316不锈钢表面等离子熔敷硼化物覆层的组织与性能

以自制Mo-Fe-B-Cr药芯焊丝为原料,采用等离子熔敷技术在316不锈钢基体表面制备硼化物覆层,研究了覆层的显微组织、硬度、耐磨和耐腐蚀性能.结果表明:硼化物覆层与基体间形成良好的冶金结合,覆层中存在厚度约100μm的渐变层,渐变层中发生了元素的相互扩散;覆层组织中γ-Fe黏结相包裹着块状硬质相Mo2 FeB2和(Mo,Fe,Cr)3 B2,同时枝晶状分布的黏结相间存在大量网状共晶组织(Fe,Cr)2 B、(Fe,Cr)23(C,B)6;覆层的最大显微硬度达757 HV,约为基体硬度的3.4倍;覆层的磨损质量损失小于基体的,覆层具有优异的耐磨性能,磨损机理为黏结相的微切削导致硬质相颗粒的脆性剥落,从而形成磨粒磨损;覆层在质量分数5％NaCl溶液中的自腐蚀电位略高于基体的,自腐蚀电流密度小于基体的,覆层具有良好的耐腐蚀性能.     

激光熔覆制备Fe基合金涂层的微观结构与力学性能*

采用激光熔覆在25Cr2Ni4MoV钢基材表面制备铁基合金涂层,研究激光熔覆涂层的微观组织、显微硬度、抗剪强度、摩擦磨损性能。结果表明：激光熔覆Fe基合金涂层与25Cr2Ni4MoV钢基材界面形成了良好的冶金结合;激光熔覆层为典型的树枝晶形貌,由浅灰色及深灰色2种不同物相相间组成;激光熔覆区的显微硬度显著高于基体区和熔合区,平均剪切强度达280.83 MPa;激光熔覆Fe基合金涂层的平均干摩擦因数、磨痕轮廓深度及平均磨损体积较25Cr2Ni4MoV钢基材分别下降了约25%、45%及50%;激光熔覆所制备的Fe基合金涂层的耐磨性能远高于25Cr2Ni4MoV钢基体,该型涂层对基体有着良好保护作用。     

45钢表面Fe2B增强层的氩弧反应合成研究

基于冶金学原理将原位反应合成的基本思路与氩弧表面强化技术相结合，应用氩弧将含硼的合金粉末熔入45钢表面，获得了由弥散分布的强化相增强的表面复合层。通过扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪以及硬度和磨损试验研究了复合层的形态、成分、结构和性能。研究表明，复合层中的强化相主要是反应生成的Fe2B，复合层与基体之间为冶金结合。复合层硬度可达HV1l00以上。复合层具有很高的抗粘着磨损、磨粒磨损和冲蚀磨损性能。     

2Cr13不锈钢表面电火花强化及磨损和冲蚀行为研究

采用电火花表面沉积(ESD)技术,选用YG-8硬质合金和石墨两种电极,对2Cr13不锈钢进行表面强化处理。研究了强化层深度的影响因素,采用辉光放电谱仪(GDS)测试强化层元素分布,用X射线衍射仪(XRD)分析组织结构,用球盘磨损试验机评价耐磨性能,用喷砂型冲蚀装置评价冲蚀性能。结果表明:强化层与基体为冶金结合,其深度随电源电压增加而增大,Ar气保护能有效地降低强化层中N、O含量。石墨电极强化层存在大量的Fe3C、奥氏体和少量石墨;硬质合金电极强化层存在大量的W2C、Co6W6C和WC1-x。经YG-8和C电极强化后,2Cr13不锈钢表面的硬度大幅度提高,摩擦系数明显降低,粘着磨损得到有效的控制,耐磨性能得到显著的改善。在10°小冲蚀角条件下,强化层明显提高了基体的抗石英砂冲蚀性能,而90°垂直冲蚀时,强化层的抗冲蚀性能却不及基体,原因是强化层韧性不及基材。     

