激光相变硬化对轴承钢组织与性能的影响研究

本文对低温回火态Gcr15轴承钢的激光相变硬化处理进行了研究.试验了激光处理的工艺参数对硬化过程的显微组织、淬硬层的硬度变化、残余应力分布、残留奥氏体形貌与数量以及耐磨性能等的影响.结果表明:经激光相变硬化处理后,Gcr15钢的表面硬度可达HV1000以上,硬化层的显微组织为缺陷密度高的隐针马氏体,晶粒度为ASTM 14级,残留奥氏体约达20%,呈膜态分布于马氏体条片之间及碳化物周围,超细的碳化物非常弥散地分布着,表面层保持较大的压应力而耐磨性能明显提高.据此,可以认为激光相变硬化的强韧化机制是:晶粒细化强化、亚结构强化,弥散析出强化以及残留奥氏体强化等的综合贡献.     

780 MPa级微合金钢的激光相变硬化工艺及组织性能

利用4 k W光纤激光器对一种780 MPa级Nb-Ti-Mo微合金化的低碳钢进行了激光相变强化处理,研究了激光功率和扫描速度对激光相变区宏观形貌和显微硬度的影响,讨论了激光相变区显微组织的演变规律.结果表明:随着激光功率的增加或扫描速度的降低,激光相变区宽度和深度逐渐增加.激光相变区包含三个区域:微熔区、硬化区和过渡区.微熔区显微组织为铁素体、粒状贝氏体和马氏体;硬化区显微组织为全马氏体;过渡区为相对细小的全马氏体或与铁素体的混合组织.在所研究的参数中,硬化区的硬度可超过母材30%左右,平均硬度达到320 HV.实验钢表面耐磨性能提高30%左右.     

激光相变硬化数值计算

根据实验的实际条件，考虑对流，辐射等复杂边界条件，给出了有限尺寸，移动热热源的激光相变硬化三维温度场数学模型；     

42CrMo钢泵筒内壁激光相变硬化组织模拟

采用有限元软件SYSWELD建立三维模型,考虑相变潜热及材料热物理性能随温度的变化,将温度场和相变模型进行耦合,对泵筒内壁激光相变硬化组织转变过程及硬度分布进行数值模拟。结果表明:激光相变硬化是一个快速加热和冷却的过程;在加热过程中激光照射区域组织转变为奥氏体,而在冷却过程中奥氏体发生马氏体转变;激光相变硬化处理后,完全淬火区主要以马氏体为主,其最大体积分数可达90%左右。相变区硬度提高约2倍,最大可达540.6 HV0.2;相变区的组织及硬度模拟结果与试验结果吻合较好。     

高速钢激光相变硬化层组织的X射线分析

本文用X射线衍射法研究了高速钢激光相变硬化层组织,以及激光工艺参数和原始组织对残余奥氏体含量的影响;并对激光相变硬化机理进行了分析。结果表明,激光相变硬化层组织由马氏体、残余奥氏体和合金碳化物组成。随着激光功率增加,扫描速度降低,残余奥氏体含量增加。激光相变硬化的本质仍然是马氏体相变。同时,晶粒细化强化,碳化物弥散强化以及激光淬火前的原始组织中的强化因素的遗传性等多种强化因素对超高硬度的获得也有贡献。     

表面激光快速相变的硬化层特征

本文通过光镜、电镜及俄歇谱仪分析,表明四种钢铁材料的激光硬化层到基体存在一个深台阶的急剧过渡,硬度落差高达HV400～600,这是陡峭温度场分布的直接结果。硬化层的第二个特征是碳的局部扩散(10～30μm)。上述因素导致第三个特征,即多样化的组织分层以及相应的特征组织形貌,如球墨周围形成马氏体硬化环带、中碳钢内层出现不同碳浓度的马氏体区等。     

奥氏体不锈钢的马氏体相变对耐蚀性的影响

用电化学交流阻抗法（ＥＩＳ）俄歇电子能谱法（ＡＥＳ）和Ｘ－射线荧光电子能谱法（ＸＰＳ）研究形变诱发马氏体相变的３２１不锈钢在酸性氯化钠溶液中的耐蚀性,实验结果表明,形变诱发α′－马氏体（铁磁相）的存在的影响材料的耐蚀性,当马氏体含量〈６％和〉２２％时,材料的耐蚀性随马氏体含量的增加而降低;当马氏体相含量在６％～２２％范围内,材料的耐蚀性又随马氏体相增多而有所提高。     

激光相变硬化工艺参数对5CrNiMo钢温度场的影响

本文运用ANSYS.有限元软件对5CrNiMo合金工具钢激光相变硬化过程进行数值模拟研究,分析了不同激光工艺参数(激光功率、扫描速度、光斑直径)对激光相变硬化过程温度场的影响,并且预测硬化层深.结果表明,激光表面淬火过程温度场分布经历了非稳态到中间准稳态,然后到最后非稳态三个阶段;温度与激光功率成正比,与光斑直径和扫描速度成反比.工件扫入端与扫出端硬化层分布不均匀,呈现扫入端硬化层浅,扫出端深的特点.     

