T10钢的脉冲爆炸-等离子体表面改性

为了提高T10钢的耐磨性和表面硬度,通过脉冲爆炸-等离子体(PDP)对T10钢进行表面改性,使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析PDP处理前后T10钢的组织形貌,使用X射线衍射仪分析PDP处理后的试样的结构变化,使用显微维氏硬度计检测试样PDP处理前后的显微硬度,使用磨损试验机检测PDP处理前后的耐磨性能,使用电化学工作站检测试样PDP处理前后的耐腐蚀性能。结果表明:PDP处理T10钢后,在材料表层形成了外层为柱状区、内层为组织细化区双层结构的改性层,厚度约为70.71μm,显微硬度约为PDP处理前的2倍,磨损质量损失较基体减少,磨痕宽度明显减小; PDP处理前后T10钢自腐蚀电位无明显变化; PDP处理过程中试样快速加热、快速冷却且空气中N_2参与,使改性层有残余奥氏体出现,并生成新相Fe_3N,从而提高了T10钢的硬度和耐磨性; PDP前后试样耐蚀性变化不大。     

M2高速钢表面脉冲爆炸-等离子体改性后的组织结构及性能

为进一步提高高速钢工模具的性能,首次利用脉冲爆炸-等离子体(PDT)技术对M2高速钢进行了表面改性,利用SEM、XRD分析了M2高速钢经PDT处理前后的表层组织和相结构,采用显微硬度计、摩擦磨损试验机及极化曲线研究了M2高速钢经PDT处理前后的显微硬度、耐磨性能和耐蚀性能。结果表明:PDT处理使M2高速钢表层发生马氏体α’-Fe向奥氏体γ-Fe的相转变过程,随着PDT处理脉冲个数的增加,奥氏体含量增加,且部分碳化物固溶于奥氏体中;经PDT处理后,M2高速钢表面形成平均厚度为8.9μm的改性层,改性层组织细小致密,碳化物颗粒细小且分布均匀;在PDT处理过程中的爆炸冲击产生的高温高压作用下,高速钢表层在深度达100μm范围内显微硬度得到提高,耐磨性能最多提高了2.3倍,耐腐蚀性能也明显改善。     

强流脉冲离子束辐照对45钢表面状态的影响

本文研究了强流脉冲离子（HIPIB）束辐照对45钢表面形貌、显微硬度及残余应力等影响。结果表明,经HIPIB辐照处理,45钢表面出现火山口状熔坑,5次脉冲处理时熔坑比较明显,试样表面也变得凹凸不平,随着脉冲次数的增加,熔坑之间会连成不规则的网状形貌且界限变得不明显,表面发生光化。试样的显微硬度随着脉冲次数的增加而提高,未辐照时,显微硬度为HV342,20次脉冲时达到HV911。经HIPIB辐照处理,试样表面产生残余拉应力,且随着脉冲次数的增加,样品表面残余应力增大,由未处理时的152 MPa提高到656MPa。     

等离子束熔覆铁基合金涂层的组织与性能研究

利用等离子熔覆技术,在钢基体表面熔覆了一层铁基合金,获得了与基体呈冶金结合的、性能良好的涂层;采用金相显微镜对熔覆层的组织进行观察,发现熔覆层整体组织由柱状树枝晶向等轴晶转变,无气孔、夹杂,其中枝晶组织粗大,等轴晶组织细小;利用显微硬度计分析表明,熔覆层具有较高的硬度,并且由表面到基体呈梯度分布;磨损试验结果表明熔覆层的耐磨性是淬火45钢的2.56倍.     

基体表面粗糙度对H13钢板表面镀铬层的影响

分析测试H13钢表面镀铬层的表面形貌与结构、粗糙度、显微硬度、厚度、电化学阻抗及极化曲线,研究了H13钢基体表面粗糙度R_a对其表面镀铬层结构与性能的影响。结果表明:电镀时间小于30min时,随着R_a的增加,镀铬层晶粒尺寸减小,堆积趋于稀疏;电镀30 min后,不同R_a的镀铬层晶粒尺寸及分布基本相同;电镀60 min后,随着R_a的增加,镀铬层晶粒的尺寸明显增大;当R_a值小于0.504μm时,(200)面为铬晶粒的优势生长面,当R_a值为0.504μm时,(211)面为铬晶粒的优势生长面;随电镀时间的增加,镀铬层的厚度和显微硬度逐渐增大;当电镀时间相同时,随着R_a的减少,镀铬层的厚度减少,显微硬度增加,镀铬层的耐蚀性逐渐提高。     

