激光硬化与渗氮复合处理H13钢组织与性能

通过激光淬火/离子渗氮复合方法对H13钢进行表面改性处理,从而提高其表面的性能.利用X射线衍射技术、光学显微观察、扫描电子显微观察、能谱分析技术、显微硬度和纳米测试系统以及高频往复磨损试验,分别研究了离子渗氮、激光淬火、以及激光淬火与离子渗氮复合处理对H13钢改性层组织结构、力学性能、摩擦磨损性能的影响过程和影响机理.结果表明：复合处理工艺可以显著改善改性层的综合性能.和单一渗氮处理相比,复合处理改性层硬度和有效硬化层深度分别从1 180 HV和80μm提高至1 360 HV和550μm,摩擦系数和磨损率分别从0.68和5.78×10^-8 mm³·N^-1·m^-1降低至0.59和1.35×10^-8 mm³·N^-1·m^-1.试样的硬度和耐磨性显著增加,平均摩擦系数明显降低.     

TD3合金离子渗氮耐磨性能研究

采用离子渗氮技术对TD3合金表面进行离子渗氮处理,采用金相显微镜、XRD,对渗氮层的组织形貌、物相结构进行观察分析;用显微硬度仪(维氏)测量渗氮层硬度,再用摩擦磨损试验机(往复式)进行常温干摩擦实验,对其耐磨性、磨痕形貌进行分析。结果表明:渗氮层深度可达80μm,渗氮层显微硬度最高可达1 190 HV,较基材硬度提高2.3倍以上,渗氮层含TiN、Ti_2N。渗氮试样磨痕深度与宽度减小,耐磨性能比基材也有显著提高。     

高速钢表面PN＋PVD复合处理工艺和性能研究

采用多弧离子镀设备,在高速钢W18Cr4V上先进行等离子氮化,再沉积TiN薄膜,研究了不同渗氮温度和时间对PN+TiN薄膜组织和性能的影响.结果表明,温度为500℃左右和时间为2h以上条件下对W18Cr4V进行渗氮处理后再沉积TiN薄膜,可以得到最佳的薄膜表面显微硬度(1800～2000HV0.05)和膜/基结合力(50N),涂层耐磨性也得到明显提高.     

激光冲击强化对42CrMo钢耐高温腐蚀性能的影响

采用高能量纳秒级脉冲激光,对42CrMo合金钢表面进行激光冲击强化处理,测定42CrMo钢在激光冲击强化后的残余应力、硬度及粗糙度,并对试样进行高温腐蚀试验,利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样表面的微观形貌,研究激光冲击强化处理对42CrMo钢耐高温腐蚀性能的影响.结果表明:激光冲击强化后试样表面腐蚀形貌明显比未进行激光冲击处理试样更好.激光冲击强化后42CrMo钢耐高温腐蚀性能得到提升,主要是由于材料表面残余压应力层能够抑制材料表面氧化膜的脱落,提高其耐高温腐蚀性能.与小能量激光冲击相比,大能量冲击可以大幅度提高试样表层的残余压应力值,并提高残余压应力的影响深度.     

气体渗氮及后续回火工艺对2Cr13钢渗氮层的影响

利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、维氏显微硬度计、摩擦实验机、弯曲实验和浸泡腐蚀实验探究了气体渗氮工艺对2Cr13钢渗氮层的微观组织结构和性能的影响.结果表明:随渗氮温度、时间的增加,渗氮层的总厚度增加,但是表面疏松层也增加.500℃渗氮的扩散层组织主要由含有大量位错及位错胞的马氏体和高密度的纳米CrN析出相组成;纳米CrN析出相弥散分布在晶内和位错胞的界面上,位错胞界面上的CrN颗粒数量多且尺寸略大;板条马氏体晶界析出了ε-Fe_(2-3)N或者(Cr,Fe)2N析出相.当渗氮温度升高至550℃时,马氏体本身发生了回复,CrN以薄片形式析出,使扩散层组织呈现为由α-Fe和CrN组成的片状珠光体形态.2Cr13钢气体渗氮表面硬度随渗氮温度的升高先升高后下降,在500℃达到峰值硬度(1 274 HV0.5).450℃和500℃渗氮扩散层的硬度可高达1 300HV0.1以上,但是随渗氮温度进一步升高而明显降低.500℃/5h气体渗氮可同时提高2Cr13钢的耐磨性和抗腐蚀性,但是其弯曲韧性降低.500℃渗氮的2Cr13钢试样,不管是水冷还是空冷,或者再进行420℃回火2h处理,其扩散层组织均没有大的改变,因此其硬度没有明显变化,均维持在1 000HV0.1以上.     