连续YAG激光相变硬化三维瞬态温度场数值模拟

采用差分法对连续YAG激光相变硬化三维瞬态温度场进行数值模拟。分析了激光相变硬化过程工件的传热学行为，考虑了工件有限尺寸、激光热流旋加、工件材料热物性参数的温度依赖关系，工件表面辐射及空气对流造成的热损失以及材料固态相变等多方面特点。利用能量平衡法，推导了非均匀空间网格的有限差分方程，用Fortran语言编写了温度场的计算程序。分别计算了一系列工艺参数下42CrMo、60^#碳钢激光相变硬化处理过程的三维瞬态温度场，并预测了激光相变硬化区的半宽度与深度。对42CrMo、60^#碳钢进行激光相变硬化实验，实测了它们在各种工艺参数下处理后相变硬化区的半宽度与深度。计算结果与实验符合较好。     

热轧船板钢时奥氏体相变的规律

通过对现场轧制工艺的模拟，借助热加工模拟试验机研究了变形量。变形温度及变形后的冷却速度，对一般强度船板钢变形奥氏体向铁素体和珠光体转变的影响。实验结果表明：增加变形量，降低变形温度，减缓冷却速度可在不同程度上促进奥氏体向铁素体和珠光体的转变。     

等温淬火对GCr15钢力学性能的影响

研究了等温淬火对GCr15钢力学性能的影响，结果表明，GCr15钢经不同温度及时间的等温淬火后，其抗拉强度及冲击韧性明显提高。特别是经850℃奥氏体化后，在240℃等温15－60min，可获得强韧配合的最佳值，且其基体硬度仍能保持在57．4－61HRC，有效地提高了GCr15钢的综合力学性能。     

EFFECT OF SULFUR ON PROPERTIES OF BALL BEARING STEEL

5 heats of GCr15 bearing steel of different sulfur contents ranging from 0.009-0.092% (wt.)were smelted. The role of sulfur in bearing steel and its effect on contact fatigue properties andfracture toughness K_(IC)Were studied. It was shown that as the sulfur content increases the sulfur content dissolved in the steelsubstrate remains unchanged. The best contact fatigue property appears at the sulfur content of0.045% (wt.), and the influence of sulfur content on the fracture toughness of bearing steel is notobvious. Finally, the mechanism of the role of sulfur was investigated.     

砂轮粒度及其修整影响GCr15钢磨削表面质量的研究

本文探讨了砂轮粒度及其修整对滚动轴承钢Gcr15磨削表面质量的影响。采用不同粒度、不同修整导程的砂轮分别在外圆磨床上进行切入式横磨,对磨削力、磨削温度、工件表层显微硬度及其表面粗糙度等影响均作了试验研究。结果表明,合理选择砂轮粒度与修整导程是提高滚动轴承钢磨削表面质量的重要途径之一。     

GCr15钢淬火组织均匀性的研究

借助金相显微镜和图像分析仪,本文阐述了ＧＣｒ１５钢热处理工艺及原始组织对最终淬火、回火组织均匀性的影响,结果表明,适当的改善热处理工艺和合理的选择原始组织将会使会淬火后组织均匀性增加,诱发碳化析出,提高轴承钢的使用寿命。     

太阳能表面相变硬化性能特点的探讨

本文对几种常用碳钢(45、 T8A、T12A)经太阳能表面相变硬化淬硬层的性能特点进行较全面的探讨。测定了硬化层中硬度的分布情况,淬硬带表面纵向和横向的宏观应力状态和微观应力情况,晶块尺寸以及硬化带不同深度的残余奥氏体量;进行了硬化带的耐磨对比试验和耐腐蚀性对比试验。     

A STUDY OF THE TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF NITROGEN-IMPLANTED GCr15 BEARING STEEL AND 40Cr STRUCTURAL STEEL

Friction and wear properties of nitrogen-implanted GCrI5 bearing steel and 40Cr structuralsteel were studied under different implantation conditions. It is found that physical and mechani-cal properties, as well as chemical properties of the surface layer are greatly changed by ionirradiation, such as the decrease of surface roughness, the increase of hardness accompanied withthe occurrence of compressive stress, etc.. The results of SEM and Ferro-spectroscopy show thatthese variations in surface properties closely associated with changes in the microstructure causegreat variations in friction and wear conditions, and mechanisms between implanted andunimplanted specimens. Changes in the surface microstructure with iron implantation were identi-fied by Auger electron spectroscopy, transmission electron microscopy and X-ray photoelectronspectroscopy. By means of the orthogonal experiment method, test results for each differentimplantation condition and original hardness of the materials under the same wear test conditionwere comprehensively analysed and discussed.     

碳钢太阳能相变硬化组织特点及其形成机理

本文阐述了太阳能相变硬化的基本原理,对三种有代表性的碳钢(亚共析钢、共析钢和过共析钢)试样进行定点及扫描加热自冷淬火,观察和分析了淬火层的宏观结构、显微组织及马氏体亚结构;测定了晶块尺寸、残余奥氏体量及碳浓度分布情况;讨论其特点及形成机理。     

GCr15钢球化退火新工艺的研究

主要研究了奥氏体化加热温度和奥氏体化保温时间对GCr15钢的球化组织的影响。分析得出GCr15钢最佳的球化退火工艺为：在790℃保温3 h然后在720℃保温3 h。GCr15钢在该工艺条件下获得的碳化物颗粒细小、分布均匀、硬度适当,大大缩短了球化退火时间,节约了能源。     

GCr15钢冷轧孔型辊片热处理工艺的试验研究

通过对GCr15钢制冷轧孔型辊片热处理工艺的试验研究,优选出最佳热处理工艺参数,从而大大提高了热处理后的成品率。