从冲击接触疲劳角度论钢的渗碳及热处理工艺

本文对渗碳钢的表层状态与多冲接触疲劳性能之间的关系进行了试验研究,指出:渗碳件的最佳多冲接触疲劳抗力所对应的渗层深度,淬火加热温度,加热时间和回火后表面硬度等是随着材料成分,另件尺寸和冲击能量大小而改变的; 渗层的碳浓度应从马氏体的含碳量,碳化物大小,数量,渗碳层淬透性及淬硬性诸方面综合考虑来确定。文中还指出:带有冲击性质的接触应力作用下的渗碳件,应该采用多冲接触疲劳试验方法来评定材料和热处理工艺。表面滚压强化是进一步提高渗碳件多冲接触疲劳寿命的有效途径。     

耐火砖模具的稀土高浓度渗碳

在煤油渗剂中添加微量稀土元素对A3钢耐火砖模具进行稀土高浓度渗碳 ,可使渗速加快 ,渗层碳浓度增高 ,层深尤其是过共析 共析层深度增加 ;渗层硬度较高且硬度梯度较缓 ;渗层组织中的碳化物数量增多 ,且呈细小颗粒状弥散分布。生产实践表明 ,经该工艺处理的耐火砖模具 ,使用寿命可比常规气体渗碳处理的提高2— 3倍。     

硬度和碳化物形态对20Cr2Ni4A钢制轴承外圈寿命的影响

本文通过渗碳、磨损、多冲、接触疲劳等试验方法,研究了硬度和碳化物形态、分布及数量对20Cr2Ni4A钢制轴承外圈寿命的影响。试验结果表明:该轴承外圈合理的硬度范围为HRC58～62,渗碳层细小均布的碳化物能改善轴承的耐磨性,提高接触疲劳强度。     

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。     

分级滲碳中碳化物的析出与变形过程

渗碳工艺是当前机械制造工业中应用最为广泛的一种化学热处理方法,它使被渗工件获得一定的强度、较高的耐磨性和疲劳抗力。被渗工件的机械性能主要决定于渗碳层中的碳浓度及淬火回火后的金相显微组织。当渗碳层中碳浓度较高时,淬火后具有针状马氏体和大块或网状碳化物以及数量较多的残留奥氏体。近年来又观察到当渗碳层的碳含量较高时会伴随针状马氏体出现一定数量的显微裂纹。若从疲劳强度考虑上面这些组织     

T8钢表面W-Mo-Co多元共渗层的组织和性能

采用双层辉光离子渗金属技术在T8钢表面进行了W-Mo-Co多元共渗,研究了表面合金层的组织、相组成、成分、硬度、脆性以及与基体的结合强度。结果表明,合金层由M6C MC型碳化物层和W、Mo、Co固溶体扩散层组成。碳化物层硬度很高,渗金属态HV0.025硬度高达1 200~1 400,固溶、时效处理后硬度升高至1 400~1 600左右;固溶体扩散层在渗金属态硬度较低,HV0.025硬度只有400~550,固溶、时效处理后硬度升高至800~1 000。碳化物层与基体之间为冶金结合,不存在膜基结合问题。     

双辉渗金属高速钢的研究

利用中国独创的双层辉光离子渗金属技术，在普通低碳钢及低合金钢表面渗入所需合金元素，再经渗碳，形成具有高速钢成分的渗层，即在钢的表面形成高速钢，称为双层辉光离子渗高速钢（简称双辉渗高速钢）。由于这是一种固态冶金法，没有由于结晶而形成的粗大一次碳化物，合金层中的碳化物细小且分布均匀，避免了传统的冶炼、锻轧高速钢生产中难以克服的碳化物不均匀问题。合金元素供给源采用粉末冶金法制成，可根据实际需要调整其组分配比，从而获得一系列具有不同成分的高速钢渗层     

接触疲劳性能与化学热处理强化间的关系

本文用对滚式接触疲劳机,试验研究了四种钢材化学热处理后的接触疲劳破坏过程及其与心部和渗层组织性能间的关系。结果表明:根据裂纹产生部位的不同,接触疲劳可分为深层剥落和浅层剥落两种形式。前者裂纹产生于过渡区,提高心部强度或增大渗层厚度可以延迟或阻止裂纹的产生,提高接触疲劳寿命;后者裂纹产生于渗层,改善渗层组织可以延迟或阻止裂纹的产生,提高接触疲劳寿命。此结论对齿轮的选择材料,制订热处理工艺和建立金相检验标准均有一定的参考价值。     