35CrMo钢罐装法多段渗氮渗层组织与耐蚀性能

为确定合理的多段渗氮工艺,以尿素为渗氮剂,采用密封罐法对35CrMo钢进行多段渗氮处理,并利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和化学工作站研究了由不同阶段渗氮工艺制备的氮化层的显微组织、显微硬度和耐蚀性能。结果表明:采用三段渗氮工艺(520℃×3 h+600℃×2 h+520℃×1 h)制备的渗氮层最厚,其氮化层组织主要由Fe-Cr相和Fe3N相组成,表面硬度较高,耐蚀性最好。该三段渗氮工艺符合氮化规律,增加了渗氮层厚度,提高了硬度和耐蚀性能。     

低合金钢渗镀复合处理层的摩擦学性能

为了进一步提高低合金钢表面硬度、改善其耐磨性能，利用等离子体渗氮和物理气象沉积TiN硬质膜技术在SCM415低合金钢表面形成渗镀复合处理强化层．表面Hv可达到2000，并且有良好的硬度梯度．利用金相、X射线衍射以及原子力显微镜研究复合处理层的微观组织和相结构，结果表明：TiN硬质膜与离子渗氮形成的化合物之间有非常好的界面结合，在干摩擦条件下磨损性能较低合金钢渗碳淬火、离子渗氮样品有显著改善     

20CrMnTi钢负压真空间隙式渗氮工艺研究

在氮气为负压及不同温度条件下对20CrMnTi低合金钢进行真空间隙式渗氮处理,并采用自动显微硬度测试、滑动干摩擦测试手段分析渗氮硬化层的组织与性能。结果表明:经过560℃负压真空间隙式渗氮处理后的20CrMnTi钢试样有效硬化层深度能达到70μm以上,表层硬度较之原样可提高3.01倍,磨损率可降低2.91倍,综合性能最优。     

气体比例对1Cr13马氏体不锈钢离子渗氮层性能的影响

对1Cr13马氏体不锈钢在不同气体氛围下进行低温离子渗氮处理,研究了不同渗氮气体比例对渗层组织和性能的影响。结果表明:在氨气与氩气气体比例为8∶1时,1Cr13不锈钢低温离子渗氮后得到的渗层的组织与性能最好,此时表面硬度为1 100 HV1,为基体硬度的4倍,且具有良好的梯度硬度,渗层厚度为85.7μm。当氨气与氩气的气体比例从4∶1提高到8∶1时,渗氮层硬度与厚度均提高,而气体比例为12∶1与16∶1时,渗层厚度基本不变,但是不锈钢表面形成的黑色物质使渗氮层表面硬度与渗层硬度出现不均匀性,当气体比例为16∶1时,中心硬度降低到625.0 HV1,与边缘硬度相差了450 HV1左右。     

氩弧熔覆原位合成TiN复合涂层的组织与耐磨性

为提高钢材料的耐磨性,以Ti、TiN和Ni60A三种粉末作为涂层材料,采用氩弧熔覆、原位合成技术,在Q235钢表面制备TiN复合涂层.利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计及滑动磨损实验机（MMS-2B）对复合涂层的显微组织结构、硬度和耐磨性进行分析.结果表明：涂层主要由TiN和α-Fe组成,TiN分布均匀且与基体呈现冶金结合,涂层显微硬度最高达738.17 GPa,耐磨性为Q235钢的8倍.涂层在室温干滑动摩擦磨损条件下表现出优异的耐磨损性能,具有应用价值.     

氩弧熔覆原位合成ZrC-TiB2/Fe基复合涂层组织与耐磨性

为提高钢材料表面性能,以Ti、Zr、B4C和Fe等粉末为原料,采用氩弧熔覆技术,在Q345D钢表面制备出原位合成ZrC和TiB2颗粒增强Fe基复合涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和滑动摩擦磨损实验机研究了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性。结果表明:熔覆层组织由方块状ZrC颗粒、长条状TiB2颗粒和α-Fe基体组成;熔覆层与基体呈冶金结合,界面洁净无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层平均硬度(HV)为14 GPa;在室温干滑动摩擦磨损实验条件下,其耐磨性约为基体的18倍。该研究为原位合成ZrC和TiB2提供了新方法。     

铝合金表面机械球磨Ni-Al-Mo复合涂层的制备及其摩擦特性研究

通过机械球磨方法在铝合金表面制备了Ni-Al-Mo复合涂层,对涂层微观组织、组成成分和摩擦学性能等进行了分析.结果表明:经过7 h机械球磨制备的Ni-Al-Mo复合涂层内元素均匀分布;550℃退火后涂层中均有Al3 Ni金属间化合物新相生成;复合涂层中Al3 Ni和Mo的存在使得涂层硬度高于铝合金基体和Ni-Al涂层,...     

激光熔覆Mo2C-Co基合金的工艺参数对其组织的影响

利用10kW的CO2激光器在409L铁素体不锈钢表面激光熔覆w(Mo2C)=20%的Mo2C/Co基涂层,运用SEM、EDS、XRD及显微硬度仪观察和分析激光功率和扫描速度对熔覆层成型性、尺寸、组织及性能的影响.结果表明:激光熔覆合理的工艺参数为:P=3.6kW,v=8mm/s;钴基熔覆层组织由平面晶、柱状晶、树枝晶构成,熔覆层中物相主要为Mo2C颗粒、亚共晶γ-Co和共晶碳化物Cr23C6、Cr7C3;由于Mo2C颗粒加入,凝固组织的晶粒尺寸减小、晶粒细化,涂层的显微硬度从870HV提高至1 400HV.     