0Cr18Ni9钢表面等离子铌合金化层的显微组织和摩擦磨损性能

采用双辉等离子渗金属技术在0Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面制备出厚度为22μm均匀致密的渗铌合金化层;分析了合金化层的成分、显微组织及其摩擦磨损性能。结果表明:铌合金化层主要由铌的碳化物(NbC、Nb6C5)和金属间化合物(Cr2Nb、Fe2Nb)组成,表面硬度较基体提高一倍左右,达到614 HV0.025;合金化层的摩擦因数(8.05×10-2)与基体的(7.97×10-2)基本相同;基体和合金化层均以粘着磨损和磨粒磨损为主要磨损形式,合金化层的磨损率较基体的明显降低。     

低碳钢表面氩弧硼-碳合金化工艺研究

以氩弧为热源,将含硼、碳的合金粉末熔入低碳钢表面使其合金化。这种方法能快速、便捷地对低碳钢表面进行强化。强化层厚度在2.5-4.0 mm。强化层与基体的结合为冶金结合。获得的强化层中主要强化相是Fe2B和Fe3(B,C)。强化层硬度可达62-67 HRC,并有良好的抗粘着磨损和抗磨料磨损能力。     

铌含量对铁-铬-碳系合金碳弧堆焊层组织和耐磨性能的影响

以铌质量分数为05%的铁-铬-碳系合金粉块为堆焊材料,采用碳弧堆焊方法在Q235钢基体上制备了堆焊层,研究了铌含量对堆焊层组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明:铌质量分数在05%范围内时,堆焊层均能与Q235钢基体实现良好的冶金结合;堆焊层的组织由灰黑色基体组织和白色硬质相组成,基体组织主要为马氏体和残余奥氏体,白色的硬质相主要为初生的M7C3型碳化物、共晶碳化物以及Cr23C6;随着铌质量分数从0增加至5%,堆焊层组织逐渐细化,硬质相数量逐渐增多,且分布得更加均匀,堆焊层的硬度先升后降,磨损量先降后升;当铌质量分数为3%时,堆焊层硬度最高,为63 HRC,磨损量最小,为5.5mg,磨损表面的划痕最浅,且不连续,仅有少量斑点状凹坑,磨损程度最轻。     

KMN钢激光熔覆FeCr合金修复层组织性能及耐磨、耐蚀性研究

KMN钢是大型离心式压缩机叶轮常用材料,服役过程中常出现磨损、腐蚀等损伤导致失效,激光熔覆技术是实现损伤叶轮修复再制造的有效手段。使用Fe Cr合金粉料通过激光熔覆技术在预置缺陷的KMN钢基体上制得修复层。通过扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、能谱分析(Energy dispersive spectrometer,EDS)及X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)对修复层微观组织、元素分布及物相组成进行观察分析;对激光熔覆修复层显微硬度进行测试;分别对修复层和KMN钢基体进行干摩擦滑动摩擦测试,观察并分析磨痕三维形貌;测得修复层及KMN钢基体的Tafel曲线,并使用Tafel直线外推法、失重法测试修复层与基体材料的腐蚀速度。结果表明,激光熔覆修复层与基体呈良好冶金结合、无气孔裂纹等缺陷;修复层硬度是基体材料的1.8倍;耐磨性、耐蚀性得到显著提升。     

硬质合金加工20CrMnTi渗碳淬硬钢刀具磨损机理研究

通过20CrMnTi渗碳淬硬钢切削加工试验,分析了YT726硬质合金刀具的磨损机理。研究结果表明:硬质合金加工20CrMnTi渗碳淬硬钢,刀具的前刀面发生了月牙洼磨损,后刀面除了发生机械磨损外,还发生了粘结磨损和扩散迁移磨损,刀具基体中的Co、 W、 C等元素向件扩散,工件材料中的Cr、 Ti、 Fe、Mn等元素向刀具扩散,导致刀具强度和硬度的下降,从而降低刀具的使用寿命。     

