40Cr钢表面激光合金化及其在螺杆强化中的应用

在40Cr钢表面进行Co/W合金、超细WC(2～3 μm)两种材料激光合金化的试验,检验了合金化层的组织和性能,通过与气体渗氮层的比较,表明激光合金化可以得到晶粒细化,稀释率低,与基体结合牢固的表面强化层.合金层的显微硬度、耐磨损等性能比气体渗氮有不同程度的提高.40Cr钢的注塑机螺杆经激光合金化强化后使用寿命比气体渗氮提高了两倍,显示了良好的应用前景.     

40Cr钢光纤激光淬火强化效果与残余应力

为提高40Cr钢的耐磨性和疲劳性能,利用YLS-4000型光纤激光器对40Cr钢表面进行淬火强化。利用扫描电镜、显微硬度计等对淬硬层组织和硬度进行了分析,采用X-350A型应力测定仪对淬硬层的残余应力和残留奥氏体进行了测试。结果表明:40Cr钢表面激光淬硬层主要由板条状马氏体组成,马氏体的体积分数在95%以上,马氏体晶粒较基体组织有明显细化;淬硬表层的平均显微硬度(710.5 HV)显著高于基体(235.5 HV),随着到表面距离的增加硬度值逐渐降低至基体硬度;淬硬层表面产生较大的残余压应力,压应力值高达230 MPa以上。     

激光淬火对调质预处理Cr12MoV钢组织及性能的影响

为改善Cr12MoV钢的表面组织并提高硬度,采用不同的工艺参数对调质预处理的Cr12MoV钢进行表面激光淬火,并对其显微组织、淬硬层深度以及硬度进行表征.结果表明:当激光功率为1 000 W,淬火速度为4 mm/s时,Cr12MoV钢表面有效淬硬层约为0.6 mm,表面硬度相对于调质预处理态提高了47.8％,为66.5 HRC.     

激光冲击功率密度对W18Cr4V钢表面性能影响的研究

采用波长1.06μm、脉宽20 ns的钕玻璃激光对W18Cr4V高速钢进行强化。研究了激光功率密度对W18Cr4V钢强化层显微硬度和残余应力的影响。结果表明:经激光冲击强化后的W18Cr4V钢奥氏体晶粒细化,细晶强化作用显著;不同的激光功率密度都能在冲击区横截面上形成由表及里的显微硬度梯度和一定深度的残余压应力层。随功率密度的提高,硬度峰值和最大残余压应力增大,硬化层和残余压应力层的深度增加。当采用3.6 GW/cm~2的功率密度时,表面硬度峰高达1125 HV0.1,表面残余压应力最大值约-220 MPa,并可获得0.8 mm左右的硬化层和1.4 mm左右的残余压应力层。     

激光热处理对40Cr钢组织和性能的影响

为了提高40Cr钢的硬度和耐磨性,采用不同的激光热处理工艺对调质态的40Cr钢进行了表面处理。实验表明,激光功率1000 W,扫描速度6 mm/s,光斑直径4 mm的工艺参数较为理想,并对该工艺条件下的金相组织和硬度分布进行了研究,硬化区厚度约为500μm,表面硬化层硬度显著地提高。     

激光淬火对调质预处理Cr12MoV钢组织及性能的影响

为改善Cr12MoV钢的表面组织并提高硬度,采用不同的工艺参数对调质预处理的Cr12MoV钢进行表面激光淬火,并对其显微组织、淬硬层深度以及硬度进行表征。结果表明:当激光功率为1 000 W,淬火速度为4 mm/s时,Cr12MoV钢表面有效淬硬层约为0.6 mm,表面硬度相对于调质预处理态提高了47.8%,为66.5 HRC。     

高速钢多元共渗强化层的性能研究

对W9M03Cr4V钢进行多元共渗化学热处理,采用显微硬度计和光学显微镜测量强化层的硬度和厚度,采用扫描电子显微镜观察强化层的表面彤貌,采用X射线衍射仪分析强化层的相结构,采用高温摩擦磨损试验仪对强化层的磨损性能进行研究.结果表明,经多元共渗处理后,W9M03Cr4V钢的表面强化层厚约100 μm,显微硬度大于1175HV.强化层主要以氧化物、硫化物和氮化物、硼化物为主,由表面氧化疏松层、次表面致密化合物层和扩散过渡层组成.相对于原始材料,强化层硬度显著提高,从而提高了材料干摩擦条件下的耐磨性.     

