高钛耐磨钢中TiC析出行为及其对耐磨粒磨损性能的影响

针对传统低合金耐磨钢主要依靠增加其基体硬度来提高耐磨性,从而导致材料加工性能严重降低的问题,提出通过高钛微合金化及铸坯(锭)原位内生反应,在钢基体中引入超硬TiC颗粒来增强钢的耐磨性,实现了在不增加硬度的同时耐磨性大幅提高。研究发现,钢中TiC颗粒呈现出独特的"微米-亚微米-纳米"三峰分布特征。微米级TiC颗粒来源于在凝固末期发生的L→γ+TiC共晶反应,在后续热轧过程中共晶TiC逐渐实现碎化和均匀化。亚微米TiC颗粒主要是从凝固后的高温奥氏体中析出;纳米级TiC颗粒主要是在热轧过程中从形变奥氏体中析出。考察了钢中TiC含量对耐磨粒磨损性能的影响规律及微观机理,发现相对耐磨性与TiC含量大致呈线性上升的关系,认为微米级粒子对磨损犁沟的阻碍作用是耐磨性增加的主要原因。     

氩弧熔敷原位自生TiCp/Ni60A复合材料组织和耐磨性

利用氩弧熔敷技术在16Mn钢表面原位合成TiC增强Ni基复合材料耐磨涂层.采用XRD、SEM等手段分析涂层的组织,测试涂层的室温干滑动磨损性能.结果表明:其室温干滑动磨损机制为显微切削磨损,熔敷层与基体呈冶金结合,TiC颗粒均弥散分布于熔敷层中.涂层有较高的硬度,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性.     

TiC弥散强化2Cr13钢的显微组织及耐磨性

运用原位合成工艺可以制备出含量为3%的微米级TiC颗粒弥散强化2Cr13不锈钢,TiC颗粒在强化钢中分布均匀,与基体结合良好。TiC颗粒的加入,使2Cr13不锈钢的室温强度提高10%左右,硬度小幅增加,但塑性有所降低。用环-块摩擦磨损试验机研究了油润滑下弥散强化钢的滑动摩擦磨损性能,发现TiC颗粒承受载荷,从而可有效地提高弥散强化钢的耐磨性。与未增强的2Cr13基体相比,弥散强化钢的摩擦系数平稳且较低,而耐磨性提高3倍以上。     

TiC颗粒弥散强化不同基体钢的磨损性能研究

运用原位合成工艺制备出TiC颗粒弥散强化不同基体的钢种,TiC颗粒在强化钢中分布均匀。结果表明:钢中合金元素越多,TiC与基体的结合强度越低,室温强度提高幅度越小。TiC颗粒能够提高低合金钢的磨损性能。但是,高合金钢中的TiC颗粒容易剥落成为磨粒从而恶化磨损性能。     

35CrMnSi 表面氩弧熔覆原位自 生 TiC 复合涂层的组织及耐磨性

目的提高截齿的耐磨性,延长其使用寿命。方法利用氩弧熔覆技术在35CrMnSi钢表面制备TiC增强镍基复合涂层,分析涂层的显微组织和物相组成,测试涂层在室温下的显微硬度和耐磨性,并分析磨损机制。结果氩弧熔覆涂层的显微组织致密均匀,涂层与基体呈冶金结合,主要由TiC,γ-Ni,M23C6等物相组成。TiC颗粒呈块状,尺寸为1~2μm,弥散分布在涂层中。涂层硬度和耐磨性与(Ti+C)含量有关,熔覆粉末中(Ti+C)质量分数为20%时,涂层最高硬度可达1190HV,耐磨性达到基体的7.5倍。结论熔覆涂层的显微硬度较基体有显著提高。在室温冲击载荷作用下,熔覆涂层的主要磨损机制为显微切削磨损,可大大提高基体材料的耐磨性能。     