2Crl3不锈钢表面电火花强化及磨损和冲蚀行为研究

采用电火花表面沉积（ESD）技术，选用YG-8硬质合金和石墨两种电极，对2Cr13不锈钢进行表面强化处理。研究了强化层深度的影响因素，采用辉光放电谱仪（GDS）测试强化层元素分布，用X射线衍射仪（XRD）分析组织结构，用球盘磨损试验机评价耐磨性能，用喷砂型冲蚀装置评价冲蚀性能。结果表明：强化层与基体为冶金结合，其深度随电源电压增加而增大，Ar气保护能有效地降低强化层中N、O含量。石墨电极强化层存在大量的Fe3C、奥氏体和少量石墨；硬质合金电极强化层存在大量的W2C、Co6W6C和WC1-x，。经YG-8和C电极强化后，2Cr13不锈钢表面的硬度大幅度提高，摩擦系数明显降低，粘着磨损得到有效的控制，耐磨性能得到显著的改善。在10°小冲蚀角条件下，强化层明显提高了基体的抗石英砂冲蚀性能，而90°垂直冲蚀时，强化层的抗冲蚀性能却不及基体，原因是强化层韧性不及基材。     

微弧等离子表面强化处理对45^#钢磨损性能的影响

采用微弧等离子作为热源对45#钢进行表面硬化改性处理,运用扫描电子显微镜, 观察和分析了磨损试验后其磨损表面形貌, 测试了45#钢基体和45#钢淬火硬化层的干滑动磨损性能,探讨了硬化层的磨损机制.结果表明:经微弧等离子表面强化处理,45#钢淬火硬化层晶粒细小,组织致密,为板条状和针状马氏体混合组织,硬度由45#钢基体的HV200提高到HV600以上,磨损体积由45#钢基体的743.44×10-11 m3减小到81.86×10-11 m3,耐磨性提高了9倍.硬化层滑动磨损机制主要为氧化磨损和轻微的磨粒磨损.     

气体软氮化对Cr12钢微观组织及摩擦学性能影响

冷作模具成型压力大、应力状态复杂,在工业生产中常常伴随过度磨损、疲劳失效等问题出现,因此在Cr12模具钢表面进行了软氮化工艺处理基础上,对比分析了有无氮化处理对材料硬度、表面耐磨性的影响,探讨了氮化处理前后表面的摩擦磨损特性。结果表明：氮化处理后Cr12钢出现由白亮层（厚度约3μm）和扩散层（深度达20μm以上）组成的渗氮层,其中白亮层氮元素含量较高,而在扩散层氮元素沿深度方向呈递减分布;Cr12钢氮化前后表面平均维氏硬度由HV₅₀=504.8提高到HV₅₀=653.4,磨损量由42969.6 μm³减少到3068.1 μm³,表明气体软氮化处理对Cr12钢表面硬度与耐磨性能均有显著提高;氮化处理的磨损表面以磨粒磨损为主,而未氮化处理磨损表面的疲劳剥落特征显著,并伴有强烈的氧化磨损现象。     

能量输出幅度对冷焊修复层组织性能的影响

采用脉冲冷焊修复技术,对45#钢基体进行再制造修复,制备Q345改性层,并研究能量输出幅度对修复层质量的影响。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射以及显微硬度计,研究基体与修复层结合区域的相组织、微观结构、元素扩散以及硬度分布情况。结果显示:修复后结合界面热影响区(HAZ)很小,基体与修复层结合面处出现明显的熔合区域,结合界面发生了元素扩散行为,并且存在γ(Ni,Cr,Fe)、Co3Fe7和C0.055Fe1.945等新相,基体与修复层为冶金结合;修复层硬度较基体要低,便于于后续机械加工;能量输出幅度为90%时,熔合区靠基体一侧出现孔洞以及微小裂纹缺陷,能量幅度为40%的修复层质量较90%的要好。     

基于钴基合金覆层的多层金属热锻模原型制备与性能

基于功能梯度材料(FGM)的思想制备多层金属热锻模是提高模具寿命的有效方法。采用焊条电弧堆焊制备了多层金属热锻模的原型试样,试样经焊后热处理后,进行了金相组织分析、显微硬度测试、磨损实验和冲击韧性测试等实验。实验结果表明:钴基合金堆焊层与W6Mo5Cr4V2堆焊层界面冶金结合情况良好;截面显微硬度呈梯度分布,表面钴基合金硬度达到492HV;制备的多层金属试样耐磨性是H13钢耐磨性的2.5倍,冲击韧性处于合理范围。     

