应力状态对TRIP钢残余奥氏体稳定性的影响

通过单向拉伸、平面应变和双向等拉实验研究了宏观应力状态对相变诱发塑性(TRIP)钢中残余奥氏体稳定性的影响.实验中残余奥氏体在不同应变量的体积分数通过X-射线衍射法测量,并引入应力三维度水平来表征不同应力状态.结果表明,不管何种变形模式,TRIP钢中残余奥氏体的体积含量都随塑性应变的增大而减少,而且应力三维度水平越高,TRIP钢的相变速率越快,残余奥氏体的力学稳定性越差.基于此,给出了能够表征不同应力状态的应变诱发马氏体相变动力学方程.     

残余奥氏体对40CrNiMoA钢应力腐蚀和腐蚀疲劳裂缝扩展速率的影响

影响高强度钢在水介质中的应力腐蚀和腐蚀疲劳裂缝萌生和扩展特性的因素甚多。本文研究了残余奥氏体含量对40CrNiMoA 钢在蒸馏水中的应力腐蚀和腐蚀疲劳裂缝扩展速率的影响,采用1200℃奥氏体化和870℃奥氏体化以及冰冷处理以获得不同的残余奥氏体含量。实验结果表明在同样的载荷、环境、材质和奥氏体化温度条件下,残余奥氏体是影响40CrNiMoA 钢的应力腐蚀和腐蚀疲劳裂缝扩展速率的重要因素,残余奥氏体的存在将使裂纹扩展减慢。     

W离子注入奥氏体不锈钢的微动磨损性能

采用金属蒸气真空弧离子源,在奥氏体不锈钢上注入金属W离子,研究了W离子注入对奥氏体不锈钢微动磨损性能的影响.结果表明,W离子注入后不锈钢的表面硬度提高了3倍;W离子注入能够显著改善奥氏体不锈钢的微动磨损性能,降低微动磨损面积.这主要归因于离子注入造成的表面强化,以及离子注入在基体表面产生的压应力.     

化学热处理后残余应力分布及对疲劳强度的影响

探讨了渗碳、碳氮共渗、氮化等常用的化学热处理后所产生的残余应力分布特点，及其对疲劳强度的影响。试验表明，化学热处理后残余压应力的深度往往与渗层深度相一致。渗层中的相变次序和残余奥氏体的存在对残余应力分布影响较大。表层残余压力对工件的疲劳强度起着有益的作用。     

凸轮轴工作面点蚀坑冷焊再制造工艺与性能研究

凸轮轴在服役过程中工作表面容易发生磨损,严重影响机器的正常运转。采用冷焊设备修复凸轮轴工作表面点蚀坑,通过金相显微镜观察修复区域显微组织,利用X射线残余应力测试仪、硬度测试仪表征补焊点周围的残余应力分布以及硬度分布规律。结果表明,补焊点与基体结合良好,从奥氏体中析出的碳化物弥散分布于基体组织中,补焊点位置呈现出最小的残余应力以及最小的硬度值,补焊点对于残余应力以及硬度的影响维持在补焊点中心4 mm以内。经冷焊修复后的凸轮轴满足使用性能要求。     

温度对40Cr钢温挤压成形的摩擦--磨损性能影响

采用温挤压技术对40Cr钢进行成形试验,考察了不同温度下温挤压试样的摩擦-磨损行为.通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了40Cr钢磨损后表面形貌、化学元素分布和物相组成,讨论了40Cr钢温挤压的磨损机理.结果表明,在挤压温度为550℃时试样晶粒尺寸细小,残余奥氏体含量较高,硬度最高,其磨损性能为最佳;而当温度为650℃和750℃时,晶粒尺寸较粗大,残余奥氏体含量降低.在5N载荷作用下,挤压温度为550℃时,摩擦因数为0.7667;当挤压温度达到650℃,摩擦因数为0.8587,提高了12.01%,磨损性能降低;750℃时,摩擦因数为0.8764,相比550℃提高了14.31%,磨损性能进一步变差;在550、650和750℃时,磨损形式主要为磨粒磨损.     

