工模具钢的两相渗碳研究

虽然出现了多种多样的表面硬化技术,但渗碳仍然是生产上常用的表面化学热处理方法,它能有效地提高材料表面的耐磨性。而且生产工艺简单,成本低廉,在生产中一直广泛应用。该方法用于低碳钢或低碳合金钢的表面强化。已有相当成熟的工艺［１］。目前已逐渐用于共析钢和过共析钢［２］。由于这些材料本身含碳量很高,在渗碳温度下处于奥氏体和碳化物两相共存状态,所以把这种渗碳方法称之为两相渗碳。１　试验方法试验材料选用三种常见的工模具钢：热作模具钢３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ、高速钢Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ和Ｔ８钢。在自制的小型滴注式渗碳炉中渗碳…     

合理制订渗碳淬火工艺的计算方法

零件通过渗碳淬火工艺获得的有效硬化层深度,受到许多因素的影响。本文阐述和计算零件的材料成分、奥氏体晶粒度、零件质量效果、淬火冷却烈度、各合金元素的淬透性特性值、碳热、淬火加热温度等的影响,并根据计算值同实验值的比较进行适当的修正,制定出合理的渗碳淬火工艺。     

国外粉末冶金工模具钢的种类及特性

概述了国外粉末冶金工模具钢的种类及特性。指出了我国在粉末冶金工模具钢方面与发达国家的差距。展示了粉末冶金工模具钢在我国的应用前景。强调我国作为钢铁大国必须拥有自己的粉末冶金钢技术,利用我国丰富的钨资源开发出具有知识产权的粉末冶金工模具钢。     

5CrMnMo钢渗碳特性的研究

研究了渗碳温度、炉气碳势对５ＣｒＭｎＭｏ试样渗碳层深，表面碳量的影响以及层深，表面碳量对钢的性能影响，试验表明，５ＣｒＭｎＭｏ钢具有良好的渗碳特性，其最佳渗层深度０．８－１．２ｍｍ，表面碳量应控制在０．８％－１．０％范围，可获得适用于冷镦模具的最佳力学性能。     

工具钢渗氮后的韧性和抗弯性能

最近,对经渗氮和未渗氮的AISI H13、AISI D2、K340、AISI D6和AISI M2等工具钢进行了详细的研究。采用了不同的渗氮工艺,包括气体渗氮、液体渗氮以及液体渗氮＋扩散处理,并进行了对比。对这些钢进行了弯曲试验和冲击试验,以评定其性能。用光学金相技术表征其显微组织。渗氮处理会降低无缺口冲击试样的断裂模数和冲击吸收功。由于扩散层较深,导致经气体渗氮处理的试样的力学性能下降。通过扩散处理来减薄液体渗氮试样的白亮层厚度并不会影响试样的力学性能。试验结果表明,渗氮对工具钢的最有害的影响是使冲击试验的冲击吸收功降低。     

工具钢B—Ti共渗表面强化的试验研究

本文对高碳钢、合金工具钢进行了B-Ti共渗试验,对B-Ti共渗层的化学成分、相结构及显微组织进行了分析,对B-Ti共渗层的性能进行了测定。B-Ti共渗与渗B相比较,B-Ti渗层具有高的硬度和耐磨性,可以应用于刀具和模具。     

低合金钢高浓度渗碳的组织与性能

探讨了低合金钢在８２０℃～８６０℃固体高深在的工艺及其组织与性能。结果表明，高浓度渗碳工艺可在钢的表面形成大量一状，弥散分布的碳化物，使钢具有高硬度、高耐磨性，高稳定性及低的脆性。     

高合金钢超饱和渗碳过程及其数学模型

讨论了高合金钢超饱和渗碳过程，并在此基础上初步建立了计算高合金钢超饱和渗碳层碳含量分布曲线的数学模型。     

K系列冷作工模具钢种类及特性浅谈

介绍了国外K系列冷作工模具钢的种类、性能和应用。分析了国内外在冷作工模具钢方面的差距。有关文献表明,发达国家冷作工模具钢的种类多而全,性能具有无缝化的特点,能满足各行业的需求。发达国家由于采用了先进的炼钢技术,如真空炉外精炼,电渣重熔,真空电渣重熔及粉末冶金等,使钢材质量发生了质的飞跃。我国要改变冷作工模具钢质量和品种方面的落后面貌,必须推广应用先进的炼钢工艺。     

渗碳齿轮硬化层的强度设计

采用ＡＤＩＮＡ程序对试验齿轮进行了二维有限元线弹性接触应力的计算与分析,利用τｙｚ／ＨＶ的比值分段进行了硬化层强度设计,并获得了有效硬化层深度。台架试验的结果表明,该设计方法是可靠的。     