AM50镁合金强流脉冲电子束表面改性的研究

采用强流脉冲电子束（HCPEB）对含稀土的AM50镁合金进行表面改性处理。利用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计等对试样的截面和表面进行观察,研究了强流脉冲电子束表面改性对其摩擦磨损性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明：处理层的截面组织经脉冲电子柬轰击后发生了很大的变化;从表面形貌可以看出存在许多弥散分布的微米尺度的熔坑;显微硬度测试结果表明,处理层的硬度比基体的硬度明显提高;耐磨性及耐腐蚀性能均较基体提高,同时在不同处理参数下耐磨性及耐腐蚀性能有所不同。     

表面激光织构化复合盐浴渗氮改性304钢的摩擦学特性

为了较大程度上提高304钢在各工业领域的应用,采用M-DPSS-50半导体激光打标机在304钢基体表面刻蚀出直径及间距分别为269,131μm的点坑状织构,之后采用盐浴渗氮炉对织构化表面进行渗氮处理。分别采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜及显微硬度测试仪检测复合改性表面的化学成分、表面形貌及表面显微硬度;采用微机控制多功能摩擦磨损试验机测试复合改性表面的摩擦学性能。结果表明:织构化处理获取了规则的织构点坑表面,盐浴渗氮处理后表面的显微硬度达到574.27 HV1 N,大大高于304钢基体表面的222.58 HV1 N。渗氮光滑表面的抗磨减摩特性都显著优于304钢基体表面,而复合改性表面又都明显优于渗氮光滑表面,说明复合改性表面具有极为优异的抗磨减摩特性。     

弹簧用51CrV4钢渗氮层微观组织与摩擦性能分析北大核心CSCD

为提高弹簧用51CrV4钢表面的耐磨性能,对其进行不同时间和温度下的渗氮处理,实验测试其微观组织,硬度以及摩擦性能。研究结果表明:渗氮层形成了未被腐蚀的明亮化合物层,扩散层由于受到浸蚀作用而转变为黑色。基底只有一种α-Fe组织。渗氮处理后形成了γ-Fe4N相、CrN相等多个物相组织。随着渗氮时间的增加和渗氮温度的增加,渗氮层厚度表现出单调增加的变化规律。渗氮后试样硬度达到950 HV以上,相对于原始试样硬度发生了明显上升。经过450℃与20 h处理后获得最小磨损率和摩擦系数,此时试样形成了较为光滑的磨痕形貌,磨损程度很小,当硬度提高后可以获得更高的耐磨能力。当温度继续上升以及时间延长后,渗氮物发生了粗化的现象,引起表面硬度减小,最终降低了耐磨性。     

Q345R表面钛涂层的激光熔覆制备及显微组织研究

本文以采用铜为过渡层、表面激光熔覆钛涂层的Q345R钢板为研究对象,研究了各层凝固组织、结合界面显微组织、元素扩散行为及显微硬度,阐明了两个结合界面处显微组织及元素扩散行为的差异。研究发现,钛层组织为均匀分布的单一柱状树枝晶,与前一条熔覆轨迹交界处为不具备明显方向性的树枝晶,近界面处形成细小而紧密的等轴树枝晶。铜层中部区域的显微组织为典型柱状树枝晶,在铜/钢结合界面铜侧,显微组织表现为垂直于界面的细小树枝晶向细小等轴树枝晶的过渡,细小等轴树枝晶垂直方向的厚度约为20 μm。由于激光熔覆过程中强烈的热量影响,钢层存在明显的热影响区,该区域组织发生了重结晶或不完全重结晶,组织由粒状贝氏体、细小的铁素体和珠光体组成。远离界面处组织为典型的铁素体和珠光体组织,呈现带状分布。钛/铜结合界面存在熔合区,并存在显著的元素扩散行为,而铜/钢结合界面不存在熔合区,Cu、Fe元素在铜/钢结合界面处的含量急剧变化,扩散距离约为1~2 μm。显微硬度方面,结合界面的硬度实现了两侧材料硬度的过渡,有效避免了界面微裂纹的产生。     