超声冲击改善S30403不锈钢表面状态的数值模拟

基于Johnson-Cook方程建立超声冲击处理的三维有限元模型,研究超声冲击处理奥氏体不锈钢S30403的动力学过程,分析冲击速度、覆盖率对残余应力分布和表面应力集中因子Zi的影响。结果表明:冲击处理后的表面在冲击凹坑边缘存在4个月牙状高拉应力区。随着冲击速度的增加,月牙状区域的形状与面积基本不变,但是随着覆盖率的增加,月牙状区域逐渐融合。冲击速度对表面残余压应力值、最大残余应力深度和残余应力厚度的影响较大,但对最大压残余应力值的影响较小。冲击处理后的应力集中系数Zi随着冲击速度的增加开始增幅较大,后逐渐趋于平缓。覆盖率低于100%时,覆盖率对残余应力层的厚度以及最大残余应力的深度影响很小,但是表面残余压应力值则随着覆盖率的增加明显变大;当覆盖率达到200%,残余应力的深度显著增加,显著提高了残余压应力区域的应力水平。     

含镍低铬铸铁腐蚀磨损性能研究

采用MCF-30型冲蚀磨损试验机对两种不同热处理后的低铬铸铁进行冲蚀磨损实验.用扫描电镜(SEM)和X衍射仪等对其组织以及冲蚀后的形貌进行观察分析.实验结果表明,残余奥氏体的存在严重影响了低铬铸铁的耐磨性能;在冲蚀磨损中,过低的冲击韧性导致其表面成块状脱落,耐磨性差.     

调质低碳贝氏体钢的组织和性能

研究了C--Mn--Mo--Cu--Nb--Ti--B系低碳微合金钢915℃淬火和490～640℃回火的调质工艺对钢的组织及力学性能的影响.用扫描电镜和透射电镜对实验钢的组织、析出物形态和分布以及断口形貌进行观察,采用X射线衍射仪分析钢中残余奥氏体的体积分数.结果表明:调质后,实验钢获得贝氏体、少量马氏体及残余奥氏体复相组织,贝氏体板条宽度只有250 nm,残余奥氏体的体积分数随着回火温度的升高而降低,经淬火与520℃回火后残余奥氏体的体积分数为2.1%.调质后析出物的数量激增,6～15 nm的析出物占70%以上.实验钢经过915℃淬火与520℃回火后,其屈服强度达到915 MPa,抗拉强度990 MPa,-40℃冲击功为95 J.细小的析出物及窄的板条提高了钢的强度.板条间有残余奥氏体存在,改善了实验钢的韧性.     

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.     

锰白口铸铁的磨粒磨损特性研究

本工作研究了一系列锰合金白口铸铁的磨粒磨损,用湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机进行低应力磨粒磨损试验,从合金的化学成分、硬度、渗碳体碳化物体积分量和动态断裂韧性的角度分析了锰白口铸铁的磨粒磨损特性,用扫描电镜观察分析了试样的磨损表面,探讨了磨损机理。研究结果还给出了对于耐磨锰合金自口铸铁的适宜的锰、碳、硅含量。     

高铬白口铸铁抗磨粒磨损耐磨性与断裂韧性的研究

本文研究了两种基体组织状态及碳化物体积分数对高铬白口铸铁抗磨粒磨损耐磨性、断裂韧性K_(IC)、K_(Id)及亚临界裂纹扩展速率da/dN的影响。结果表明:高铬白口铸铁耐磨性与磨损系统有关;而其断裂韧性及亚临界裂纹扩展速率与基体组织状态、碳化物体积分数及其形态与分布有关。综合研究结果,从高铬白口铸铁耐磨性与断裂韧性最优化角度考虑,如果用软磨料,宜选用马氏体基体;采用硬磨料,则宜选用奥氏体基体。     

稀土低碳白口铸铁磨球的研制与应用

本文分析了一种珠光体型白口铸铁－稀土低碳白口铸铁作为电厂磨煤机磨球材料的可行性、 讨论了它的成分与配料、熔炼控制与变质处理、铸型工艺与铸件冷却等问题。耐磨试验与工业应 用试验表明：稀土低碳白口铸铁磨球使用情况良好，在软磨料磨损条件下是优良的抗冲击磨损材料。     

中铬铸铁的研制

本文研制了一种不含镍的中铬铸铁以代替镍硬Ⅳ型铸铁,并研究其成分、组织与机械性能之间的关系.研究结果表明:在中铬铸铁中可加入适量的铜、锰代替镍,以提高淬透性;但同时使残余奥氏体量增加.合适的铜量需视壁厚而定.加入适量的铝进行炉前孕育处理,细化了碳化物,导致机械性能的提高.合适的热处理工艺使中铬铸铁得到良好的综合机械性能.研制结果表明:中铬铸铁在常规机械性能及抗磨粒磨损耐磨性上己接近或迟到镍硬Ⅳ型铸铁水平,生产成本大幅度降低.但淬透性仍低于镍硬Ⅳ型铸铁.有待进一步研究与提高.     

