未服役Cr35Ni45Nb合金真空渗碳行为及相演化机理

采用乙炔真空渗碳工艺对未服役的Cr35Ni45Nb乙烯裂解炉管进行了加速渗碳处理,并采用X射线衍射、扫描电镜、定量电子探针等手段对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为及相演化机理进行了系统分析.结果表明：炉管高温渗碳过程的主要控制因素由初期的扩散控制逐渐变为扩散-表面反应综合控制;渗碳过程属多元多相反应扩散范畴,炉管内侧横截面随渗碳深度的不同依次出现了表面碳化物层、亚表层贫碳化物区、片层状碳化物层、规则几何碳化物区、扩散区、弱影响区等六个区域,这六个区域共同组成了M₇C₃、M₇C₃-M₂₃C₆混合区和M₂₃C₆的三级垂直层状分布.贫碳化物区的形成原因是表面碳化物层的形成造成亚表层贫Cr;片层状碳化物的形成源于碳在高镍铬合金中的低渗透性以及析出物进一步的阻碍效应.     

Influence of carburization followed by shot peening on fatigue property of 20CrMnTi steel

In this study, the influences of carburization (followed by quenching and low-temperature tempering) followed by shot peening on “apparent” fatigue limits of 20CrMnTi steel specimens were studied and quantitatively analyzed according to the microstructure changes, induced residual stress fields, and position of fatigue crack sources, as well as a micro-meso-process theory for fatigue crack initiation previously proposed by the authors (Ref 6–8). The experimental results show that, although the hardness of the surface layer of carburized specimens is much higher than that of the pseudo-carburized specimens, the improvement effect of carburization on the apparent fatigue limits of specimens is uncertain. It should be related to the possible formation of nonmartensitic microstructure in the surface layer of carburized specimen. After the shot peening, the fatigue limit of specimens was improved and rose to a level about 40% higher than that of the pseudo-carburized specimens. Scanning electron microscopy fractographic analyses show that the fatigue sources, which indicate the weakest link of specimens, in pseudo-carburized and ascarburized specimens are all located at the surface, while after shot-peening, they appear in the interior beneath the hardened layer.     

流态化渗碳碳传递系数试验研究及数学模型

以丁烷加空气为流态化渗碳气源,系统试验研究了流态化渗碳温度、气氛碳势、刚玉粒径及表观流态化速度等对碳传递系数的影响。利用单纯形方法回归建立了不同条件下流态化渗碳碳传递系数数学模型和综合影响因素数学模型,试验验证表明,该数学模型具有较高的拟合精度。     

大型齿轮渗碳时网状碳化物形成的原因及消除的方法

对17Cr2Ni2MoA钢渗碳网状碳化物形成的原因及控制方法进行了研究,结果表明,用特殊的方法消除网状碳化物是行之有效的,同时,根据碳化物状况可选择淬火温度。     

Cr35Ni45钢高温长期服役过程的氧化与渗碳机理

采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对不同服役时间（原始态、1.5a和6a）Cr35Ni45乙烯裂解炉管内壁的氧化与渗碳机理进行了系统分析.结果表明：高温长时服役后炉管内壁出现了氧化层、碳化物贫化区和碳化物富集区三个区域,其氧化行为包括Cr₂O₃外氧化和SiO₂内氧化,且服役过程中外氧化膜发生反复破坏和重建;炉管服役过程的渗碳行为主要由内表面结焦引起,外氧化膜的反复破坏可以加重渗碳,但外氧化膜在破坏后能自动修复,所以服役态两个炉管的渗碳程度较轻;外氧化膜的反复破坏和重建使亚表层贫铬,导致形成碳化物的临界碳浓度增加,在内壁亚表层形成贫碳化物区,多余的碳原子在其内侧析出,形成碳化物富集区.     

含碳球团直接还原熔分机理

为了探究含碳球团还原熔分机理,将分析纯的Fe₂O₃、氧化物和不同还原剂固结成球并进行等温还原实验,研究了温度、还原时间、配碳量、还原剂种类等条件对球团还原熔分行为的影响.进一步采用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段表征了含碳球团在不同还原时间的微观结构及物相变化.实验结果表明：焙烧温度过低或过高含碳球团都不能良好熔分,配碳量增加可以提高球团还原和熔分速率,适宜的温度、碳氧摩尔比、还原剂分别是1400℃、1.2和煤粉.含碳球团还原熔分包括直接还原反应、间接还原反应、碳的气化反应、渗碳反应和铁的熔化反应,最后实现渣铁分离.     

射频感应等离子体反应沉积碳化钨

用射频感应等离子体将钨粉炭化成碳化钨，对炭化过后的粉末在氩气保护下，于l900℃进行烧结处理，并对在感应等离子体中钨粉被甲烷炭化的反应过程和在高温基体上碳与沉积物进一步反应的机理进行了研究。采用扫描电镜和X射线衍射仪分析了原始钨粉、炭化粉末和反应沉积物的显微组织和成分。结果表明，快速炭化反应开始于金属钨粉熔化后，颗粒尺寸为5μm的钨粉在等离子体中被部分炭化，完全炭化要靠反应沉积物在高温基体上与碳的进一步反应来实现，经炭化的钨粉在热处理时存在脱碳现象。     

Synthesis of titanium carbide by induction plasma reactive spray

A novel method capable of sufficient mixing of titanium powder and methane of carbon source was developed in the synthesis of titanium carbide by induction plasma reactive spray. X-ray diffraction analysis, optical microscopy, scanning electron microscopy, and microhardness test were used to characterize the spray-formed deposit.The experimental results show that both primary carburization of the titanium particles inside the plasma flame and secondary carburization of the growing deposit on high temperature substrate contribute to the forming of titanium carbide. The transitional phase of TiC1-x has the same crystal structure as TiC, but has a slightly low lattice constant. The deposit consists of fine grain structure and large grain structure. The fine grain structure, harder than large grain structure, shows grain boundary fracture.     

18CrNiMo7-6钢的可控气氛高温渗碳工艺

基于机车用重载齿轮的热处理工艺要求,对18CrNiMo7-6钢进行920~1050 ℃的伪渗碳工艺处理,横向对比研究了试验钢经常规渗碳以及不同温度高温渗碳处理后的组织及力学性能;结合Aichelin计算机辅助模拟设计软件工艺模拟结果,制定高温渗碳工艺流程,对18CrNiMo7-6钢制齿轮进行高温渗碳处理,并与常规渗碳齿轮进行了组织及性能的对比研究。结果表明,与热处理前相比,经不同温度和时间的伪渗碳处理后,18CrNiMo7-6钢的综合力学性能均有所下降,但通过控制渗碳后的冷却过程,可以显著提高其最终热处理后综合力学性能;增加渗碳温度和碳势,可以大幅提高渗碳效率;对18CrNiMo7-6钢制齿轮进行最高温度1050 ℃高温渗碳,渗碳效率提高约65%,经高温渗碳后,齿轮组织、综合力学性能以及单齿弯曲疲劳强度相比于常规渗碳齿轮均未降低。