矿用牙轮钻头牙爪用钢20CrMo的粉末渗硼

本文系关于矿用牙轮钻头牙爪用钢20CrMo粉末渗硼的初步总结。 1.叙述了采用几种渗剂配方对20CrMo钢的未渗碳试样和先渗碳试样进行探索性的渗硼处理,从而选定了一种合适的渗剂配方; 2.研究了渗硼温度和保温时间对渗硼层深度、组织和膨胀量的影响,并对合金元素在渗层中的分布做了电子探针分析; 3.做了渗剂重复使用的初步试验; 4.讨论了粉末渗硼的反应机理。根据试验结果和综合分析表明,粉末渗硼用于矿用牙轮钻头方面可以期望收到一定的效果。由于这是一项化学热处理新工艺,故值得进一步探索和研究。     

12Cr13马氏体不锈钢B/C化学热处理的研究

研究了固体硼碳共渗及复合渗技术工艺参数对12Cr13马氏体不锈钢的组织和性能的影响。共渗方面对12Cr13钢进行不同硼碳比例的固体硼碳共渗热处理;复合渗方面对12Cr13马氏体不锈钢先进行固体渗碳,然后再进行渗硼处理,得出最优的复合渗参数。对最优参数下的共渗及复合渗12Cr13马氏体不锈钢试样进行显微硬度、XRD物相结构、电化学下耐腐蚀和摩擦磨损性能检测分析。结果表明：共渗温度950℃、共渗6 h条件下,硼碳共渗最优渗剂硼碳比为6∶4;化学渗6 h条件下,硼碳复合渗最优参数为950℃渗碳,950℃渗硼;硼碳共渗和复合渗试件经过最终热处理(淬火+低温回火)后,表层组织硬度最高可达1 507.3 HV_{0.98 N},心部硬度为420.6 HV_{0.98 N},最优参数下硼碳共渗及复合渗渗层厚度分别为976μm和1 125μm;电化学测试表明硼碳共渗和硼碳复合渗处理后材料的耐蚀性有所提高,共渗腐蚀电位为-0.578 V,复合渗为-0.582 V。磨损试验显示硼碳共渗和硼碳复合渗后经化学热处理可以显著提高12Cr13马氏体不锈钢的耐磨性能。     

微合金化渗碳齿轮钢的接触疲劳性能

通过滚动接触疲劳试验方法,研究了两种渗碳齿轮钢的接触疲劳性能.结果发现,渗碳齿轮钢接触疲劳试样失效方式主要为渗碳层的点蚀和剥落.氧含量较低的Nb微合金化齿轮钢(含0.04%的Nb)中氧化物夹杂数量少、尺寸小,接触疲劳裂纹起裂较难;同时,Nb微合金化齿轮钢渗碳层晶粒尺寸小、硬度高,提高了疲劳裂纹萌生及扩展阻力,导致Nb微合金化后,齿轮钢的接触疲劳寿命大幅度提高.     

新型Cr-Ni-Mo渗碳轴承钢旋转弯曲疲劳性能研究

以双真空冶炼Cr-Ni-Mo轴承钢为研究材料,研究其渗碳后的旋转弯曲疲劳性能,分析了渗碳层厚度、硬度分布,探究了疲劳断裂方式与机理。研究表明:渗碳后,有效渗层厚度为1.60 mm,渗层碳化物分布均匀,从表层到心部,钢的硬度由727降至458 HV。本次试验的疲劳起裂方式主要是表面起裂及次表层非金属夹杂物起裂,通过降低钢的表面粗糙度可以提高疲劳性能;1000 MPa应力水平下近表面临界夹杂物尺寸为16μm。     