弹簧用51CrV4钢渗氮层微观组织与摩擦性能分析

为提高弹簧用51CrV4钢表面的耐磨性能,对其进行不同时间和温度下的渗氮处理,实验测试其微观组织,硬度以及摩擦性能。研究结果表明:渗氮层形成了未被腐蚀的明亮化合物层,扩散层由于受到浸蚀作用而转变为黑色。基底只有一种α-Fe组织。渗氮处理后形成了γ-Fe4N相、CrN相等多个物相组织。随着渗氮时间的增加和渗氮温度的增加,渗氮层厚度表现出单调增加的变化规律。渗氮后试样硬度达到950 HV以上,相对于原始试样硬度发生了明显上升。经过450℃与20 h处理后获得最小磨损率和摩擦系数,此时试样形成了较为光滑的磨痕形貌,磨损程度很小,当硬度提高后可以获得更高的耐磨能力。当温度继续上升以及时间延长后,渗氮物发生了粗化的现象,引起表面硬度减小,最终降低了耐磨性。     

37CrMoMn钢渗氮处理微观组织与性能研究

对37CrMoMn钢钻杆接头进行气体渗氮处理,采用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、显微硬度计及磨擦磨损试验研究了渗氮层的显微组织、硬度及耐磨性能。结果表明：渗氮层厚达150μm,氮化形成的ζ-FezN相、ε-F-e3N相和Cr2N相等氮化物增强相,使表面硬度显著增加。渗氮层与基体材料相比摩擦系数显著降低,钻杆接头经过渗氮后,耐磨性提高了8倍。     

强流脉冲电子束对4Cr13不锈钢的表面改性

为了改善4Cr13不锈钢的表面强度和耐磨性,对其进行了强流脉冲电子束表面辐照处理,研究了该处理对4Cr13的形貌、相结构、显微硬度及耐磨性能的影响。结果表明：电子束处理后,不锈钢表面出现多种形态的熔坑,20次脉冲处理时熔坑边缘出现了大量的变形孪晶;脉冲电子柬处理使不锈钢发生了由α相向γ相的转变,表层晶粒细化至纳米尺度;...     

45钢离子氮碳氧三元共渗与QPQ处理对比研究EI北大核心CSCD

盐浴复合(QPQ)技术为公认的能同时提高金属材料耐腐蚀性和耐磨性的表面改性技术,但其推广使用受到环保制约。为开发绿色高效表面改性技术,探索了离子氮碳氧三元共渗(PNCO)技术,并与QPQ技术改性效果进行了对比研究。选择45钢为原材料,分别采用PNCO技术和QPQ技术进行表面改性。利用光学显微镜及扫描电子显微镜、XRD、显微硬度计、摩擦磨损试验机、浸泡腐蚀实验对两种表面处理试样的截面显微组织、物相、表面及截面硬度、耐磨性和耐腐蚀性进行测试和分析。结果表明,在510℃×4 h工艺条件下,PNCO处理获得的化合物层厚度为20.14μm,有效硬化层厚度为59μm,截面最高硬度为760HV_(0.05),磨损率为1.39×10^(-3)g·N^(-1)·m^(-1),腐蚀失重率为0.39%。XRD结果分析表明,PNCO处理后渗层形成了Fe_(x)N化合物和以Fe_(3)O_(4)为主的氧化物相。PNCO和QPQ对比研究发现,两者表层硬度、耐磨性及耐腐蚀性均相近。本研究为绿色高效表面改性技术提供了可行的研究方向。     

45钢表面激光熔覆CoCrNi中熵合金涂层组织与性能

为探究CoCrNi中熵合金在激光熔覆领域中的应用,以CoCrNi合金粉末作为熔覆粉末,在45钢表面采用同轴送粉法制备合金涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、摩擦磨损实验机和电化学工作站等设备研究了熔覆层微观组织、硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。结果表明：熔覆层成形良好,组织均匀致密,组成相主要为FCC单相固溶体;熔池与基体交界处为平面晶,底部靠近中心为柱状晶,顶部分别为胞状晶和等轴晶,3种元素在熔覆层深度方向上的比例几乎相同;熔覆层平均硬度为250HV,摩擦系数、磨损量较基体分别降低了11.7%和36.7%;自腐蚀电流密度略有降低,CoCrNi熔覆层的钝化区域为-150到1 100 mV,表明熔覆层显著提高45钢的耐腐蚀性能。     

QPQ盐浴复合处理技术对3Cr2W8V钢组织和性能的影响

QPQ盐浴复合处理是一种新的金属盐浴表面强化改性技术,将QPQ技术应用干3Cr2W8V钢,利用OM、SEM、显微硬度计、X射线衍射仪、高温摩擦磨损试验机和电化学工作站分别对QPQ渗层的显微组织、化学成分、显微硬度,物相,耐磨性和耐蚀性进行了分析研究.结果表明,QPQ渗层表面平整,当盐浴氮碳共渗时间一定时,随着氮碳共渗盐...     

