喷丸强化对渗氮40Cr和30CrMo钢疲劳性能的影响

对40Cr和30CrMo钢进行渗氮、喷丸等单一强化和渗氮后喷丸的复合强化处理,测定了钢件表层的残余应力与显微硬度,采用升降法确定了1×10 7循环周次下的疲劳强度.结果表明,渗氮、喷丸和渗氮 喷丸表面强化均可提高40Cr和30CrMo钢疲劳强度,但渗氮后喷丸复合强化的效果最佳.对疲劳试样的断口分析表明,调质未表面强化试样的疲劳裂纹源于表面,而强化试样的疲劳裂纹源于强化层下的次表层.     

38CrMoAlA、40Cr钢经不同渗氮工艺处理后的性能研究

研究了38CrMoAlA和40Cr钢经气体渗氮、气体氮碳共渗、离子渗氮处理后渗氮层的组织、硬度、摩擦磨损和腐蚀性能。试验结果表明，38CrMoAlA钢渗氮层的硬度及在3．5％NaCl溶液中的耐蚀性能高于40Cr钢，但抗摩擦磨损性能不如40Cr钢。依气体渗氮、气体氮碳共渗到离子渗氮的顺序，渗氮层的抗磨损性能逐次提高，但抗腐蚀能力逐次降低。从钢的化学成分、渗氮层的硬度和韧性出发，对38CrMoAlA和40Cr钢渗氮层的性能差异进行了分析与总结。     

40Cr激光表面强化工艺的研究

为改善40Cr钢表面硬度的不足,采用CO2激光器对40Cr钢表面进行激光表面强化处理.分析了金相组织、显微硬度,得到了约0.7mm的硬化层,表面强化层硬度明显提高.试验结果表明:采用激光表面强化技术可以通过细化晶粒提高材料表面的硬度.     

25Cr2MoVA钢气体渗氮工艺研究

对25Cr2MoVA钢进行气体渗氮试验,利用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪以及磨损试验机对渗氮层进行分析.结果表明:利用气体渗氮法在25Cr2MoVA钢表面获得γ'单相化合物层是可行的,且经渗氮后渗氮层的表面硬度显著提高,显微硬度梯度比较平缓.磨损试验分析得知,渗氮温度为540℃的试样显示出较好的耐磨性.     

非调质钢表面硬化处理工艺

试验用非调质钢为F35MnV、F38MnVS、F40MnVS、F45MnVS及F49MnVS铁素体-珠光体钢和F12Mn2VBS贝氏体钢。对这些钢进行了表面硬化处理试验。结果表明,铁素体-珠光体型非调质钢可采用气体渗氮、离子渗氮和气体氮碳共渗以提高其表面硬度和耐磨性,但贝氏体非调质钢氮碳共渗处理后,其冲击韧度从46.7 J降低到了35.0 J,故不宜采用该工艺进行表面硬化。此外,F40MnVS钢的高频感应淬硬层表面硬度和硬化层深度与45钢的基本相同,经渗氮处理的F35MnV和F40MnVS钢渗层的化合物层比40Cr、45和38CrMoAlA钢的薄,而扩散层较厚者厚,表面硬度比40Cr、45钢高,比38CrMoAlA钢低。经气体氮碳共渗的非调质钢具有良好的综合力学性能。     

激光加热合金化后化学热处理使钢的表面强化

保证高的综合实用性能要求,是研究复合表面强化工艺的现实任务。作为低碳钢以形成氮化物元素(V、Cr、Mo、Al)激光合金化,而后化学热处理工序的配合工作的研究是有前途的。这种复合处理保证了残余应力有利的分布,最大提高强化层的显微硬度。同时,也比渗氮和和氮化型38Cr2MoAlA钢的耐磨性提高到1.5～3倍。     

40Cr钢空心阴极辅助离子渗氮

利用空心阴极辅助离子渗氮技术,在低压(100～150 Pa)、中低温t(400～550℃)条件下对40Cr钢进行离子渗氮处理.试验结果表明在500℃x6h的条件下离子渗氮,可在40Cr钢表面形成高硬度、化合物层约为2μm、厚度约为200μm的渗层,表层硬度比基体硬度提高两倍.     

