H13钢表面激光熔覆Ni60A合金组织及性能分析

利用HUST-5000横流CO2激光器在H13热作模具钢表面制备了Ni60A镍基合金涂层。采用金相显微镜和XRD等对熔覆层的微观组织及成分进行了分析,利用显微硬度仪和磨损试验机分别测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性能。分析表明,激光熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层的组织主要由FeNi3、Ni2Si和γ(Fe-Ni)等相组成;熔覆层显微硬度HV0.2在800~900之间,明显高于H13钢基体的硬度。摩擦磨损试验表明,在相同的条件下,熔覆层的耐磨性能是基体的2倍多,且随载荷的增加,磨损量的变化较小。     

溅射功率对CrN涂层机械和耐腐蚀性能的影响

为实现通过反应磁控溅射功率调控CrN涂层的机械和耐腐蚀行为,研究了溅射功率对CrN涂层化学成分、微观结构、机械性能及耐腐蚀性能的影响.结果表明,随着溅射功率的增大,CrN涂层生长结构由致密的层状逐渐转变为稀疏的柱状,且Cr/N原子数比随之降低,诱导涂层由hcp-Cr₂N和fcc-CrN的混合相向fcc-CrN单相转变.CrN涂层显著提高了钢基体的硬度和耐腐蚀性能,且增加溅射功率可以提高CrN涂层的硬度和耐摩擦磨损特性,但受生长结构的影响,涂层的耐腐蚀性能在低溅射功率制备条件下更优异.     

转子钢20Cr13表面硬质PVD涂层摩擦磨损性能分析

通过多弧离子镀与磁控溅射结合工艺在20Cr13表面分别制备CrN、TiN、TiAlCrN3种PVD涂层,研究3种涂层的摩擦磨损性能。结果表明,各类涂层均能提升基材性能,其中TiAlCrN涂层试样硬度较高(67 845 N/mm²),CrN涂层试样薄膜结合力较高(30 N)、表面质量较优,TiN涂层试样对比另外两种涂层试样性能较差。TiAlCrN涂层试样摩擦因数较高(0.619),其硬度高、结合力好、耐磨损能力较强。在摩擦磨损试验中TiAlCrN涂层与CrN涂层表面所形成的耐磨、抛光作用的氧化膜增强了基底耐磨性能。综合考虑,TiAlCrN涂层为转子表面理想耐磨涂层。     

不同热处理工艺下H13钢组织性能的变化

文章通过热处理工艺参数的变化研究了H13钢组织结构及力学性能的变化规律.试验结果表明,H13钢经过1050℃淬火、600℃2次回火后获得良好的力学性能,伸长率达到7.55%左右,抗拉强度达到1340 MPa;淬火温度高于1080℃后,奥氏体晶粒明显长大,淬火冷却后晶粒不均匀;回火次数2次最佳.     

碳、钨离子共注入H13钢表面改性的研究

将不同单质机械混合,在不增加注入机离子源数目的基础上实现了不同离子的共注入.发现C+W离子共注入使H13钢表面强化,硬度和抗磨损能力提高,且注量的增大加强了这种强化效果.共注入增强了H13钢的抗均匀腐蚀能力,且比双注入效果好.在开始的15个周期致钝电流密度保持为零.C+W离子共注入提高了H13钢点蚀电位,大注量(4×1017 cm-2)注入时,点蚀电位升高了200mV,而双注入则使点蚀电位有所降低.     

AlN／CrN纳米多层膜的制备及性能的研究

采用多弧离子镀技术制备A1N／CrN纳米多层膜,研究了多层膜调制周期对A1N生长结构的影响以及纳米多层膜的机械性能．结果表明：在小调制周期下A1N会以立方结构存在,并与CrN层形成同结构共格外延生长,使纳米多层膜产生较大的晶格畸变;A1N／CrN纳米多层膜硬度和弹性模量随着调制周期的减小呈现上升的趋势,当调制周期小于8nm时其增速明显增大,并在调制周期为3．8nm时达到最高硬度35．0GPa和最高弹性模量405GPaA1N／crN纳米多层膜的硬度和弹性模量在小调制周期时的升高与c-A1N的产生并和CrN形成的共格结构有关．     

H13钢热处理工艺对性能的影响

采用３种不同的热处理方法，对Ｈ１３钢力学性能的影响进行了研究。结果表明，３种不同处理方法的Ｈ１３钢的力学性能随最终热处理的奥氏体温度及回火温度的变化规律基本相同，但经预处理工艺的ＫＩＣ值为普通热处理后的１．６－１．９倍。     

Si^＋,Ti^＋与N^＋注入在H13钢摩擦学性能上的比较

比较了Si~+,Ti~+和N~+注入,包括Si~++N~+与Ti~++N~+双注入对马氏体H 13钢摩擦学性能优化的影响.摩擦学性能由销一盘式试验过程中的摩擦力数据和对磨痕的表面轮廓仪和扫描电镜分析作出定量、定性的评价.结果表明,Ti~+注入和Ti~++N~+双注入的优化效果远比N~+,Si~+注入和Si~++N~+双注入优越,其摩擦系数可由0.7降至0.2以下,耐磨性提高将近2个量级.还用AlES和TEM对离子注入引起注入层成分和微结构的变化进行了研究,并对不同元素离子注入引起上述变化的机理作了初步的讨论.     