等离子体渗氮气压对合金钢渗氮层微观结构和性能的影响

目的 选择M50NiL钢（高合金钢）和AISI 4140钢（低合金钢）2种合金钢,研究渗氮气压对合金钢等离子体渗氮层组织结构、渗层厚度、硬度、韧性和摩擦磨损性能的影响规律。方法 根据离子渗氮GB/T30883—2017,在0～500 Pa渗氮气压范围内选择170、250、350 Pa 3个渗氮气压进行等离子体渗氮,研究渗层微观结构和性能。结果 对于M50NiL和AISI 4140两种合金钢,350 Pa时渗层厚度均最大,170 Pa次之,250 Pa厚度最小。M50NiL钢在350 Pa渗氮和AISI 4140钢在170 Pa渗氮时,表面层具有最优的强韧性。摩擦磨损性能显示,170 Pa和350 Pa气压渗氮的摩擦磨损性能明显优于250 Pa气压渗氮,其中磨损率规律与渗氮层的韧性值测试结果吻合。结论 气压影响了氮离子的能量和分布,从而影响了渗层厚度,钢中的合金元素含量和气压共同影响表面强韧化效果,并且表面强韧化效果直接影响渗氮层的摩擦磨损性能。     

新型贝氏体渗碳钢伪渗碳组织和力学性能的研究

采用不同的伪渗碳热处理工艺,研究了新型贝氏体渗碳钢的组织和力学性能及工业渗碳试验非渗层的组织。结果表明,常规正火热处理和不同的伪渗碳热处理后贝氏体渗碳钢具有良好的强韧性配合,伪渗碳工艺实验材料的组织和渗碳工艺中非渗层组织没有出现过分长大及粗化的情况。920℃×10h降温至880℃空冷+680℃空冷+加热880℃空冷+200℃回火伪渗碳处理和渗碳热处理,实验材料才可获得良好的强韧性。     

建筑用耐火H型钢性能与组织的研究

对工业试制耐火H型钢的力学性能和微观组织进行了研究。分析了回火温度及时间对微观组织的影响,探讨了耐火钢的高温强化机理。结果表明,建筑用耐火H型钢在室温时的显微组织为多边形铁素体、少量珠光体和少量马氏体的混合组织,细小、弥散分布的马氏体组织是建筑用耐火H型钢保持良好高温性能的一个主要原因。高温下良好的组织稳定性有利于提高耐火H型钢的高温性能。thermo-calc热力学软件计算结果表明．Mn、Mo、Cr等合金元素能大量固溶在渗碳体中,形成合金渗碳体,有利于阻止高温回火组织粗化,保持良好的高温性能。     

20CrMnTi钢高浓度渗碳的组织与性能

研究了２０ＣｒＭｎＴｉ钢固体高浓度渗碳工艺及其人组织与性能。结果表明,该高浓度渗碳工艺可在钢的表层形成大量细粒状、弥散分布的碳化物,具有高硬度、高耐磨性、高回火稳定性及低脆性。     

钼对渗碳过程中碳化物形态的影响

通过萃取复型观察和对衍射花样的标定，研究了深层渗碳过程中析出碳化物的形态和分布。实验结果表明：渗碳过程中析出的形态较好的碳化物，象点状、球状和椭球状碳化物均为钼的碳化物；而形态较差的针状、网状则为（Cr、Fe）7C3和（Fe，M）3C。并对其形成机理进行了初步探讨。     

Effect of Initial Microstructure of Tool Steels on the Thickness and Hardness of Layers Obtained by Nitrocarburizing

The effect of preliminary heat treatment on the microstructure and kinetics of formation of the hardened layer in the process of subsequent nitrocarburizing of steels A681 (ASTM), Kh12M (GOST), Kh12FS (GOST), 6437E (AMS), and X46Cr13 (BS) is studied. Preliminary treatment of two kinds, i.e., annealing and quenching with tempering, is considered. The thermochemical processes are performed in a solid carburizer (powder) at 500°C for 4 h. The thickness, hardness, microstructure, and phase composition of the resulting layers are determined.     