基于化学热处理低碳CrNiMoV轴承钢疲劳性能的研究

为了探究化学热处理工艺对轴承钢旋转弯曲疲劳性能的影响,本文利用旋转弯曲疲劳试验研究了低碳CrNiMoV轴承钢渗碳处理和复合硬化处理后的疲劳性能,分析了表面化学热处理后的组织、硬度分布、表面粗糙度和表面应力分布对旋转弯曲疲劳性能的影响。结果表明:复合硬化的表层存在厚度为4~6μm氮化物层和厚度为0.3 mm的碳氮化物层,表面的显微硬度为885 HV,比渗碳的要高93 HV;与单一渗碳相比,复合硬化后材料表面的残余压应力提高了102.59 MPa。复合硬化后的低碳CrNiMoV试验钢旋转弯曲疲劳性能明显优于单一渗碳。     

镶套镀膜牙轮钻头轴承的耐磨性试验

胶合是三牙轮钻头滑动轴承最主要的失效形式,是影响钻头工作寿命和机械钻速的制约因素。采用在牙轮钻头原大轴颈上镶固定耐磨轴套并用磁控溅射技术在轴套上生成复合涂层,以及采用固定套和浮动套两种装配方式,与原厂原工艺牙轮钻头轴承在牙轮钻头高速轴承试验机上进行了对比试验,探讨了不同材料和结构的三牙轮钻头轴承的性能影响。试验结果表明该方法提高了牙轮钻头轴承的高承载和抗磨损能力,延长其使用寿命。     

Q235钢表面双层辉光离子强化层摩擦磨损性能

在真空容器中,设置提供含有欲渗合金元素Mo,Cr的供给源和被渗Q235钢试样,利用双层辉光离子渗金属技术,在试样表面进行Mo-Cr共渗,之后经渗碳、淬火及回火复合处理形成强化层.Mo-Cr共渗层厚度在100μm以上,表面Mo含量可达20%(质量分数,下同),Cr含量达到10%.复合处理后表面硬度达到1300HV0.025.M-200磨损试验机磨损实验表明,摩擦因数平均在0.1左右,平均相对耐磨性是GCr15钢经渗碳、淬火及回火后的2.25倍.     

表面粗糙度对牙轮钻头内孔表面镀银层质量的影响

对作为摩擦副一部分的牙轮钻头的内孔表面进行电镀银处理,可以提高轴承的密封性和使用寿命。通过XRD分析、热震试验、金相检验、扫描电镜以及能谱分析等方法分析了表面粗糙度对牙轮钻头内孔表面镀银层质量的影响。结果表明:镀银层外观和纯度基本一致的两个牙轮钻头,会由于基体的表面粗糙度不同造成镀银层的结合强度不同;降低基体的表面粗糙度可提高镀银层的结合强度及耐磨性。     

H13钢双保温固体渗硼高温磨损机理

研究了H13钢高能喷丸辅助双保温固体渗硼试样和未渗硼试样的高温摩擦磨损性能,并探讨了磨损机理。结果表明,高能喷丸辅助双保温固体渗硼后的试样得到Fe2B单相渗硼层,高能喷丸能显著提高固体渗硼效率;渗硼试样的高温磨损率比未渗硼试样降低了30%,表明渗硼提高了H13钢的高温耐磨损性能。渗硼和未渗硼试样高温摩擦磨损后磨损表面均形成了氧化层,氧化物为Fe2O3。渗硼层在高温下具有较高的硬度及良好的抗氧化性,因此渗硼试样的高温磨损机理主要是渗硼层的疲劳剥落和氧化磨损,而未渗硼试样的高温磨损机理主要为氧化磨损和磨粒磨损协同机制。     

准贝氏体钢渗碳特性及磨损性能研究

研究了准贝工体钢渗碳特性及渗层磨损性能。结果表明，准贝氏体钢渗碳后空冷，渗碳最外层为高碳马氏体和残留奥氏体组织，无碳化物及石相析出；心部为准贝氏体组织，渗层碳浓度及浓度梯度平缓，显示出准贝氏体渗碳特性。磨损试验表明，渗碳后不同温度回火，准贝氏体钢渗层耐磨性接近和超过１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ渗碳钢水平，二体磨料磨损朵制以微切削机制为主，三体产磨损以应变疲劳为主，准贝氏体钢可作为渗碳钢代替含 高Ｃｒ、Ｎｉ     

