45钢表面电子束微熔抛光的性能和组织分析

为显著改善45钢表面粗糙度及其综合力学性能. 文中采用电子束微熔抛光技术,对45钢表面进行电子束微熔抛光处理. 研究电子束抛光对表面粗糙度、改性层组织和硬度的影响,探讨了电子束扫描电流、扫描速度对表面粗糙度、改性层组织的影响规律. 结果表明,45钢经表面抛光处理后,表面粗糙度值由2.091 μm降到0.738 μm,降幅为64.7%;其表面改性层可分为抛光层区、热影响区和基体区;抛光层区的显微组织为针状马氏体,硬度为950 ~ 913 HV;热影响区的组织为针状马氏体和铁素体,硬度为855 ~ 280 HV;基体区的组织为珠光体和铁素体,硬度为244 ~ 204 HV. 电子束工艺参数对抛光后的表面粗糙度值影响显著,在满足抛光效果的条件下,改性层的厚度随电子束扫描电流的增加而增大,随扫描速度的增加而减小.     

45钢表面激光碳合金化层的组织与性能

利用激光合金化技术在45钢表面制备了碳合金化层,借助OM、XRD和显微硬度计等研究了最佳工艺下合金化层的组织和性能,并与利用传统气体渗碳技术制备渗碳层的结果进行了对比。结果表明:影响合金化层硬度的主次顺序为激光功率>搭接率>扫描速度;随着激光功率、扫描速度、搭接率的增大,合金化层的硬度均呈先增后减的趋势;当激光功率为1.5 kW、扫描速度为500 mm/min、搭接率为40%时,合金化层硬度最高,其厚度为600 μm,组织由针状马氏体、碳化物(M₇C₃、Fe₃C)以及少量残留奥氏体组成,平均硬度约为617 HV0.3,热影响区厚度为400 μm,组织为马氏体以及残留奥氏体,平均硬度约为432 HV0.3,基体组织由铁素体和珠光体组成,硬度约为201 HV0.3;与传统气体渗碳工艺相比,激光碳合金化具有组织细小、高效、绿色环保等优势,是未来一个重要的发展方向。     

35CrMo钢表面扫描电子束铬镍合金化组织和硬度的研究

为改善35CrMo钢的表面性能,采用电子束扫描与等离子热喷涂相结合的方法在其表面进行铬镍合金化处理;探究了强化层组织形貌和硬度的分布规律及电子束扫描工艺参数对强化层显微组织及硬度的影响规律。结果表明:35CrMo钢经合金化处理后,表面由合金化区、热影响区和基体三部分组成,合金化区显微组织为短柱或近似等轴晶粒,热影响区为针状马氏体,基体为珠光体和屈式体。铬镍元素在合金层发生固溶扩散,并析出弥散的Cr_(23)C_6增强相。合金层显微硬度随束流的增大先增大后减小,随移动速度的增大而减小,热影响区硬度随束流增大先增大后减小,随移动速度减小先增大后减小。     

45钢激光WC合金化组织与性能的研究

在45钢表面进行了碳化钨(WC)激光合金化实验,利用金相显微镜、维氏硬度计等设备检测了合金化层的组织和性能.实验表明:激光合金化层组织致密,晶粒细化,与基体呈冶金结合.其中,合金化区为含碳量过饱和的奥氏体树枝晶组织,热影响区为板条状淬火马氏体组织.合金化区平均硬度700 HV0.2,相变硬化区平均硬度550 HV0.2,硬度呈梯度过渡.通过与氮化试样的比较,表明激光合金化试样的强化层深度、平均硬度均高于氮化试样.45钢零件经激光合金强化后,使用寿命大大提高.     