TiC/Fe表面梯度复合材料微区组织及陶瓷层磨损性能

采用灰铸铁(HT300)与厚度为0.25 mm的钛板,通过浇注法使得灰铸铁与钛板紧密结合,在真空管式炉中1 138℃保温时间8 h后,等温处理并炉冷.通过观察,在基体表面原位生成了TiC颗粒增强铁基表面梯度复合材料,对梯度复合区进行显微组织观察、显微硬度测量以及磨损性能测试.结果表明,TiC颗粒增强表面梯度复合材料大致分为三层,各层之间最大的区别是:生成的TiC颗粒的大小及形状不相同;从复合层(C区)到珠光体区显微硬度逐渐降低,显微硬度最大的区域出现在致密陶瓷层(C区).因此对TiC颗粒增强表面梯度复合材料致密陶瓷层进行了磨粒磨损试验,表明陶瓷层耐磨性比灰铸铁(HT300)有了很大程度上的提高.     

双尺度Al_2O)3颗粒增强铝基复合材料的组织和性能

通过粉末冶金真空热压烧结法制备了双尺度(nm、μm)混杂Al2O3颗粒增强铝基复合材料,并对复合材料的组织、密度、硬度及耐磨性进行了研究。结果表明,双尺度复合材料中增强颗粒在基体中分布均匀,没有明显的团聚现象,微米颗粒含量超过20%时,复合材料的空隙增多;4%的30nm颗粒+15%的75μm颗粒的双尺度复合材料的性能最好,其硬度比基体Al-Si合金提高70%,耐磨性比基体铝硅合金提高7.22倍;双尺度混杂颗粒复合材料的耐磨性高于单一纳米或微米颗粒复合材料,其磨损机制主要为粘着磨损、犁削和磨粒磨损。     

H13钢表面激光熔覆WC颗粒增强复合涂层的实验研究

在H13钢表面制备了H13+H13/WC颗粒增强复合涂层,对涂层组织演化机理、界面行为及显微硬度分布、摩擦磨损性能等进行了分析与表征。结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,复合熔覆层成形质量良好;相同工艺参数下,H13/20%WC熔覆层的硬度最高,平均显微硬度为639 HV,具有较好的耐磨性。H13钢基体的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和少量的剥层磨损,各熔覆层磨损形式主要是磨粒磨损和氧化磨损     

氩弧熔敷原位合成TiC颗粒增强金属基复合涂层组织及耐磨性能

以Ni、Mo、Ti和B4C粉末为原料,采用氩弧熔覆工艺在Q345D钢基体表面原位合成TiC等颗粒增强金属基复合涂层.借助扫描电镜、X射线衍射仪对熔覆层显微组织进行分析;利用显微硬度计,摩擦磨损试验机对其性能进行分析.试验结果表明:熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆层无裂纹、无气孔;原位合成的增强相弥散分布于熔覆层中,使熔覆层具有较高的硬度,最高硬度为1469 HV.随着颗粒的消失,基体硬度为202 HV,熔覆层最高硬度值是基体硬度值的7倍多.在室温干滑动磨损试验条件下,熔覆层具有优异的耐磨性能,其耐磨性约为基体的15倍.     

16Mn钢表面TIG熔覆制备陶瓷颗粒增强层

以金属Ti粉和硼铁粉作为预置粉末,利用氩弧熔覆技术在16Mn钢表面制备了TiB2、TiC颗粒增强熔覆层.利用X射线衍射仪、扫描电镜对熔覆层的物相、微观形貌及TiB2、TiC增强颗粒的分布进行了分析,利用显微硬度计对熔敷层横断面的硬度进行了测试.结果表明:熔敷层成形良好、致密,无气孔、裂纹等缺陷,与基体呈冶金结合;熔覆层中形成了大量的TiB2、TiC陶瓷增强相,增强相呈细小颗粒状,弥散分布在o铁素体基体上,起弥散强化作用;铁素体在颗粒增强熔敷层中起到良好的粘结TiB2、TiC陶瓷颗粒的作用,使熔覆层具有良好的韧性及与硬度配合;熔覆层表面的最高硬度可达8.8 GPa,是基体的3.7倍.     