Cr5钢支承辊激光熔凝强化

采用光纤激光对Cr5钢支承辊表面进行激光熔凝强化处理,通过组织、显微硬度和耐磨性能分析,研究激光功率和扫描速度对单道熔凝层,以及激光功率和扫描间距对多道熔凝层的影响规律.结果表明,激光熔凝处理显著改善了Cr5钢支承辊的表面性能,单道熔凝层显微硬度可达800HV;多道熔凝的后道激光处理对前道熔凝层存在回火作用,但熔凝层仍具有良好的热稳定性,熔凝层平均硬度约为600～700HV,熔凝试样的磨损量比未经处理的基体减小约10倍,熔凝层耐磨性能明显提升.在本实验条件下,激光功率1.4 kW、扫描速度0.48?m/min、扫描间距2.2?mm时,可较好地兼顾生产效率及Cr5钢激光熔凝层的耐磨性能.     

渗碳与激光相变强化复合处理16Cr3NiWMoVNbE 钢的组织演化

目的 增大16Cr3NiWMoVNbE钢经渗碳强化后的强化层深度，细化晶粒尺寸，提高表面力学性能，并减小工件热变形，缩短工艺周期。方法 将渗碳与激光相变强化相结合，利用“短时”渗碳提高表面含碳量，再通过激光快速局部加热，为碳原子扩散提供理想通道，改善强化层深度。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜，分别评价材料的金相组织、高倍显微组织，并通过显微硬度计、纳米力学探针对激光相变强化处理后的硬化层截面硬度、纳米硬度、弹性模量进行测试，揭示渗碳和激光相变复合强化16Cr3NiWMoVNbE钢的组织演化和强韧化机理。结果 随着激光能量输入量的增加，复合强化层的深度提高了约50%，显微硬度最大值为792HV，显微硬度提高了约30%，弹性模量、显微硬度呈先增加后降低的趋势，强化层显微组织板条逐渐减少，且尺寸不断粗化，残余奥氏体由薄膜状转变为块状，数量逐渐增加，碳化物聚集球化且数量减少。结论 16Cr3NiWMoVNbE钢经渗碳和激光相变复合强化后，得到了塑韧性优异的复合强化层，为航空发动机关键传动部件表面强化提供了新思路和理论支撑。     

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.     

等离子束硬化工艺参数对硼铸铁硬化轨迹交叉点的组织与硬度的影响

研究了等离子束表面硬化工艺参数对硼铸铁硬化轨迹交叉点处硬化层的组织与硬度分布的影响。试验结果表明，交叉点处硬化层的组织为隐针马氏体 残留奥氏体 片状石墨 硼化物，其硬化层的深度和硬度均高于单道硬化层的深度和硬度。交叉点处硬化层中的最高硬度并未出现在最表面，而是发生在距表面有一定距离的次表层；且随电流增加，最高硬度的位置向硬化层内部推移。硬化层中硬度分布很不均匀，其最高硬度两侧均具有较大的硬度梯度，但随电流增大，硬度梯度减小。     

钛合金板材火焰加热淬火强化试验研究

为提高钛合金板材的表面硬度,对其进行了火焰加热淬火表面强化处理,采用数值模拟的方法研究了火焰加热的温度场以及沿壁厚方向上的温度变化特点,分析了金相组织和硬度.试验结果表明:采用火焰加热淬火表面强化工艺可以获得晶粒细小、硬度高于基体硬度的强化层,火焰强度越高,表面硬化效果越好,表面最高硬度达456HV;在火焰线扫描速度保持一定的条件下,火焰喷射强度影响的主要是合金表面硬度值,对其淬透层厚度影响不大.     

42CrMo钢工件气体渗氮工艺改进

研究了42CrMo钢工件的基体硬度、化学成分及其偏析和渗氮工艺对渗氮层表面硬度和深度的影响.结果表明,42CrMo钢工件的渗氮温度以530℃为宜,提高基体硬度,控制原材料中影响渗氮质量的合金元素含量,均有利于提高42CrMo钢工件渗氮层的表面硬度,获得较为合理的白亮层和扩散层.     

激光冲击处理对304不锈钢力学性能的影响

选用不同涂层对304不锈钢板材激光冲击处理,研究了自主研制的硅酸乙脂涂层与几种常用吸收涂层对304不锈钢的硬度和表面残余应力等冲击力学性能的影响.结果表明,在激光冲击过程中,黑漆涂层、铝箔涂层和硅酸乙脂黑漆涂层都能有效提高激光冲击试样的表面硬度,激光连续冲击后,在304不锈钢试件表面能形成1mm厚的硬化层,其表面硬度最大到240HV;随着激光功率密度的增强,其表面硬度逐渐增强;其表面残余应力也随着激光功率密度的增加而逐渐增大.     