45钢激光淬火工艺优化及性能

利用LSSK-009型数控激光熔覆机对45钢进行激光淬火,通过正交试验方法优化了激光淬火工艺参数,研究了离焦量、电流、扫描速度等工艺参数对45钢表面硬度的影响。结果表明:影响45钢表面硬度的主要因素是离焦量,其次是电流;最佳的激光淬火工艺参数为离焦量22.5 mm、电流210 A、扫描速度300 mm/min;45钢经最佳激光淬火工艺,搭接率为44%的多道扫描激光淬火处理后,由表及里依次为完全相变硬化层、热影响区和基体,其中完全相变硬化层的组织为针状马氏体和残留奥氏体,深度为0.48 mm,宽度为1.15 mm,硬度为842 HV0.2,比45钢整体淬火提高18%,热影响区的组织由完全马氏体逐渐转变为珠光体和铁素体组织,厚度为0.1~0.2 mm,硬度从823 HV0.2到438 HV0.2呈梯度分布;相邻道与道之间的表面硬度从842 HV0.2到450 HV0.2呈梯度分布,热影响区宽度为0.3 mm。     

45钢表面激光钼合金化层的制备工艺和硬度研究

利用激光合金化技术在45钢表面制备了钼合金化层,并研究了合金化工艺对硬度的影响。结果表明:随着激光功率的增加,钼合金化层的硬度逐渐减小;随着激光扫描速度的增加,钼合金化层的硬度先升高后降低;随着预涂层厚度的增加,钼合金化层的硬度逐渐增加。45钢钼合金化的最佳工艺为:激光功率4.3kW、激光扫描速度8mm·s~(-1)、预涂层厚度0.25mm。经该工艺处理后的钼合金化层分为合金化区和热影响区,合金化区厚度为805μm,组织为FeMo、Fe_2Mo和Mo_2C等相,平均硬度725HV0.1,热影响区厚度193μm,组织为马氏体和部分残余奥氏体,硬度从725HV0.1到203HV0.1,呈梯度分布。     

30CrMnSi镀镍后激光表面合金化

为研究不同激光工艺参数对合金化层组织和硬度的影响,对镀镍后的30CrMnSi钢表面进行单道扫描,获得了金相组织和显微硬度较基体理想的合金化层.研究结果表明:激光合金化层晶粒显著细化,平均硬度明显高于基体硬度.影响激光合金化效果的主要因素是激光功率和扫描速度.本试验条件下的最优工艺参数为:激光功率600W,扫描速度5mm/s,保护气体流量20L/min.此时,合金化层金相组织细小均匀致密,平均硬度达590HV,约是基体硬度的2.6倍.     

45钢激光表面铬合金化的制备工艺

为提高注塑机螺杆性能,在45钢表面预置0.15 mm的铬合金化粉末,采用激光合金化方法在基体表面制备铬合金化层,利用正交试验法优化激光铬合金化工艺参数并对最佳参数下的合金化层性能和组织进行检测。结果表明:随着激光功率的增加,铬合金化层的硬度先增大后减小;随着激光扫描速度的增加,铬合金化层的硬度逐渐降低;随着激光搭接率的增大,铬合金化层的硬度先增大后减小;预涂层厚度为0.15 mm的铬合金化层最佳激光合金化工艺参数为:激光功率为3.1 k W,激光扫描速度为800 mm·min~(-1),激光搭接率为30%。经该工艺处理后的铬合金化层厚度约为1.2 mm,其中铬合金化区厚度约为0.8 mm,平均硬度大约为583.6 HV0.1,组织为Fe-Cr、Cr_xFe_y等固溶体,热影响区厚度约为0.4 mm,硬度从572 HV0.1到230 HV0.1呈梯度分布,组织为针状马氏体和少量残留奥氏体。     

45钢激光铬钼合金化工艺优化及性能研究

为提高45钢表面的硬度和耐磨性,采用激光合金化工艺,研究了铬钼合金化层的组织及性能。结果表明,45钢激光铬钼合金化的最佳工艺参数为激光功率3 kW、扫描速度800 mm/min、搭接率为30%。此工艺下合金化层由Fe-Cr、Fe-Mo等固溶体组成,其形貌为柱状晶和少量胞状晶,基体与合金化层呈冶金结合;铬钼合金化层平均硬度为674HV0.1,热影响区硬度从662HV0.1到230HV0.1呈梯度分布;合金化层的磨损率为2.230×10~(-14)m~3/(N·m)。     

