贝氏体耐磨钢的应用研究

贝氏体组织具有高的强韧性和耐磨性，是一种很好的抗磨材料组织结构．本文综述了贝氏体相变的最新研究进展．随着先进技术和先进仪器出现，人们对贝氏体相变与贝氏体组织基础理论的研究也不断深入，表现在对贝氏体微观超精细结构的认识，即在黑金属和有色金属合金的下贝体组织中发现了超亚单元．以往贝氏体钢中添加Mo，Ni等贵重合金元素以及等温淬火工艺，才使贝氏体钢用作抗磨材料成为可能，基于贝氏体相变机理研究的长足进步，先后开发出奥氏体一贝氏体双相钢、马氏体-贝氏体双相钢、共晶体增强奥氏体一贝氏体钢(ABEG钢)等新型贝氏体抗磨钢。     

影响镶铸截齿工作性能的因素

截齿是采煤机工作时的重要零部件,它不但要有高的耐磨性,而且要有很高的抗冲击性能.镶铸复合金属材料截齿是将铬系耐磨合金与抗冲击性能好的低合金钢利用镶铸工艺一次浇铸成型,两金属复合界面在高温液态金属作用下形成冶金结合层,铬系耐磨合金与低合金钢组成的镶铸复合金属材料截齿在工作时两金属不分离,从而提高镶铸复合金属材料截齿的使用寿命.     

一种耐海水腐蚀型超低碳贝氏体钢的研究

为了开发具有高强度、高韧性和耐海水腐蚀性的海洋工程用钢,考察了含磷超低碳贝氏体钢的组织、力学性能和耐海水腐蚀性.超低碳贝氏体钢中磷的质量分数提高至0.09%时能够产生较强的固溶强化作用,而对室温至-40℃范围内的低温冲击韧性影响不大,这归因于钢中C,B原子在原始奥氏体晶界通过竞争机制抑制了P的偏聚,减弱了P产生的冷脆性...     

Solid-particle erosion behavior of cast alloys used in the mining industry

The erosive-wear response of five commercial ferrous-based cast alloys used for crushing was examined in this study. The micro-structures of the alloys were modified to elucidate the effect of microstructural features on wear. Erosion tests were conducted using alumi-num oxide particles (90–125 μm) at 70 m/s and a normal impact angle (90°). The worn surfaces were characterized by scanning electron mi-croscopy and 3D non-contact laser profilometry. It is found that (i) a pearlitic structure exhibiting a greater plastic deformation than both bainitic and martensitic structures shows the greatest resistance to erosive wear at normal impact and (ii) the fracture characteristics of car-bide and graphite particles plays an important role in determining the erosion wear behavior of the cast alloy matrices.     

高钒高速钢与高铬铸铁的滚动磨损性能对比研究

以高铬铸铁为参照，在自制的模拟轧辊磨损试验机上研究了高钒高速钢的滚动磨损性能．结果表明：随磨损循环次数的增加，两种材料的磨损量均直线地增加，高钒高速钢的相对耐磨性是高铬铸铁的4倍以上；高铬铸铁中的裂纹主要由于M7C3的严重碎裂而萌生于M7C3的内部，高钒高速钢中的裂纹则主要萌生于VC与基体的界面，并沿VC的表面扩展．高钒高速钢中VC形状好、不易碎裂及基体硬度高是其耐磨性优良的主要原因．     

INVESTIGATION INTO THE SURFACE ENERGY OF IMPLANTED SURFACES

The critical surface energy of steels surface modified by ion implantation was evaluated. Zisman's method was used to investigate the critical surface energy of 40Cr, # 45, GCr15, 1Crl8Ni9Ti steels implanted under the different conditions from the contact angle data. The critical surface energy in steel shows a general tendency to decrease with the increase of implanting energy and dose. On the grounds of the relationship between the energy of adhesion of sliding interfaces and the solid surface energy, reduction of friction and increase of wear resistance of the implanted surfaces have been demonstrated experimentally.     