渗碳钢扭转变形时断裂行为和渗层厚度对接触疲劳的影响

本文以20CrMnMo 钢为对象比较全面地研究了不同渗碳层厚度、渗碳层碳含量以及不同心部组织对扭转流变硬化行为和断裂特征的影响。结果表明,渗碳件的屈服强度和流变硬化行为主要取决于心部组织。在心部组织相同的条件下,渗碳层的成分、组织和渗层厚度主要影响渗碳件的断裂应变,从而影响其断裂韧度。此外,在材质相同、强度水平相近的条件下,渗碳件的接触疲劳寿命随渗层厚度增加而增大的现象,从力学性能角度看是由于断裂应变随渗层厚度增加而增大,使断裂韧度增大所致,其原因与残余压力大小分布随渗层厚度变化有关。     

等离子表面Mo-Cr低合金高速钢的摩擦学特性

为了研究Q235钢表面冶金形成Mo-Cr低合金高速钢的摩擦学特性,利用双层辉光离子渗金属技术,在Q235钢表面进行Mo-Cr共渗,随后进行超饱和渗碳、淬火及回火复合处理.研究结果表明:Mo-Cr共渗层厚度在100 μm以上,表面Mo含量可达20%,Cr含量达到10%,超饱和渗碳表面含碳量超过2.0%,表面成分接近钼系高速钢.淬火及回火后表面硬度达到1300HV,超过一般冶金高速钢.磨损试验表明,摩擦系数随着接触应力的增加而增大,平均相对耐磨性是GCr15渗碳淬火钢的2.2倍.     

硼对高铬铸铁铸渗层组织和性能的影响

本工作利用自熔铸渗技术在ZG45钢表面复合不同硼含量的高铬铸铁铸渗层,研究了硼对高铬铸铁铸渗层组织和性能的影响.利用相图计算软件Thermo-Calc计算分析了不同硼含量下铸渗层的凝固过程,并采用SEM-EDS、XRD和显微硬度仪对不同成分铸渗层的微观组织和硬度进行分析.结果表明:铸渗层与ZG45钢基体达到冶金结合,在结合界面处未观察到微孔洞、微裂纹等缺陷,获得了厚度为10～12 mm的铸渗层.不含硼的铸渗层组织由α-Fe和α-Fe+M7 C3共晶组织组成.加入微量的硼元素后,铸渗层组织主要由α-Fe与α-Fe+M7 C3+M2 B共晶组织组成,与相图计算结果基本吻合.随着硼含量的增加,共晶组织逐渐细化,M7 C3碳化物含量减少,M2 B型硼化物增多,铸渗层硬度逐渐增加.当硼含量为0.72％(质量分数)时,铸渗层硬度最高达到1190HV.对铸态试样进行淬火+低温回火热处理后,铸渗层共晶硼化物与碳化物发生聚集长大,同时在铸渗层基体中伴有二次相的析出,试样铸渗层的洛氏硬度均有提升.热处理试样冲击磨损实验表明,铸渗层磨损表面主要以切削犁沟、疲劳剥层和剥落坑为主,并有少量微小的凿坑.硼含量为0.72％(质量分数)时,试样的抗冲击磨损性能最佳.     