渗碳硬化层性态的综合分析

通过对２０ＣｒＭｎＭｏ钢渗碳硬化层的组织结构，层内残余应力和硬度的分布以及渗碳硬化试棒的扭转性能进行系统的分析研究，经综合分析总结出２０ＣｒＭｎＭｏ钢的渗碳硬化层具有下列几个特点，即：（１）渗碳层中基本组织的主体是枣核马氏体，枣核马氏体基体由表及里一直可延伸到含碳量为０．５％的层深部位（即有效层深，ＨＶ５５０处）。（２）表面碳势为１．１％Ｃ的渗碳梗化层内，临近外表面部位的枣核马氏体中会出理显微裂纹     

本底真空度对PVD/TiN涂层组织和性能的影响

采用物理气相沉积（PVD） TiN涂层的表面处理技术,对合金结构钢进行表面强化处理.分析了不同本底真空度下TiN涂层的硬度、膜基结合力以及涂层颗粒尺寸等.结果表明,本底真空度在7.8×10-3～ 10.0×10-2 Pa范围内,本底真空度与涂层颗粒尺寸成反比,与硬度和膜基结合力成正比.当其为7.8×10-3 Pa时进行30-40 min沉积的涂层,涂层硬度可达到1 878.63 HVo.1,结合力达到7.86 N.     

300M钢的脱碳行为演化及防护研究

300M钢是重要的飞机主承力结构用材. 然而, 该材料在模锻热处理过程中会出现不同程度的表面氧化和脱碳, 严重影响锻件成品率. 本文对300M钢在不同热处理条件下的脱碳行为进行了系统研究, 利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等手段表征分析了热处理后试样表层组织形貌, 并采用硬度法统计了脱碳层深度的变化情况, 阐明了300M钢在不同热处理条件下的脱碳行为演化规律, 厘清了防氧化涂层对脱碳层深度的影响. 结果表明, 300M钢在热处理过程中近表面处生成的致密氧化层对碳和氧元素的扩散具有明显的抑制作用; 碳的扩散速度与表层氧化速度在不同温度下都会有一个平衡点, 而表面防氧化剂涂层的施加则会破坏原有平衡. 微观组织分析结果显示, 300M钢表层全脱碳区为珠光体或铁素体, 半脱碳区为马氏体及析出碳化物. 本文还阐明了300M钢表层微观组织随保温时间的演化规律. 最后本文从热力学角度揭示了300M钢表层脱碳-氧化耦合机制. 本文的研究成果有望为300M钢的模锻优化工艺和热处理防护技术提供重要的数据和理论支撑.     

35CrMo钢无缝钢管成型顶头的失效研究

文章对失效后的35CrMo钢穿孔无缝钢管顶头的显微组织和硬度变化进行了研究。结果表明:顶头头部轴向截面的组织分层分布,且各层硬度不同;顶头中部组织较为粗大,魏氏组织特征明显;由表面氧化磨损、接触疲劳及热疲劳引起的裂纹粗大且向内部延伸;顶头尾部表面脱碳现象严重,内部硬度变化不大。     

铝合金表面纳米化--微弧氧化复合涂层摩擦行为

通过表面机械研磨处理在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化( SNC)过渡层,再采用微弧氧化( MAO)技术对纳米晶过渡层进行微结构重构,设计制备出纳米化-微弧氧化( SNC-MAO)复合涂层,并对比研究了铝合金表面微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层的摩擦学行为。与微弧氧化涂层相比,纳米化-微弧氧化复合涂层因硬度较高而具有较好的耐磨性。微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层与GCr15钢球对磨时具有相同的磨损机理,为对磨钢球向涂层的材料转移和氧化磨损。     

45#钢表面Ni-P-nano-SiC复合化学镀层的制备

在优化设计的化学镀基础镀液中通过添加不同含量的纳米SiC颗粒,研究在45#钢表面制备具有纳米SiC颗粒增强的复合镀层及形成机理.利用SEM,XRD和显微硬度计等方法对实验样品的组织结构、形貌、显微硬度及其镀层形成机理进行了研究,结果表明:实验制备的Ni-P,Ni-P-SiC镀层镀态时硬度分别为572 HV,649 HV,热处理后其表面硬度在400℃时达到最大值1 045 HV和1 341 HV.纳米SiC颗粒在镀液中不参与化学反应,只是与化学反应所产生的Ni和P共同沉积在镀层中起到了复合强化的作用.Ni-P-nano-SiC镀层的生长机理是按层状方式生长,生长方向垂直于钢基体表面.纳米SiC提...