In Situ Synthesis, Microstructure, and Properties of TiC and (Ti,W)C-Reinforced Fe-Mn-Al Austenitic Steel Matrix Composites

In situ synthesis, microstructures, and properties of 10 vol.% TiC and (Ti,W)C-reinforced Fe-Mn-Al austenitic steel matrix composites have been reported in this paper. The microstructure of the prepared samples has been characterized by using scanning electron microscopy and X-ray diffraction technique. The abrasion wear resistance and mechanical properties such as hardness and impact energy of both the composites as well as the unreinforced Fe-Mn-Al austenitic steel have been evaluated. The (Ti,W)C-reinforced composite has higher impact energy and slightly lower hardness values compared to that of TiC-reinforced composite. The TiC-reinforced composite exhibits the best abrasive wear resistance of all the materials tested.     

Ti含量对高Ti马氏体耐磨钢组织与性能的影响

测定了0.31%Ti和0.55%Ti两种高Ti低合金马氏体耐磨钢的力学性能及耐磨性,并使用扫描电镜、夹杂物自动扫描系统对其显微组织进行了分析,进而讨论了高Ti钢中Ti含量对组织和性能的影响。结果表明,与含Ti量0.31%时相比,含Ti量达到0.55%时,基体中有更多的TiC颗粒析出,降低了基体的C当量,导致淬火后钢的抗拉强度明显较低,但更多TiC的析出也产生更为明显的析出强化效果,使得两种钢的屈服强度和硬度较为接近。另一方面,含Ti量较高时钢中微米级的TiC颗粒相应增加,显著提高了钢的耐磨性能。     

热处理工艺对疏浚工程用船体钢组织及磨粒磨损性能的影响

为了提高疏浚工程船用低碳低合金耐磨钢的耐磨性能,分别采用淬火+200 ℃低温回火、淬火+250 ℃配分、循环热处理3种热处理工艺对试验钢进行热处理,并借助扫描电镜与透射电镜分析组织与析出相,磨粒磨损试验机测试磨损质量损失,硬度计测试热处理钢的硬度。结果表明,试验钢淬火+200 ℃回火后得到回火马氏体,基体中有少量碳化物,回火马氏体仍呈板条状;淬火-配分试验钢得到马氏体加较多残留奥氏体;经循环热处理后,试验钢中马氏体板条消失,基体中有颗粒状(Nb,Ti)C析出相。试验钢淬火-回火后硬度为39.5 HRC,淬火-配分试验钢硬度为40.5 HRC,循环热处理试验钢硬度30.8 HRC。试验钢耐磨性与硬度成正比,试验钢经循环热处理后,磨损量最大,耐磨性能最差,淬火-回火试验钢次之,淬火-配分钢耐磨性能最好。3组试验钢磨粒磨损后试样表面均出现大量犁沟,磨损机制主要是塑性变形。     

回火温度对颗粒增强型低合金耐磨钢组织和性能的影响

研究了不同回火温度下颗粒强化型低合金耐磨钢的微观组织、力学性能和耐磨性能,确定了最佳的回火工艺。结果表明,轧制态颗粒强化型低合金耐磨钢中均匀弥散分布着大量微米级和纳米级TiC析出。回火温度升高,基体中ε-碳化物增多,试验钢的屈服强度整体上先升高后降低,抗拉强度、硬度和冲击吸收能量逐渐降低,伸长率逐渐升高,在200 ℃低温回火时,试验钢表现出最优的综合力学性能,同时表现出最佳的三体磨料磨损性能。     

1Cr18Ni9Ti 不锈钢表面电火花熔覆 WC 涂层特性研究

目的研究1Cr18Ni9Ti不锈钢经电火花强化后,WC涂层的显微组织和性能。方法采用电火花熔覆技术在不锈钢1Cr18Ni9Ti基体表面制备WC熔覆层,并分析熔覆层的表面形貌、显微组织、显微硬度、耐磨性,采用线性极化法研究熔覆层在3.5%(质量分数)Na Cl腐蚀溶液中的耐腐蚀性能。结果熔覆层组织均匀、连续、致密,与基体呈冶金结合。显微硬度最大值达到1680HV0.3,平均值为1336HV0.3,比不锈钢基材提高了4倍,耐磨性是不锈钢基材的4倍。在3.5%Na Cl腐蚀溶液中,熔覆层的自腐蚀电位较不锈钢减小了约165 m V,击破电位低于不锈钢基材,维钝电流密度高于不锈钢基材。结论熔覆层具有高硬度和高耐磨性能,磨损机理主要是粘着磨损和磨粒磨损,但在3.5%Na Cl腐蚀体系中,耐腐蚀性能低于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