齿轮渗碳层碳化物形态对耐磨性和接触疲劳的影响

12Cr2Ni4A齿轮钢渗碳层中有众多粒状弥散碳化物时,耐磨性和接触疲劳寿命最高。这种渗层可用多段预处理法获得,十分简单,碳化物形态优于国外同类齿轮的渗层。对于重载耐磨航空齿轮,应规定其渗层中要有众多粒状弥散碳化物存在。     

稀土——镁作还原剂的盐浴渗硼试验

前言所谓渗硼就是向金属材料中渗入硼,使材料表面形成非常硬的硼化合物层及硼的扩散层的方法. 根据铁——硼相图可知,在适当条件下,渗硼后,表面可得到Fe_2B FeB或Fe_2B组织. 由于渗硼层具有很高的硬度(Hv 1200～2300),因而其耐磨性极高,远非一般表面化学热处理(如渗碳、渗氮、碳氮共渗等)所能比拟;而且还具有抗高温(850℃)氧化性和对硫酸、盐酸、磷酸、碱类等的一定耐蚀性.用铬钢渗硼还可有效地提高其疲劳强度.正是由于渗硼这一新工艺具有这样一些优点,从而日益引起了各方面的注意. 渗硼用在热锻模、冷拔模、压铸模上效果较好,尤其是对于石油、采矿工业中的高压阀门闸板、泥浆泵、深井泵的缸套等效果更好.此外,还可以普通碳钢渗硼代高合金钢.目前从国内外渗硼的实际应用情况看,     

9P-150型膨化机膨化头用12Ni马氏体时效钢渗硼硬度及耐腐蚀性研究

为了改善9P-150型膨化机膨化头的表面耐磨性和耐蚀性,以12Ni马氏体时效钢作为基体,利用固体渗硼和渗后热处理对其表面进行处理,并采用金相、XRD、显微硬度、拉伸、耐蚀性能等方法研究了渗硼及渗硼后热处理对12Ni马氏体时效钢渗硼层组织和性能的影响.结果 表明:渗硼后热处理未改变渗硼层的微观组织(依然为板条马氏体),但会使其微观组织细化,进而使合金的强度和硬度明显提高,具有一定的耐蚀性.     

渗碳层耐磨性的比较分析

对Q195普通低碳钢分别进行热浸镀铝加共渗处理和渗碳处理,并对两种处理件进行耐磨性试验.结果表明,经热浸镀铝加共渗的处理件,由于表面氧化膜的作用,以及合金层韧性和硬度的较好配合,其耐磨性在相同试验条件下要明显优于渗碳件.     

PIII技术制备c-BN硬化层

采用一种新型的等离子体浸没式离子注入技术(PIII)在渗硼后的50Mn钢试样上制备出了厚度为0.15~0.2mm的立方氮化硼(c-BN)表面硬化层。经X光电子能谱(XPS)和X光衍射分析(XRD),发现硬化层中的组织有立方氮化硼(c-BN)、六方氮化硼(h-BN)、B2O3、FeB和Fe2B。在表层60nm的深度范围内,c-BN的含量较高。采用球盘式无润滑滑动摩擦试验和维氏显微硬度试验分别对渗硼+PIII复合处理以及单独渗硼的50Mn钢试样的性能进行了对比试验。结果表明,与单独渗硼的试样相比,渗硼+PIII复合处理的试样具有高得多的硬度(高达Hv0.1N44GPa)和耐磨性。该项技术在电缆压模上进行了应用试验,获得了较好的应用效果。     

钢结硬质合金冷作模具硼-硫复合渗强化工艺

为了使钢结硬质合金制成的冷作模具的使用寿命进一步提高,研究了一种硼-硫共渗强化新工艺,试验结果表明,渗硼模具的使用寿命比未渗硼模具提高了10多倍,硼-硫复合渗透模具的使用寿命又比单一渗硼模具提高了50%～70%.     

液体渗硼工艺的研究

前言碳钢及低合金钢经过渗硼处理,能够获得表面硬度很高的渗层(FeB Hv1800～2000,Fe_2B Hv1200～1700),其耐磨性能,优于通常采用的渗碳、氮化、氰化、高频淬火等方法所获得的硬化层,同时,渗硼层还具有高温硬度高和良好的耐热性,以及对于某些腐蚀介质的一定的抗蚀能力。因此,近几年来,国外对于渗硼工艺给予了广泛的重视。苏、日、美、西德等国,开展了大量的研究工作,并纷纷应用于耐磨零