铬系白口铸铁腐蚀磨损特性的研究

本文研究了共晶碳化物数量在20—25％范围内,含铬量由2—24％,铸态及热处理态的铬系白口铸铁在不同介质条件下的腐蚀磨损特性.研究结果表明:在强酸性介质中,腐蚀是导致腐蚀磨损失重量增大的主要因素,含铬量较高的奥氏体有较好的腐蚀磨损抗力,碳化物存在没有任何益处;在弱酸性介质中,腐蚀与磨损共同对腐蚀磨损失重量起作用,提高基体含铬量,保持适当数量碳化物将有效地提高其腐蚀磨损抗力;在中性及碱性介质中,磨损是主要影响因素,提高基体硬度有助于腐蚀磨损抗力的提高.合金元素铜可降低基体腐蚀速度,促进基体钝化,且有利于腐蚀磨损抗力的改善.本文研究结果为杂质泵过流部件的选材提供了依据.     

碳化钨颗粒复合合金层的耐磨性能

本文应用“复合铸渗工艺”,在灰铸铁件表面稳定地制得以高碳马氏体和铬钨合金白口铸铁为基体,以不同尺寸铸造碳化钨(简称CTC)颗粒为抗磨相的复合合金层。通过二体及三体磨损试验表明、基体合金组织对合金层二体特别是三体磨损的耐磨性起着重要的控制作用;以马氏体合金白口铸铁为基的复合合金层在二体及三体磨损条件下,均具有很高的耐磨性,且随其中CTC颗粒尺寸的增大而显著提高;在三体磨损条件下,较重的载荷对粗颗粒CTC复合合金层的磨损失重率影响很小。     

含锰4%的高铬铸铁的亚临界淬火

高铬铸铁以锰代钼后的一个问题是残留奥氏体量增多,硬度下降。本文研究了含锰4％的高铬铸铁的亚临界淬火,用正交试验设计方法试验了亚临界淬火处理的脱溶温度和脱溶时间的影响。用本试验条件下得出的最佳工艺,可使含锰4％的高铬铸铁的残留奥氏体量减少到17％,硬度达到HRC64,抗冲击磨损性能与含钼2％的高铬铸铁相近。     

提高高铬铸铁抛丸机叶片寿命的途径

本文对接近共晶成分的20%Cr和17%Cr的高铬铸铁,采用简便的定向凝固铸造工艺和改进的热处理工艺试制抛丸机叶片。在使用钢丸的工况下,所试制叶片的使用寿命达670小时,超过世界名牌产品瑞士GF叶片100%;在使用铁丸的工况下,所试制叶片的使用寿命达380小时,超过国内先进水平的叶片55%。叶片的实际运行试验和磨面分析结果表明,在使用铁丸的工况下,叶片主要是切削磨损,但反复冲击下材料的剥落也起着重要作用,提高叶片的硬度和降低残奥量,有利于耐磨性的提高;在使用钢丸的工况下,叶片的失效主要是由于反复冲击下材料的剥落,而切削所起的作用较轻微,降低残奥量和改善马氏体的韧性能有效地提高耐磨性。碳化物垂直于磨面的定向排列,亦有利于提高耐磨性。     

基体组织对轧制白口铁抗磨性的影响

通过对不同基体组织轧制白口铁的金相组织，磨损表面和机械性能的分析，研究了具有不同基体组织轧制白口铁的磨损机理，结果表明：轧制白口铁的磨损机理随其基体的不同而变化，贝－马复合基体的轧制白口铁具有很强的抵抗冲击磨损的能力。     

高铬铸铁在不同工作条件下磨料磨损耐磨性的研究

本文对含铬１５％、２０％、２８％，含碳２％～４％，含硼和不含硼，不同的热处理工艺，共计７２种成分状态的高铬系铸铁进行了低应力和冲击条件下的磨料磨损试验；测定了其宏观硬度，显微组织和碳化物数量；对宏观硬度、碳化物数量与耐磨性进行了相关分析。结果表明：磨损条件不同，磨损机理不同，其耐磨性的影响因素也不同，低应力磨料磨损的耐磨性与碳化物数量明显相关，冲击磨损的耐磨性与宏观硬度明显相关。此结论对根据不同工作条件合理选用高铬铸铁的成分和热处理工艺有指导意义．