原位合成(Ti,W)C增强高铬铸铁复合材料的形成过程及三体磨损性能

通过原位生成法与铸造法相结合制备(Ti, W)C颗粒增强高铬铸铁复合材料,采用XRD、EDS、SEM等检测方法研究复合材料的反应过程、组织结构及抗三体磨损性能。研究结果表明:增强相(Ti, W)C的反应过程存在反应-融化-析出机制以及反应-固溶机制。(Ti, W)C颗粒与基体的界面为冶金结合。复合材料的抗磨损性能是其基体高铬铸铁的1.4倍,磨损机制为磨粒磨损-粘着磨损。     

纯钛表面激光熔覆铁基耐磨涂层结构及摩擦学性能(英文)

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备铁基涂层。用 XRD、SEM、TEM分析涂层的相组成和晶体结构。在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对铁基涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行测试。用SEM和3D表面轮廓仪分析铁基涂层磨损后的表面形貌和磨屑形貌。结果表明:钛表面激光熔覆制备的铁基涂层的显微硬度约为860HV0.2,具有优异的耐磨性能,磨损率为(0.70～2.32)×10-6mm3/(N·m),可以显著提高纯钛基材的耐磨性能;涂层的磨损机理为轻微的磨粒磨损和粘着磨损。     

原位合成Al_3Ti颗粒增强铝基复合涂层(英文)

以直径200μm、纯度99.5%的钛丝丝网为反应源,通过熔渗-原位反应法制备一种Al3Ti金属间化合物颗粒增强铝基表面复合涂层。差热分析结果表明,在890°C下,Ti丝和Al熔体间发生反应。采用XRD、SEM以及显微硬度和磨损测试对所得到的复合涂层进行表征。结果表明:当保温时间为20min时,钛丝反应完全,原位合成为块状和条状的Al3Ti颗粒;颗粒的显微硬度大约为基体显微硬度的4.5倍;在载荷10N的干滑动磨损条件下,与没有增强的Al基体相比较,保温20min所制备的复合涂层表现出较好的耐磨性,其磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损共存。     

电火花沉积Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层的组织及性能研究

目的提高H13模具钢的表面耐磨性,探索金属陶瓷涂层的应用。方法分别用Ti(C,N)基金属陶瓷棒和纯镍棒作为电极,氩气为保护气体,在H13钢表面电火花沉积制备Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层。使用X射线衍射仪对涂层的相组成进行了分析,并用扫描电子显微镜及能谱仪观察涂层的微观结构和元素分布情况,采用显微硬度计和CSM球盘式摩擦计对涂层的显微硬度和不同载荷下的耐磨性进行测试。结果涂层表面为单脉冲沉积斑点堆积而成的溅射状形貌,Fe和Ti元素整体上呈现出分区富集的特征,强化层主要物相包括TiC(0.7)N(0.3)、Ni(17)W3、Ni-Cr-Co-Mo和Fe3Ni2。涂层截面组织均匀,缺陷较少,厚度约为31μm,Fe、Ti和Ni元素均在界面处发生扩散,形成了良好的冶金结合,过渡层与基体相互混合,呈现出机械式的咬合结构。涂层的显微硬度实测最高值达1420HV,约为基体的5.4倍。涂层具有比基体更低的摩擦系数,且30 min内的磨损质量损失仅为基体的1/2,涂层磨损机理主要为粘着磨损和轻微的磨粒磨损。结论在H13钢表面电火花沉积制备的Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层可提高其表面的硬度、耐磨性,且具有一定减摩性,可以起到延长模具寿命的作用。