Duplex surface layer treatment of Al alloy: electron beam alloying and plasma nitriding

Abstract

Al alloys offer a high potential as lightweight construction materials due to their low density, specific strength and processing properties. However, the field of application is limited by their low hardness and poor wear properties. Duplex surface treatment combining electron beam (EB) alloying and plasma nitriding offers one possibility to produce hard and wear resistant surface layers on Al alloys. The EB alloyed surface layer acts as supporting layer for the hard AlN coating so that the load bearing capacity can be enhanced. In the present study duplex treatment of Al-5083 (AlMg4·5Mn0·7) Al alloy has been investigated. Before the EB treatment alloying material deposition was carried out by atmospherically plasma spraying. Various sandwich layers based on Al and Fe respectively, have been applied. Different beam deflection techniques have been tested and their effect on surface deformation, microstructure and hardness was evaluated. Plasma nitriding was carried out in order to evaluate the nitriding behaviour of the surfaces modified by EB. Applying the EB meander technique results in smooth surfaces, good microstructural connection to the matrix material and a homogeneous distribution of the alloying elements together with an increase in hardness of ～300 HV0·1. Plasma nitriding leads to the formation of AlN layers of ～5 μm thickness.     

铍表面离子注入层硬度的研究

对金属铍进行了不同剂量的离子注入表面处理。测量了注入处理后的金属铍表面的显微硬度;将测量的硬度值,利用Jonsson硬度模型计算了注入表面层的硬度;分析了注入表面层的硬度值与注入剂量的关系及注入强化机理。结果表明,离子注入层硬度是铍本身硬度值的9倍。     

65Mn钢渗硼层的微观组织、硬度及生长动力学

采用固体渗硼工艺对65Mn钢进行渗硼处理,并借助光学显微镜、X射线衍射仪、电子探针及维氏硬度计等手段系统研究了渗硼温度(800~1000 ℃)和渗硼保温时间(2~8 h)对65Mn钢渗硼层厚度、微观组织和硬度的影响规律以及渗硼层的生长动力学。结果表明,随着渗硼温度的升高或渗硼时间的延长,渗硼层的厚度不断增大,但当渗硼温度超过900 ℃时,渗硼层中黑色孔洞的数量、大小以及距离渗硼层表面的深度都逐渐增大。65Mn钢渗硼层都由Fe₂B柱状晶,以及位于Fe₂B柱状晶生长前沿及晶粒间的Fe₃(B,C)相、二元铁硅化合物和三元铁碳硅化合物组成,其维氏硬度(800~1590 HV0.05)远大于65Mn钢基体的硬度(238 HV0.05)。由于硬度较低的Fe₃(B,C)相和富硅相分布于高硬度的Fe₂B柱状晶晶粒之间,导致渗硼层的硬度并不随离渗硼层表面距离的增加而单调减小。渗硼层厚度的平方与渗硼时间呈线性关系,B原子在65Mn钢渗硼层中的扩散激活能为220.96 kJ/mol。     

纯钛表面Zr-N等离子合金化(英文)

为了改善纯钛的表面性能,利用等离子表面合金化技术在纯钛表面形成Zr-N改性层。对Zr-N改性层的微结构、成分及硬度进行测试,并对改性层形成及表面硬度提高的机理进行分析。利用球-盘磨损试验对表面改性纯钛的摩擦学性能进行研究。结果表明,在纯钛表面形成了均匀致密的Zr-N改性层,改性层由表面Zr-N化合物层和基体内Zr、N的扩散层构成。Zr-N表面改性层显著提高了纯钛的表面硬度,表层的最高硬度约为HK1040。Zr-N表面改性层没有减摩效果,但明显改善了纯钛的磨损性能。     

多层熔覆对激光熔覆层微观组织和硬度的影响

采用金相显微镜和硬度计研究了多层熔覆对激光熔覆层微观组织和硬度的影响.结果表明,两层熔覆层交界处的硬度变化规律为以界面为基准线,往第二层熔覆层方向硬度随距离的增加而逐渐增加,往第一层熔覆层方向随着距离的增加,硬度先降低后增加最后降低;在层间停光时间较长的情况下,熔覆层数的增加会使试样平均硬度有所下降,靠近基材的熔覆层硬度低于远离基材的熔覆层硬度,多层激光熔覆不同层的组织没有明显差异;在层问停光时间极短的条件下,熔覆层数的增加会导致试样平均硬度急剧下降,靠近基材的熔覆层硬度高于远离基材的熔覆层硬度,多层激光熔覆不同层的组织有明显差异.     

激光熔覆用高硬度铁基合金的研究与应用

研究了激光熔覆Fe-Ni-Cr—B—Si合金粉末时粉末中的碳含量对于熔覆层组织、开裂敏感性、硬度和硬度均匀性的影响。结果表明，粉末含碳量的微小变化能显著改变熔覆层的组织和性能；在相同工艺条件下，粉末含碳量在一定范围内可显著提高熔覆层的硬度、降低熔覆层开裂敏感性，从而获得高硬度无裂纹的熔覆层；碳含量的增加可提高熔覆层的硬度均匀性。本文还报道了用自制Fe基合金粉末成功修复大型轧辊的实例。