纯铁及结构钢快速气体渗氮工艺及机理研究

研究了纯铁及38CrMoAlA钢分别在500℃、0~0.4MPa压力和510℃、0~0.5MPa压力条件下的氨气渗氮行为。提高渗氮压力可显著加速气体渗氮动力学过程,纯铁在500℃和0.4 MPa下气体渗氮处理5h后渗氮层厚度(1160μm)可同比达到常规渗氮层厚度(205μm)的5倍以上,而38CrMoAlA钢经510℃和0.5 MPa压力下渗氮5h后的渗氮层厚度(400μm)几乎与常规渗氮50h所得硬化层厚度(440μm)相当。同时,纯铁及38CrMoAlA钢渗氮层中ε-Fe2-3N与γ′-Fe4N的相比例、氮势及表层硬度均随压力的提高呈现先增加后降低的变化趋势。提出了一种合金结构钢表面高强高韧渗氮层快速复合制备工艺(增压渗氮+冷轧)。与一段式常规渗氮及增压渗氮工艺相比,复合工艺处理表层硬度及韧性均较优良,尤其高剪切应力磨损条件下复合处理表层的耐磨性能最优,在20~600℃热循环处理10~300次条件下复合处理表层的耐热疲劳性能最佳。研究了42CrMo钢在既定的渗氮周期内(6h)以NH3为介质,530℃及不同压力循环次数条件下的气体渗氮行为。在渗氮温度和总时间相同条件下,循环压力气体渗氮样品化合物层随压力循环次数的增加逐渐减薄,渗氮层整体厚度随压力循环次数的增加逐渐增加,同时渗氮表层韧性随压力循环次数的增加逐渐增强。     

18Cr2Ni4WA钢表面微束等离子熔覆Ni60合金层的性能

过去,对飞机襟翼作动筒活塞磨损表面修复的研究较少。利用微束等离子弧热源在18Cr2Ni4WA基体表面制备了Ni60熔覆层,研究了熔覆层的形貌、成分、相结构、显微硬度、相对耐磨性及耐腐蚀性能。结果表明：熔覆层中有大量等轴晶,当熔覆扫描速度增加时枝状晶和柱状晶增多,熔覆层均匀、致密;熔覆层主要由γ-Ni,Ni,B,Cr21...     

离焦量对激光熔覆层组织及性能的影响

目的改善40 Cr钢表面性能,提高其表面硬度、耐磨性及耐蚀性。方法利用扫描电子显微镜、显微硬度计、磨损试验机、电化学测试系统等对激光熔覆层组织及性能进行观察和分析。结果离焦量越大,熔覆粉末及基体表面熔化深度越浅,通过控制适当的离焦量可以获得结合良好的涂层;离焦量为110 mm时,激光束的快热快冷作用能获得细小均匀的组织,细晶能保证较高的硬度,耐磨性及耐蚀性均较好。结论 40Cr钢经激光熔覆处理后可显著改善其表面性能,适宜的离焦量有利于获得最佳性能。     

Kinetics and wear behaviour of M50NiL steel plasma nitrided at low temperature

The quenched M50NiL steel was plasma nitrided at 460°C for different time to investigate the effects of the duration time on the microstructure, microhardness and wear resistance of the nitrided layers. The results show that the plasma nitrided layer depth increases with increasing nitriding time. The plasma nitrided layer includes only the diffusion layer without compound layer. The main phases in the nitrided surface layer are nitrogen expended α′-Fe and γ′-Fe₄N. The microstructure of the nitrided layer is refined. The wear resistance of the nitrided samples can be improved significantly by plasma nitriding. The sample nitrided for 4?h possesses the highest wear resistance, due to its relatively smooth surface and ultra-fine grains in the nitrided layer.     

Effects of boronizing on mechanical and dry-sliding wear properties of CoCrMo alloy

In this study, CoCrMo alloy was boronized at 950 °C for 2, 4, 6 and 8 h, respectively. The boronized samples were characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, microhardness tester and ring-on-block wear tester. X-ray diffraction studies showed the boride layer formed at 950 °C for 2–8 h consisted of the phases Co₂B and CrB. A large number of pores formed in diffusion zone were probably attributed to the Kirkendall effect. Depending on boronizing time, the thickness of boride layer ranged from 4 to 11 μm. The excellent wear resistance of the boronized CoCrMo alloy was attributed to the high surface hardness of the Co₂B and CrB under dry-sliding conditions when compared to the as-received state.