不同镀膜温度下离子镀TiN与Cr/Cu接触界面形成与表面特性

使用多弧离子镀在铜基镀Cr的衬底上制备TiN薄膜，借助表面分析技术研究了不同温度下离子镀TiN与Cr/Cu接触的界面与表面性质。通过SEM、TEM观测表面形貌，微结构随温度变化；用AES和XPS测量接触界面成分随温度的变化。结果表明，在90℃下，表面TiN薄膜欠均匀，界面较清晰可辨；随着温度的升高，表面微结晶性能有所改善，在170℃时可见局部球聚隆起，出现粗细不同的类枝状结晶结构，此时TiN与Cr/Cu界面层增厚，形成较为稳定的Tr-Cr金属间化合物。TiN薄膜在金属衬底上的生长行为与衬底表面的原子结构、晶向，以及TiN与金属间的电荷转移和键合状况有关，适当的衬底温度（120℃）可以改变TiN形貌，改善其机械性能。     

Tribological behavior of CrN-coated Cr-Mo-V steels used as die materials

DIN 1.2343 and 1.2367 steels are commonly used as die materials in aluminum extrusion, and single/duplex/multi-coatings enhance their surface properties. The design of an appropriate substrate/coating system is important for improving the tribological performance of these steels under service conditions because the load-carrying capacity of the system can be increased by decreasing the plastic deformation of the substrate. In this study, the tribological behavior of CrN-coated Cr-Mo-V steels (DIN 1.2343, 1.2367, and 1.2999 grades) was investigated using different setups and tribological pairs at room and elevated temperatures. The aim of this study was to reveal the wear resistance of a suggested system (1.2999/CrN) not yet studied and to understand both the wear and the failure characteristics of coated systems. The results showed that (i) among the steels studied, the DIN 1.2999 grade steel exhibited the lowest friction coefficient because it had the highest load-carrying capacity as a result of secondary hardening at elevated temperatures; (ii) at room temperature, both abrasive tracks and adhesive layers were observed on the worn surfaces; and (iii) a combination of chemical reactions and progressive oxidation caused aluminum adhesion on the worn surface, and the detachment of droplets and microcracking were the characteristic damage mechanisms at high temperatures.     

CrN/Cr涂层对Ti22Al26Nb合金的高温防护研究

采用电弧离子镀技术在O相Ti22Al26Nb合金表面镀覆CrN以及CrN/Cr涂层并研究了其在800和900℃空气中的等温氧化行为,结果显示O相钛合金表面施加单一的CrN涂层后,涂层表面在氧化时形成了保护性的氧化膜Cr2O3层,因此合金受到了良好的高温防护,但是涂层和基体合金之间发生了明显的互扩散;在CrN涂层和钛合金基体之间施加纯Cr扩散障层后形成的CrN/Cr涂层,其表面除了象单一CrN涂层那样氧化后形成了一层连续、致密、结合良好的保护性氧化膜Cr2O3层外,还能有效的抑制涂层与基体合金之间的互扩散,此外扩散障Cr层的存在使得靠近其基体的晶粒也出现了长大现象。     

铝合金表面机械球磨Ni-Al-Mo复合涂层的制备及其摩擦特性研究

通过机械球磨方法在铝合金表面制备了Ni-Al-Mo复合涂层,对涂层微观组织、组成成分和摩擦学性能等进行了分析.结果表明:经过7 h机械球磨制备的Ni-Al-Mo复合涂层内元素均匀分布;550℃退火后涂层中均有Al3 Ni金属间化合物新相生成;复合涂层中Al3 Ni和Mo的存在使得涂层硬度高于铝合金基体和Ni-Al涂层,...     

H13钢热挤压模具自保护膏剂稀土硼碳氮共渗的应用研究

H13钢自保护膏剂稀土硼碳氮共渗的工艺研究以及H13钢热挤压模具的工业应用试验研究解决了固体硼碳氮共渗需要装箱密封、渗剂使用量大、渗剂难以清理干净以及影响淬火组织、硬度均匀性等问题,模具热处理成本下降40%.     

