、WC1-x,大部分被球状石墨吞并,少量分布于基体亚晶界;熔合线上原始的WC和原始的Co相重新与Ni基金属形成焊合界面.最终证明在本研究条件下,WC-Co硬质合金有良好的电弧熔焊的焊接性.     

疏浚管道金属材料冲蚀磨损性能*

疏浚工程中,输送管道内壁面受到泥砂浆的持续冲刷,导致管道冲蚀磨损严重。为选择输合理的输送管道材质,以提高疏浚管道的抗冲蚀性能,降低其维修和更换频率,采用冲蚀试验与理论分析的方法,以常见管材Q235为参照对象,对比5种可用于制作耐磨排泥管道的耐磨金属材料的冲蚀性能,包括Cr15铸铁、Cr26铸铁、Fedur®40合金、中锰钢、信铬钢。根据材料表面扫描电镜(SEM)图像,分析不同冲蚀角度下材料磨损类型。结果表明：冲蚀磨损过程中,各耐磨金属材料同时承受多种磨损作用,合金材料中起支撑作用的软质组分容易因切削、塑性疲劳断裂等因素而被剥离,而较硬的碳化物等组分则在松动后容易被颗粒撞击脱落;除Q235外,其余材料的磨损率均随着冲蚀角度的增加而增大;信铬钢、Fedur®40合金在中、小冲蚀角度下的耐磨性能表现优秀,若价格与加工性能合适,建议选作疏浚管道金属材料。     

Wear Mechanism of Cemented Carbide Tool in High Speed Milling of Stainless Steel

Adhesion of cutting tool and chip often occurs when machining stainless steels with cemented carbide tools. Wear mechanism of cemented carbide tool in high speed milling of stainless steel 0Cr13Ni4 Mo was studied in this work. Machining tests on high speed milling of 0Cr13Ni4 Mo with a cemented carbide tool are conducted. The cutting force and cutting temperature are measured. The wear pattern is recorded and analyzed by high?speed camera, scanning electron microscope(SEM) and energy dispersive X?ray spectroscopy(EDS). It is found that adhesive wear was the dominant wear pattern causing tool failure. The process and microcosmic mechanism of the tool's adhesive wear are analyzed and discussed based on the experimental results. It is shown that adhesive wear of the tool occurs due to the wear of coating, the a nity of elements Fe and Co, and the grinding of workpiece materials to the tool material. The process of adhesive wear includes both microcosmic elements di usion and macroscopic cyclic process of adhe?sion, tearing and fracture.     

离心铸造喷射法复合轧辊材料的研究

采用离心铸造喷射法成功制备了碳化钨颗粒增强高铬铸铁(Cr20)基复合材料轧辊,对其进行了磨损性能试验及显微组织分析.结果表明:碳化钨颗粒弥散分布在轧辊复合层中,与基体形成良好结合;轧辊表面复合层的耐磨料磨损性能是单一材质Cr20的1.38倍.     

双层辉光离子渗钨渗碳阀门密封面特性试验研究

对经双层辉光离子渗钨、渗碳和淬火回火处理的2Cr13不锈钢的渗层深度、渗层组织、硬化层硬度分布以及2Cr13阀门密封面的加工量、硬度、静压寿命进行了研究，结果表明，经双层辉光离子渗钨、渗碳和淬火回火处理的2Cr13阀门密封面加工量小、硬度高、静压寿命长。     

Effect of structural features on erosion resistance of cast irons

Erosion resistance of four types of cast iron of different microstructures and graphite morphologies (viz., grey cast iron, compacted graphite iron, spheroidal graphite iron and austempered ductile iron) was evaluated in three different erosive media. Results indicate that austempered ductile iron has the highest erosion resistance in all three media, followed by spheroidal graphite iron, compacted graphite iron and grey cast iron, in that order. Graphite morphology has a significant effect on the erosion resistance of these irons in quartz-water and iron oxide-oil slurry. However, the matrix microstructure determines the erosion resistance of these irons in quartz-oil slurry. The parameter H/E (which is the ratio of the Brinell hardness number to Young's modulus of the material) has been found to be a good indicator of erosive wear in quartz-oil slurry.