45钢激光氮合金化涂层的组织性能及工艺优化

利用激光合金化技术在45钢表面制备了氮合金化层,并采用正交试验法优化了合金化工艺参数,采用OM、XRD、显微硬度计和摩擦磨损试验机等手段研究了优化工艺处理后的合金化层的组织及性能。结果表明,随激光功率和扫描速度增大,合金化层硬度呈先增后降的趋势,在1.0 kW和500 mm·min^-1时硬度分别达到最大值782 HV0.3和725 HV0.3,随着搭接率的增加,合金化层硬度逐渐下降,其最优工艺为:激光功率1.0 kW、扫描速度500 mm/min和搭接率30%;经最优工艺处理后的合金化区组织由γ-(Fe,N)、γ-(Fe,C)、针状马氏体、γ′(Fe₄N)、ε(Fe₂N)以及Fe₃C等固溶体和化合物组成,以柱状晶和胞状晶为主,厚度约为120 μm,平均硬度约为816 HV0.3,热影响区组织由少量针状马氏体以及残留奥氏体等组成,厚度约为200 μm,硬度由768 HV0.3到242 HV0.3呈梯度分布;合金化层的摩擦因数约为0.4827,磨损率为8.218×10^-15 m³·N^-1·m^-1。     

Mechanical characterization of the welding of two experimental HSLA steels by microhardness and nanoindentation tests

The microhardness and nanohardness of the welding zone of two experimental HSLA steels were determined. The first steel has a microstructure of martensite and bainite, and the second one has a microstructure of quasipolygonal ferrite and acicular ferrite. In the bainitic - martensitic steel, softening of the heat affected zone was observed. This softening can be attributed to: the formation of polygonal ferrite in the recrystallization subzone, the formation of quasi-polygonal ferrite and the tempering of martensite in the intercritical subzone, and the tempering of martensite in the subcritical subzone. Besides the softening, with nanoindentation technique, hardening was observed at the position where the peak temperature reached the critical temperature A _c1, which can be attributed to a phenomenon of secondary hardening by precipitation of carbides of alloying elements. In the ferritic steel, a softening phenomenon did not appear since there was no martensite in its initial microstructure. Finally, it was noted that both polygonal ferrite and the bainite have similar behavior and nanohardness, this coincidence can be attributed to the effect of grain boundary.     

电子束扫描对熔化区显微组织及性能的影响

为提高H13模具钢的使用寿命,采用热喷涂技术在H13钢表面制备Ni60A合金层,利用电子束扫描的方法处理表面合金层。研究电子束扫描处理对H13钢表面合金层及基体熔化区组织和性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和磨损试验机对H13钢电子束表面合金层及基体熔化区的显微组织、成分、硬度和耐磨性进行分析测试。结果表明：经电子束扫描后,Ni60A合金层与H13钢基体完全熔合在一起,形成冶金结合,扫描处的组织形态可以分为4个区域：即熔化区、过渡区、热影响区和基体。合金层组织由层片状组织转变为短小的枝晶和柱状晶,H13钢基体熔化区的组织可分为： 熔池上部的等轴晶区、熔池中部的柱状晶区和熔池底部的枝晶区。合金层的显微硬度值为340~380 HV0.1,比未处理前Ni60A合金层的硬度有所提高,磨损形式主要为磨粒磨损和断续的较浅的犁沟磨损,在整个磨损试验过程中磨损失重很小,耐磨性得到提高。     