Research of the Tribological Properties of the Surface on 16Mn Steel by Plasma Nitriding and S-N-C Plasmas Composite Treatment

Sulfide layer with certain thickness was made on the nitrided surface of 16Mn steel by means of plasma S-C-N composite treatment. Under half lubricated condition, friction coefficient and wear loss of LY12 aluminum alloy were measured in sliding against samples of 16Mn treated by cubrizing and sulphiding respectively; In order to avoid the transfer of aluminum to the steel that lead to the inaccurate measurement of wear loss of carburized samples, Grl5 steel was adopted as counterpart face to measure the wear loss of them. SEM and EDAX were used for the morphological and chemical characterization of the wear surface and longitudinal cross-sections beneath sliding surface of LY12 aluminum alloy cirque and the wear tacks of the carburized samples and sulphided samples. Results show: The surface roughness,wear rate, average friction coefficient and magnitude of friction fluctuations of LY12 aluminum alloy cirque sliding against sulphided sample were all lower than sliding against carburized sample; Compared with carburized layer, sulfide layer of 16Mn steel can not only efficiently prevent the occurrence of adhesion when sliding against LY12 aluminum alloy, but also greatly lower the wear loss when sliding against Gr15 steel.     

临界退火对渗碳钢微观组织和耐磨性的影响

目的 研究临界退火后处理对真空渗碳层微观组织、硬度和耐磨性能的影响。方法 采用临界退火后处理来保证17CrNiMo6渗碳钢表面耐磨性的同时,合理调控表面硬度。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和激光共聚焦显微镜进行改性层微观组织结构的观察,利用维氏硬度计和高温摩擦磨损试验机等检测仪器进行改性层硬度与摩擦学性能的研究,对临界退火后处理改性层微观组织演变、元素分布、硬度以及室温环境下摩擦学行为进行详细分析。结果 随着临界退火次数的增加,表面马氏体含量减少,残余奥氏体增加,而心部的回火马氏体基本不变,EDS面扫图谱显示元素分布较为均匀。与之对应的表面硬度呈下降趋势,心部硬度基本不变。在多次临界退火处理中,耐磨性依次为1次循环>2次循环>3次循环。其中,相比于3次循环处理,1次循环处理后的摩擦因数降低了42.8%,在改性层之间的磨损率分别为2.07×10^?13 m³/(N.m)(930 ℃渗碳处理试样),0.71×10^?13 m³/(N.m)(1次循环处理试样),5.23×10^?13 m³/(N.m)(2次循环处理试样)和4.21×10^?13 m³/(N.m)(3次循环处理试样),改性层在室温环境中的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损还伴随少量的黏着磨损。结论 在17CrNiMo6渗碳钢进行临界退火处理后,获得了兼具高硬度、高耐磨性的临界退火后处理改性渗碳层,在一定程度上,合理的调控临界退火次数将改善渗碳改性层的耐磨性。     

退火对激光熔覆CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 通过对激光熔覆CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层进行退火处理,使涂层性能得到进一步提高。方法 采用RFL–C1000光纤激光器在45钢表面制备CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层,通过SXL–1200管式电阻炉在不同温度下(600、800、1 000 ℃)对高熵合金涂层进行退火处理,保温时间为2 h,冷却方式为随炉冷却。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等对熔覆层的微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析和测试。结果 CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层由FCC相和μ相(Fe7W6)组成,经过不同温度退火处理后,涂层未析出新的相,μ相衍射峰强度呈先减小后增大的趋势;涂层组织经高温退火(800 ℃、1 000 ℃,2 h)后发生了明显的改变,经800 ℃/2 h退火处理后,枝晶间析出了大量μ相沉淀,经1 000 ℃/2 h退火处理后晶界开始出现断裂分解,晶粒内部和晶界部位析出了大量的富W颗粒相(μ 相)。经1 000 ℃/2 h退火处理后,熔覆层具有较高的平均显微硬度,为475.68HV0.3,相较于未经退火处理的熔覆层,其硬度提高了约45%;经600 ℃/2 h退火处理后,涂层的平均摩擦因数最低,约为0.226,磨损量最小,与未经退火处理的涂层相比,其磨损量降低了约28%。退火温度的升高并未使磨损机制发生明显改变,主要为磨粒磨损。结论 高温退火处理可以促进μ相的生成;经退火后,CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层的硬度得到显著提高,改善了涂层的摩擦磨损性能,强化机制为固溶强化和第二相强化。     

离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理对45钢组织与性能的影响

为进一步提高渗层厚度及渗层性能,对45钢进行离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和光学显微镜对渗层厚度、物相组成、截面与表面硬度、渗层脆性进行了分析。结果表明,复合处理可使45钢获得比单一离子渗氮或离子氮碳共渗更快的渗速、更优的性能。相同的处理时间下,复合处理渗层厚度比单一离子渗氮或离子氮碳共渗大幅度增加,有效硬化层比单一离子渗氮增加约35μm,提高约1倍,同时渗层脆性显著降低。物相分析表明复合处理后化合物层中ε相和γ'相的相对含量发生了变化,即ε相增多,而γ′相减少。