高碳低合金钢低温贝氏体组织及其耐磨性研究

设计了一种新的低温等温转变无碳化物贝氏体高碳低合金钢。对该钢低温等温淬火组织和干滑动摩擦磨损耐磨性及磨损机理进行研究,并与淬火+低温回火处理试样进行比较。结果表明,经1 000℃奥氏体化后在220℃盐浴中进行等温120 h的等温淬火处理,得到了由平均厚度约为120 nm的板条状贝氏体铁素体和薄膜状的残留奥氏体组成的无碳化物贝氏体组织,干滑动摩擦磨损相对耐磨性比回火马氏体组织提高19%,磨损机理为粘着磨损。     

贝氏体钢的价电子结构与性能

运用“固体与分子经验价电子理论”建立了Fe-C系贝氏体晶胞的价电子结构,研究了贝氏体钢中Mn,Si,B以及Re对强度和韧度的作用机制。结果表明,在贝氏体钢中形成的较Fe-C贝氏体具有更强键合和对C原子扩散具有更大阻力的C－Mn偏聚结构单元,增加了具有较强键合力偏聚结构单元的权重,同时微量元素的深入促进了合金元素之间的交互作用,并使合金贝氏体的共价电子对空间分布更加均衡,从而使贝氏体钢的强度和韧度更为优越。     

Mo和变质处理对高钒高速钢耐磨性的影响

为讨论Mo元素和变质处理对高钒高速钢耐磨性的影响,制备高钒钼高速钢.通过金相法、X射线衍射和摩擦磨损实验对高钒高速钢的显微组织、物相组成和耐磨性能进行分析.结果表明：热处理后的未变质高钒高速钢、变质高钒高速钢和变质高钒钼高速钢的组织主要由马氏体、Fe3C和V2C组成;Mo元素和变质处理使高钒高速钢的碳化物明显细化,大量颗粒状碳化物弥散分布;变质高钒钼高速钢在室温下干磨损60 min,失重量为0.0119 g.该研究为高钒高速钢的发展提供了理论依据.     

钢/铁双金属复合材料的离心铸造工艺及界面控制

利用复合离心铸造工艺制备了碳钢／高铬铸铁双金属复合材料钻井泵缸套，确定了复合离心铸造的工艺参数，设计了阶梯升温的热处理工艺，并对内套材料的组织和性能进行了测试．研究表明：所设计的17CrMoCu高铬铸铁内套材料的耐磨性明显优于原工艺所用的18Cr高铬铸铁；选择合理的参数（铸型转速、金属液浇注温度、2种金属液浇注时间间隔）以及加入防氧化剂，可使碳钢与17CrMoCu达到牢固的冶金结合，且内、外套之间没有出现裂纹、气孔、夹杂等缺陷；采用阶梯升温的热处理工艺，可以避免双金属缸套在热处理时出现裂纹等缺陷．     

回火温度对低碳贝氏体高强度钢组织性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和力学性能试验机等手段,系统研究了不同回火温度下低碳贝氏体高强度钢的组织及力学性能变化.结果表明:回火后位错密度的变化、析出相的形态、板条贝氏体的合并粗化和M/A岛的分解是导致力学性能变化的主要原因.600℃回火后屈服强度较热轧态强度提高了35MPa,-40℃冲击功提高了49J,此回火温度下实验钢具有最佳的强韧性配合.回火后低碳贝氏体高强度钢韧性改善主要是由于粗大M/A岛的分解,细小弥散分布的M/A岛可有效阻止裂纹扩展,改善低温冲击韧性.     

Production of 316L stainless steel implant materials by powder metallurgy and investigation of their wear properties

In this study,the mechanical and wear properties of AISI 316L stainless steel implant materials,produced by powder metallurgy(P/M),were investigated.AISI 316L stainless steel powder was cold-pressed with 800 MPa of pressure and then sintered at 1200,1250 and 1300°C for 30 min as three sample groups.The microstructure,and mechanical and wear properties of the resulting steels were investigated.Light optical and scanning electron microscopiese were used to characterize the microstructure of the steels.Room temperature mechanical properties of the steels were determined by hardness measurements and impact tests.Wear was determined using the pin-on-disc wear test,and the results were evaluated according to weight loss.The results indicate that the sintering temperature,time and atmosphere are important parameters that affect the porous ratio of materials produced by P/M.Sintering at high temperature can eliminate small pores and make the residual pores spherical.The wear tests showed that the wear of the AISI 316L stainless steel implants changed depending on the sintering temperature and load.Spherical pores in the samples increase the wear resistance.Moreover,decreasing the porosity ratio of these materials improves all of their mechanical properties.     