多道电子束扫描搭接率对40Cr钢组织与性能的影响

对40Cr钢在不同搭接率下进行多道电子束扫描表面改性处理,并对其显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,经多道电子束扫描表面改性处理,40Cr钢表面搭接区因回火生成回火马氏体及回火索氏体;重熔层中马氏体组织随着搭接率的增大而变得粗大。搭接率为0%时,电子束处理区域的平均显微硬度为627.4 HV0.2;搭接率增大,搭接区域表面显微硬度下降。当搭接率为25%时,试样表面光滑平整,粗糙度为1.083 μm;表面粗糙度随着搭接率的增大先减小后增大;40Cr钢耐磨性较电子束扫描处理前有明显改善。耐磨性随着搭接率的增大先增大后减小。     

碳含量及合金元素对低温盐浴渗铬层的影响

以45钢、T10钢及3Cr2W8V钢为例,使用OM、SEM等方法,研究了碳以及合金元素含量对低温盐浴渗铬层的影响.结果表明,钢的碳含量在低温盐浴渗铬过程中起到了促进作用,能增加渗铬层的深度,提高渗层的显微硬度和铬浓度,T10钢表面铬浓度为85.4％,45钢为81.3％,T10钢表面硬度为1 380 HV,45钢为1 290 HV;而合金元素则起到了阻碍作用,减少了渗铬层的深度,渗层的显微硬度和铬浓度均有所下降,3Cr2W8V钢表面硬度为1 280 HV,表面铬浓度为76.3％.     

Ti-22Al-27Nb合金线性摩擦焊接头组织与显微硬度分析

对Ti-22Al-27Nb合金进行了线性摩擦焊及热处理试验,并对热处理前后焊接接头的微观组织和显微硬度进行测量分析. 结果表明,利用线性摩擦焊方法焊接Ti-22Al-27Nb合金得到的接头无焊接缺陷. 焊态下,焊缝区形成了B2单相区组织. 热力影响区为B2 + O + α₂相三相区,出现等轴α₂相,针状O相几乎消失. 热处理后在焊缝区析出板条状O相和针状O相,热力影响区为O相均匀分布的两相区. 母材处的显微硬度值最低约为300 HV,随着向焊缝靠近,显微硬度值逐渐增加,焊缝中心达到最大值354 HV. 热处理后,由于板条O相和针状O相的沉淀析出,使焊缝中心显微硬度急剧增加.     

Ti811合金表面TC4激光熔覆层微观组织及性能

按照CFM56系列发动机维修手册的建议,在Ti811合金表面采用同步送粉激光熔覆技术,以TC4合金粉末为原料,制备出均匀致密、无气孔和裂纹等缺陷的激光熔覆层. 分析涂层的宏观形貌、微观组织结构和组织相变过程,测试涂层的显微硬度和摩擦磨损性能. 结果表明,扫描电镜下涂层微观组织呈现魏氏体结构特征,涂层显微硬度相比基材有所提高,主要原因是涂层中的针状马氏体α'有一定的强化作用;涂层中弥散分布的纳米颗粒Ti₃Al的沉淀强化和弥散强化等作用也在一定程度上提高了涂层的显微硬度;熔覆层的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损的复合磨损机制.     

焊前热处理对440C不锈钢电子束焊接接头组织与性能的影响

研究了焊前退火和调质2种热处理工艺对440C不锈钢电子束焊接接头的组织和力学性能的影响,分析了2种状态下的组织演变规律、接头拉伸力学性能和硬度分布特点. 结果表明:2种热处理状态的板材经过电子束焊接后,焊缝成形良好,焊缝区域均为马氏体和残留奥氏体组织,呈现出非平衡凝固组织,碳及合金元素以固溶形式存在于马氏体及残余奥氏体中,焊缝区域硬度达到398 HV. 焊前经调质热处理后,母材基体由铁素体转变成回火马氏体和残余奥氏体混合组织,同时部分碳化物固溶在基体组织中,使基体组织硬度提高了60％. 与焊前退火态相比,焊前调质热处理板材经电子束焊接后,可使焊接接头抗拉强度提高20％,焊接热影响区硬度提高35％,但接头的塑性变形能力有所下降,断裂均发生在热影响区.