TA2钛合金真空渗碳层组织及性能研究

采用自制间歇式真空渗碳装置,在不同压力下对TA2钛合金进行CH_4和C_2H_2混合渗碳处理。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、自动维氏硬度测试和万能摩擦磨损试验等检测手段,对比分析了不同气压下TA2钛合金的渗层组织、硬度和耐磨性。结果表明:渗层主要由TiC0.93相组成,表层组织细化;硬度比原样提高了2.78倍,有效硬化层深度超过120μm,硬度梯度平缓;平均摩擦系数大幅度降低,磨损速率达到5.7×10~(-7)cm~3/(min·N),仅为原样的1/55;经渗碳处理后的TA2钛合金综合性能显著提高。     

航空轴承钢渗碳热处理组织演变行为研究

利用EPMA与XRD等实验方法对航空轴承钢在渗碳热处理过程中的微观组织演变行为进行定性及定量分析.结果表明:在渗碳淬火处理后,试样表层及次表层组织中有大量的碳化物及少量的残留奥氏体,其中碳化物为M₂₃C₆和M₆C.随着渗层深度的增加,碳化物含量减少,残留奥氏体含量增加.经过二次淬火处理后,奥氏体与马氏体中碳质量分数增加,使得淬火后残留奥氏体质量分数大幅度增加,在渗层0.1mm处达到22.7%.经过两次深冷与回火处理后,马氏体与奥氏体中碳质量分数降低,碳化物含量增加,渗层硬度提升.     

Effect of rare earth and alloying elements on the thermal conductivity of austenitic medium manganese steel

The influence of different contents of Cr, Mo, and rare earth element (RE) additives on the thermal conductivity of austenitic medium manganese steel was studied and discussed. The results show that the addition of Cr in medium manganese steel can improved the ordering of C-Mn atomic clusters, so as to improve the steel's thermal conductivity. However, Cr will lead to precipitation of a great deal of carbides in medium manganese steel when its content is greater than 4wt%. These carbides would aggregate around the grain boundary, and as a result, the thermal conductivity is decreased. By the addition of Mo whose content is about 2wt%, spherical carbides will be formed, thus improving the thermal conductivity of the medium manganese steel. The interaction between rare earth elements and alloying elements will raise both the thermal conductivity and the wear-resisting property of medium manganese steel.     

应用JMatPro软件对比研究两种抽油杆钢的合金化特点

采用JMatPro软件对比研究了两种抽油杆钢不同温度下的平衡相及其成分.结果表明,与7Mn2SiCr钢相比,12MnSi2Cr钢铁素体、奥氏体相中将固溶更多的Cr,Mo,Si元素,而碳化物总量减少了30％,微合金元素Nb的加入提高了钢中M(C,N)碳化物的稳定性.在此基础上,对12MnSi2Cr抽油杆钢的高韧性进行了探讨.     

Cr/Mn偏析对高碳轴承钢珠光体–马氏体带状组织的影响分析

The effect of Cr/Mn segregation on the abnormal banded structure of high carbon bearing steel was studied by reheating and hot rolling. With the use of an optical microscope, scanning electron microscope, transmission electron microscope, and electron probe microanalyzer, the segregation characteristics of alloying elements in cast billet and their relationship with hot-rolled plate banded structure were revealed. The formation causes of an abnormal banded structure and the elimination methods were analyzed. Results indicate the serious positive segregation of C, Cr, and Mn alloy elements in the billet. Even distribution of Cr/Mn elements could not be achieved after 10 h of heat preservation at 1200°C, and the spacing of the element aggregation area increased, but the segregation index of alloy elements decreased. Obvious alloying element segregation characteristics are present in the banded structure of the hot-rolled plate. This distinct white band is composed of martensitic phases. The formation of this abnormal pearlite–martensite banded structure is due to the interaction between the undercooled austenite transformation behavior of hot-rolled metal and the segregation of its alloying elements. Under the air cooling after rolling, controlling the segregation index of alloy elements can reduce or eliminate the abnormal banded structure.     