气体催化渗氮对12Cr1MoV钢力学性能的影响

对12Cr1MoV钢进行了气体催化渗氮表面改性处理,通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪分析了渗氮层组织和物相,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机评价了其力学性能。结果表明:采用气体催化渗氮处理后的样件表面形成了13μm厚的ε-Fe_(2-3)N化合物层以及约900μm扩散层;化合物层表面显微压痕无开裂现象,拉伸试验时化合物层无崩落现象,这表明气体催化渗氮改善了化合物层的强韧性;渗氮后12Cr1MoV钢的强度提高,其屈服强度为460 MPa,抗拉强度为550 MPa,伸长率约为10.9%。摩擦磨损试验表明12Cr1MoV催化气体渗氮后具有较好的耐磨性。     

35CrMoA激光淬火/渗氮层耐蚀性研究

对35CrMoA钢进行激光淬火一渗氮复合处理,采用XRD、SEM、TEM及M352腐蚀系统研究了激光淬火/渗氮层的组织、相组成、耐蚀性能,并与气体渗氮层对比.结果表明,两种渗氮层均由ε相、γ'相及Cr_2N相组成.激光淬火/渗氮白亮层中ε-Fe_3N含量较高,而脆硬的ζ-Fe_2N相及Fe_2O_3含量较低,白亮层厚度由气体渗氮层的25μm降为激光淬火/渗氮的12μm,其致密度增加;激光淬火/渗氮层中E_(corr)值较气体渗氮的提高,自腐蚀电流由气体渗氮的57.68 μA/cm~2减小到激光/渗氮的3.166 μA/cm~2,其耐蚀性提高.     

激光硬化和渗氮复合处理38CrMoAl钢组织与性能

采用激光硬化-离子渗氮复合工艺对38Cr Mo Al钢表面进行了强化处理。利用XRD、SEM、EPMA、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了复合处理试样的显微组织、相组成、显微硬度及耐磨性。结果表明,复合处理表面改性层主要是由α-Fe、Fe4N、Fe3N、Cr23C6、Al N及Cr2N相组成。由于激光硬化的晶粒细化作用,以及大量位错、空位等缺陷的产生,致使渗氮层的深度得到明显增加,同时Fe3N相减少,Fe4N相增多,氮化物的分布更趋均匀。与单一的激光硬化和渗氮工艺相比,复合处理工艺有效地提高了38Cr Mo Al钢的硬度和耐磨性能。     

表面热处理对40Cr凸轮摩擦磨损性能的影响

采用激光和等离子弧淬火表面硬化技术对40Cr合金钢碎渣机凸轮表面进行硬化处理,并对修理后的组织和性能进行了研究.结果表明,激光处理后,表面组织细化,磨损表面仅产生一些微裂纹和凹坑;正常淬火的40Cr钢表面出现较大的裂纹和撕裂.认为激光硬化处理能够有效地改善材料的表面硬度和耐磨性.     

不锈钢表面激光合金化Mn-Al2O3强化层的组织及性能

基于高速混合机桨叶所用奥氏体不锈钢的失效情况,利用激光合金化技术在奥氏体不锈钢上制备合金化强化耐磨层。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和光学分析仪研究合金化层的显微组织、成分、物相、横截面的硬度分布,同时利用正交试验得到激光合金化技术的优化参数。结果表明:当硬质相Al2O3的含量为70%,激光功率为2 kW,扫描速度为15 mm/s时,合金化层的显微硬度最大,达到440.8 HV0.1;所制备的合金化层无裂纹和气孔等缺陷,与基体形成冶金结合;合金化层由枝晶和枝晶间共晶组成,其相组成为奥氏体、Al2O3、Cr7C3、Mn7C3和Mn2O3;合金化层的耐磨损性能较基体的显著提高。     

激光扫描速度对球墨铸铁热轧辊表面铁基合金化层组织性能的影响

采用激光合金化技术在球墨铸铁QT600-3表面制备铁基合金化层,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、Raman光谱仪、显微硬度计和高温摩擦磨损试验等方法研究了不同激光扫描速度对铁基合金化层物相、微观结构、力学性能、常温和高温摩擦学性能的影响。研究结果表明,铁基合金化层与基体冶金结合良好、显微硬度高(高达830 HV0.1)、高温摩擦因数低至0.28、高温磨损率低至2.41×10^-6 g·N^-1·m^-1。合金化层显微组织为奥氏体树枝晶+共晶碳化物,且随着扫描速度增加,组织逐渐细化,合金化层平均厚度减小,裂纹率升高,显微硬度先增加后减小,高温耐磨性能逐渐提高。铁基合金化层的高温磨损机制以磨粒磨损为主,同时还存在着疲劳磨损和氧化磨损。     