高温时H13钢中初生碳氮化物的分解研究

利用光学显微镜、扫描电镜和电子探针研究了H13钢中初生碳氮化物高温分解时的形貌、尺寸、成分变化规律.原始初生碳氮化物主要为10~30μm的长条状(Vx,Mo1-x)(Cy,N1-y)及少量方形的(Tix,V1-x)(Cy,N1-y).在1200℃保温2.5 h后碳氮化物边缘变为凹凸不平的锯齿状,然后形成细小的分解颗粒,10 h后碳氮化物平均长度减小为12.9μm,主要为(Tix,V1-x)(Cy,N1-y).当经过1250℃ ×5 h保温后87%的碳氮化物发生分解,(Vx,Mo1-x)(Cy,N1-y)溶解消失,碳氮化物长度在20μm以下,当保温时间延长到10 h后碳氮化物长度均在10μm以下,70%为方形并且93%分解形成细小颗粒,未分解的碳氮化物为(Tix,V1-x)(Cy,N1-y).电子探针分析(Tix,V1-x)(Cy,N1-y)的分解与Fe元素扩散有关,高温时Fe在(Tix,V1-x)(Cy,N1-y)中含量逐渐增加而Ti、V减少,优先在边部曲率半径较小部位或缺陷处分解,形成0.1~1μm的细小分解颗粒,并由外向内以区域溶解方式使原始碳氮化物逐渐消失.双亚点阵模型分析两种碳氮化物的平衡溶解温度和组成有关,试样中大部分(Tix,V1-x)(Cy,N1-y)平衡溶解温度在1200~1246℃之间,与实验吻合较好.     

316奥氏体不锈钢渗N/镀CrN复合改性层组织与性能

分别在400、440、480 ℃下对316奥氏体不锈钢进行12 h的渗氮处理,再对渗氮后的试样进行物理气相沉积(PVD)镀CrN薄膜.采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏显微硬度计和材料表面综合测试仪(HSR-2M)、电化学工作站等对复合改性层的表面形貌、截面形貌、成分、显微硬度、耐磨性以及耐蚀性进行测试.结果表明:400 ℃离子渗N/镀CrN试样耐磨性最差,耐蚀性最好;而480 ℃离子渗N/镀CrN试样耐磨性最好,耐蚀性最差;但比相同温度下单独渗氮试样的综合性能好.     

强束流脉冲Ta离子注入H13钢的背散射分析

利用从金属蒸汽真空弧离子源引出的强束流Ta离子,进行Ta离子注入钢的材料改性研究。研究结果表明,在离子注入剂量为5×1017cm-2,平均束流密度为40μA·cm-2,加速电压为42kV下,Ta离子注入能在钢表面形成厚达80nm的合金层。借助卢瑟福背散射(RBS),我们发现表面合金层中Ta的原子百分浓度在15%以上。     

硼含量对ZGMn13Cr2组织和性能的影响

在ZGMn13Cr2中加入不同含量的硼(0.001 5%~0.01%),1 110℃水韧处理后,随着硼含量的增加,硬度随之升高,在220~278 HBS之间变化;同时冲击韧性下降,最高值αk=178.5 J/cm2,最低值αk=135.6 J/cm2.金相组织中析出和未溶碳化物增多,呈颗粒状弥散分布.在低冲击应力磨料磨损条件下,耐磨性能随硼的增加而提高,SEM照片显示磨损表面形貌由犁沟状转变为以碾压痕和沟槽为主,并有少量犁沟.ZGMn13Cr2中加入质量分数0.003%~0.006%的硼,综合性能较好.     

氯离子对石油测井仪器用Cr13不锈钢点损伤行为的影响

采用高温高压模拟环境装置和实时动电位极化和交流阻抗技术对石油测井仪器用Cr13不锈钢在模拟井下不同氯离子环境中电极的腐蚀失重和电化学行为进行了研究.实验结果表明,当地层水或者钻井液中氯离子浓度较高时,Cr13不锈钢表面的点损伤难以避免;随着氯离子浓度的升高,Cr13的均匀腐蚀速率增大,试样表面点蚀坑增多;局部氯离子以FeCl2和FeCl3形式吸附是造成钝化膜损伤的主要原因.应尽量减少仪器在含氯离子环境中的停留时间或提高材料等级.     

带有线缺陷熔结环氧/X70钢涂装体系在3.5%NaCl中的电化学行为

使用电化学阻抗(EIS)方法研究了带有线缺陷的熔结环氧/X70钢涂装体系在3.5% NaCl中的电化学行为.通过在试样表面以合适的角度划一个20.mm×20.mm的十字叉,划透至基体,来制得缺陷.结果表明,它的腐蚀失效过程大致可以分为三个步骤:在浸泡初期,试样的电化学行为类似裸钢;在中期,随着裸露金属腐蚀产物的增多,会在线缺陷内部造成塞积,使得缺陷内部pH值降低,涂层粘结接头中的离子键发生断裂;在后期,随着剥离区域的增大,会在剥离区域形成缝隙腐蚀,进而加速涂层的剥离和基底金属的腐蚀.