失效叶片显微结构和力学性能研究

研究了低压汽轮机末级叶片２Ｃｒ１３不锈钢长期服役失后显微结构和力学性能的变化，与未服役的叶片相比，显微组织中位错密度升高，部分区域位错胞状组织形成，碳化物粒子粗化低温冲击断口上发现现服役叶片中有显微孔沿和裂纹形成，显微结构的变化导致了服叶片叶力学性能的改变，屈服强度，循环屈服强度，抗拉强度均有下降，弹性模量略有下降，疲劳性能测试结果表明，疲劳门槛值下降，疲劳裂纹扩展速率增加，而疲劳极限和材料的本质     

固溶时效后高氮奥氏体不锈钢的物理化学相分析

采用物理化学相分析技术研究了高氮奥氏体不锈钢固溶时效后的碳、氮化物析出行为,确定了析出相的类型、粒度分布、含量及组成结构式.结果表明:氮含量低的1Cr22Mn15N0.6以M23C6型碳化物析出为主,氮含量高的1Cr22Mn15N0.9以(CrFe)2N1-x型氮化物析出为主,高氮奥氏体不锈钢中析出物的总量随时效时间的延长而增加.     

应力比对WC-Co硬质合金疲劳性能的影响

采用三点弯曲疲劳法,研究了不同粘结相含量以及粘结相成分的硬质合金在两种不同应力比(R=0.1和R=0.5)加载时的疲劳行为,并结合SEM对疲劳机理进行了分析.结果表明:硬质合金疲劳断裂过程同时存在脆性断裂和韧性断裂.在两种应力比疲劳加载时都发现,增加钴含量,合金的疲劳敏感性先减小后增大,添加Ni和Cr能降低合金的疲劳敏感性.大应力比疲劳加载时,粘结相疲劳断裂过程由脆性断裂向韧性断裂转变.增大应力比对合金的疲劳敏感性也有影响.     

钢铁材料中刃位错与溶质原子的交互作用

通过计算机编程建立了钢铁中铁素体相中的1/2[1 1 1]刃位错的原子结构模型,用实空间的连分数方法计算了碳、氮及合金元素在完整晶体及位错区引起的总结构能和环境敏感镶嵌能,讨论了碳、氮及合金元素在位错区的偏聚及交互作用.计算结果表明:轻杂质C,N易偏聚于位错芯处;强、中碳化物形成元素(Ti,V,Nb,Cr)易偏聚于刃位错线上,非碳化物形成元素Ni偏聚于位错线下方的弹性扩张区;轻杂质加剧强碳化物形成元素在刃位错区的偏聚,当温度下降使得C,N及合金元素的浓度超过其最大固溶度时,钢铁中刃位错区将有C,N金属间化合物脱溶,这些化合物会阻碍位错的运动,起到第二相粒子的强化作用.     

重型汽车专用非调质钢前轴工业性生产工艺

针对国内卡车前轴使用调质钢制造带来的产品力学性能下降或成本过高等缺点,自行设计一种非调质钢制造卡车前轴,使用Mn、Si等廉价合金元素代替调质钢中Cr、Ni、Mo等较贵重合金元素,所设计的空冷贝氏体钢成分定为Mn-Si-V-B系,钢号为18Mn2SiVB.通过冶炼操作研究,实验确定前轴热处理工艺,进行工业实验.经过相组织分析和疲劳强度实验对产品进行检验.结果表明,冶炼和连铸连轧条件基本满足18Mn2SiVB钢的生产设计要求.采用设计用钢18Mn2SiVB代替45号或40CrMo和40CrNiMo制造卡车前轴,从其力学性能测试结果分析,能够满足使用要求;在制造工艺上采用锻后空冷代替原有锻后调质的方法是可行的.     

多元低合金对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响

该文利用正交设计试验探讨了Nb、V、Cu在高铬锰白口铸铁中的合金化作用和稀土硅铁的变质作用,结果表明,合金元素能够细化晶粒,改善碳化物的形貌和分布,提高力学性能和耐磨性,确定了多元低合金高铬锰白口铸铁的最佳成分和热处理工艺。     

Electron theory analysis about the influence of Cr and Mn on the carbide spheroidization by heat treatment

It is found that the distribution of covalent electron pair number and covalent bond energy was nonuniform in carbides Fe 3C, (Fe,Cr) 3C and (Fe,Mn) 3C, in which the energy difference between the strongest and the weakest bonds is very great. A criterion of covalent bond breaking during the heat treatment of M 3C pattern carbide is presented as follows. If the heat energy \%E\-\%w from heat treatment is higher than the diffusion activation energy \%Q\% of carbon atom in γ_Fe, the less the covalent bond energy \%E\% α is, the earlier the covalent bond α will be broken. According to the criterion, why the breaking of (Fe,Mn) 3C network was easier than that of Fe 3C network and why the breaking of (Fe, Cr) 3C network was more difficult than that of Fe 3C network are explained. It is indicated that Mn promoted the carbide to be spheroidized and Cr hindered the carbide from spheroidization during the heat treatment of carbides spheroidization.