激光功率密度对熔覆层磨损性能的影响

采用激光熔覆技术在40Cr钢表面制备了Co基熔覆层。利用体式显微镜和显微硬度计,对熔覆层分别进行了宏观形貌观察和显微硬度测试。根据熔覆后零件的实际工作状况,有针对性地采取了滑动+滚动的摩擦方式对熔覆件进行干摩擦试验。结果表明,随着激光功率的增加,熔覆层参数(熔高、熔深、熔宽)逐渐增加;显微硬度则出现先升高而后降低的趋势;其磨损机理依次呈现氧化磨损-磨粒磨损-粘着磨损-疲劳磨损。研究发现提高零件硬度不等于提高了耐磨性。     

大接触应力下配副及潜滑率对电火花强化层磨损特性的影响

用MM-200型磨损试验机研究了在大接触应力磨损条件下,配副和潜滑率对电火花表面强化40Cr钢的耐磨性影响。结果表明,无论滚动磨损和滚、滑动磨损,40Cr钢表层经电火花表层强化后与未强化比较耐磨性显著提高。配副试样硬度相同时,磨损率最小,配副试样均为表层强化是较好的耐磨性匹配。滚动磨损时,电火花强化层的磨损机理主要为粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损3种机制;在滚、滑动磨损时,除上述3种机制外,还发生了氧化磨损。     

回火对Cr4Mo4V钢电子束Cr合金化层组织和性能的影响

研究了Cr4Mo4V钢电子束Cr合金化层结构随回火温度及时间变化的演化规律。采用XRD和TEM研究了Cr合金化层在回火过程中的物相变化,采用纳米硬度计和电化学工作站分别测试了Cr合金化层硬度和耐蚀性随回火温度的变化。结果表明,回火过程中纳米级碳化物从合金化层中析出,使合金化层硬度增加,随着回火时间和温度的增加,碳化物发生长大,硬度随之降低。碳化物的析出会导致基体Cr元素的下降,耐蚀性降低,但仍优于原始Cr4Mo4V钢。     

Cr12模具钢合金激光熔覆层的组织和性能研究

在Cr12模具钢材料表面上,分别进行了PHNi-60A、PHNi25WC-60A和Stellite6三种合金粉末的激光熔覆实验,并对实验结果进行分析。结果表明:Cr12模具钢表面上可实现镍基合金和钴基合金的激光熔覆,可获得较好的冶金界面结合;激光熔覆后表面的耐磨损性能比熔覆前的基体耐磨损性能有较大的提高;表面硬度在不同程度上都得到提高,硬度峰值出现在次表层,其最大值为1049HV0.2;微观结构是由平面晶和枝晶构成的共晶组织,并有多种合金相分布在枝晶间。     

中碳调质钢激光热处理耐蚀性研究

采用5 kW横流CO_2激光器对40Cr钢表面进行大面积的激光相变硬化;用失重法和电化学方法测试材料激光相变硬化后的耐蚀性.结果表明,在搭接率为20%的条件下,调质态的40Cr激光相变硬化后腐蚀电流密度为110.4μA,耐蚀性较母材提高了30%,而正火态的40Cr激光相变硬化后腐蚀电流密度为293.9 μA,耐蚀性能大幅度下降.     

Surface hardening of steels by alloying with laser heating and subsequent chemical heat treatment

The necessity of providing a high set of operating properties has stimulated the development of combined technologies of surface hardening. A combination of laser alloying of low-carbon steels by nitride-forming elements (V, Cr, Mo, Al) with subsequent chemical heat treatment seems promising in this respect. Such a combined treatment provides a favorable distribution of residual stresses, elevates considerably the microhardness of the strengthened layers, and increases the wear resistance by a factor of 1.5–3 compared to nitrided nitralloys like steel 38Kh2MYuA. Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 11–14, July, 1997.