高锰钢冲击磨料磨损特性的研究

本文对高锰钢在不同冲击载荷下的加工硬化规律和其磨料磨损特性作了系统的试验研究，并找出了加工硬化值与耐磨性间的对应关系，指出高锰钢以其加工硬化值大于ＨＲＣ５４的工况为其适宜工况。     

冲击功对低碳高合金钢冲击腐蚀磨损性能的影响

文章通过改变冲击功和试验时间,利用SEM与光学显微镜观察表面形貌和亚表层裂纹,研究了在冲击、腐蚀和磨粒磨损协同作用下冲击功对低碳高合金钢磨损性能的影响,以及不同冲击功下磨损失效机理随时间的变化。试验结果表明,在2.0J和2.7J冲击功下,材料主要表现为磨粒磨损;在3.5J冲击功下,材料表现为冲击磨损。同时,在各个冲击功下,材料的磨损机理在冲击应力的循环作用下随时间发生明显变化。     

钛和钒对高锰钢高温热延性的影响

运用Gleeble-3500热力模拟试验机对700～1200℃温度范围内高锰钢Mn13单独加入钛(质量分数0.10％)、复合添加钛(质量分数0.11％)和钒(质量分数0.20％)后的高温热延性进行测试.采用扫描电镜和X射线能谱分析仪对不同温度下拉伸断裂后试样的断口形貌以及断口处的析出粒子进行了分析.温度-断面收缩率曲线表明在高锰钢中加入0.10％钛后,其断面收缩率出现了一定程度的下降,这表明钛的加入恶化了高锰钢的热延性;在此基础上加入0.20％钒,高锰钢的热延性出现了进一步的下降,即钛和钒的复合加入严重恶化了高锰钢的热延性.利用Thermo-Calc热力学计算软件对单独含钛以及复合含钛钒的高锰钢在700～1600℃存在的平衡析出相进行了计算,计算结果表明Ti(C,N)的平衡析出温度均约为1499℃,远大于其液相线温度,这说明Ti(C,N)在高锰钢的液相中就可以开始析出.扫描电镜-能谱分析结果表明在奥氏体晶界以及三叉晶界处存在大量的Ti(C,N)和(Ti,V)C粒子,这些粒子的出现抑制了动态再结晶的发生,并且加速了晶界附近裂纹的扩展.     

加钛高碳低合金工具钢磨损性能的研究

在无钛GDL-4工具钢的基础上,初步研究了添加钛元素对GDL-4材料耐磨性能的影响.并从材料硬度、摩擦系数、显微组织等方面分析了磨损性能变化的原因.摩擦磨损试验结果表明,加钛后材料的耐磨性能得到改善,在300 N和400 N载荷下,含钛GDL-4工具钢耐磨性能优于高速工具钢M2,在500 N的高载荷下两者耐磨性能接近.     

钢纤维高强混凝土的配合比设计

结合钢纤维高强混凝土的工作特点,对钢纤维高强混凝土的原材料选择要求与配合比设计进行了阐述.根据设计的钢纤维高强混凝土配合比,浇筑了168个150 mm×150 mm×150 mm立方体、30个100 mm×100 mm×400 mm和60个150 mm×150 mm×450 mm棱柱体钢纤维高强混凝土试件,并测试了其基本力学指标.结果表明,通过材料优选和适宜的配合比设计,采用常规制备工艺可以配制出拌和性能良好及满足强度要求的钢纤维高强混凝土.     

马氏体钢力学性能和耐磨性的关系

对自行研制的新型马氏体耐磨钢20Si2Ni3进行了Q-P-T(淬火-分配-回火)及传统淬火-回火(Q-T)热处理,用MLD-10型动载磨料磨损实验机比较在1.5J冲击能量、石英砂磨料条件下,20Si2Ni3钢和高锰钢ZGMn13的冲击磨料磨损性能,并用X射线测量磨损实验前后20Si2Ni3钢残余奥氏体量的变化,用扫描电镜(SEM)分析磨损机理。结果表明:经两种热处理工艺后的20Si2Ni3钢,其冲击磨料磨损性能均优于高锰钢。相比传统Q-T热处理工艺,经Q-P-T热处理后的20Si2Ni3钢,在保持较高硬度的同时,冲击韧性得到了较大提高;不同热处理工艺后,在硬度均约HRC45.5时,20Si2Ni3钢的冲击磨料磨损性能随着冲击韧性的增加而提高,磨损机理以显微犁削为主。     

屈服强度800 MPa的低碳微合金钢

研究了不同成分特征的含锰含碳微合金钢通过控轧控冷后回火的组织与力学性能,Mn含量为1．7％－2．3％的试验钢轧后经快冷和中温回火获得了高强度和一定的塑性、韧性,其中含0．06％,2．3％Mn,0．21％Al和微量Nb,Ti,B的快冷回火钢屈服强度（σ0．2）超过800MPa,延伸率大于4％。室温冲击韧性134－174．5J／cm^2,－40℃冲击韧性为103－110J／cm^2,具有由变形奥氏体转变成的细小贝氏体组织。