喷砂嘴内表面真空高频感应熔覆制备耐磨涂层及其性能

采用真空高频感应熔覆技术在45钢喷砂嘴内表面熔覆制备添加20%(质量分数)WC的Ni60A合金涂层,并分别采用车床和电火花成型机床进行扩孔,分析了涂层和基体的显微组织和硬度分布,并研究了该涂层的摩擦磨损性能。结果表明:涂层具有良好的熔覆质量,平整无裂纹,存在少量孔洞,涂层与基体间为冶金结合;与车床扩孔后的相比,经过电火花成型机床扩孔后涂层外层组织的孔隙率下降,组织更加细化;涂层的硬度远高于基体的,电火花成型机床扩孔涂层外层的硬度高于车床扩孔的;经过150min冲蚀磨损试验后,涂层喷砂嘴的磨损量是未涂层喷砂嘴的11%,涂层喷砂嘴和未涂层喷砂嘴的摩擦因数分别为0.16和0.22,涂层喷砂嘴的耐磨性能显著提高。     

模具钢表面Co/TiC熔覆层的组织与高温磨损性能

利用6 kW横流CO2激光器制备了Co50熔覆层和不同成分配比的Co/TiC复合涂层来改善H13模具钢表面的热磨损性能.借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计和高温摩擦磨损试验机分析了涂层的结合特征、物相组成和不同温度下的摩擦磨损性能.结果表明,当预置层粉末TiC含量(重量百分比)小于等于20％时,熔覆层与H13钢基材呈良好的冶金结合;随着TiC含量的增加,Co/TiC复合涂层截面平均显微硬度呈上升趋势,但涂层中基体相种类减少:Co+10％TiC涂层由TiCo3、Cr2Ni3和Cr-Ni-Fe-C组成,Co+20％TiC涂层由Cr2Ni3和γ-Co组成,Co+30％TiC涂层为γ-Co固溶体.Co+ 20％ TiC涂层的高温耐磨性比C050涂层显著提高,摩擦系数平稳;700℃时复合涂层的磨损机制主要为氧化磨损和疲劳磨损.结果显示Co+20％TiC涂层具有良好的综合性能.     

45钢表面铬、硼、碳三元铸渗层的组织和硬度

以硼铁、石墨、高碳铬铁粉为原料,采用涂料法在45钢铸件表面制备硼、铬和碳三元铸渗层,研究了不同的涂料配比对表面铸渗层组织和硬度的影响。结果表明:表面铸渗层主要由马氏体、Cr23C6、Fe-Cr、Fe23(C,B)6和Fe3C等相组成,使铸件表面的硬度提高了近3倍;涂料的最佳配比为w(Cr)∶w(B)∶w(C)=80∶10∶10。     

一种非真空熔结镍基合金粉末覆层的显微组织与磨损性能

为了研究一种新型镍基(NiCrWRE)合金粉末材料在非真空无保护气体状态下直接在高温(1250℃)炉中熔结在金属工件表面的工艺,对其熔覆层的显微组织以及磨损性能、维氏硬度分布等进行了分析.结果表明:该合金粉末与基体金属形成了冶金结合,熔覆层中分布着均匀细小的棒状、块状、小颗粒硬质相;熔结良好的NiCrWRE合金覆层硬度分布均匀,相同条件下其磨损质量损失是常用1Cr18Ni12Mo2Ti合金的1/8,并且磨损表面纹理细小、平整、光洁,犁沟少,无塑性变形现象.     

超声表面滚压处理对45钢摩擦学性能的影响及机理

采用超声表面滚压处理(USRP)技术对45钢表面进行强化处理,通过表面形貌和表层显微组织观察、表面粗糙度和摩擦磨损性能测试,研究了USRP对该钢摩擦学性能的影响及机理。结果表明:USRP试样的表面粗糙度由未处理试样的3.2μm降低到0.23μm;显微组织得到了细化,晶粒取向趋于随机分布,有大角度晶界出现;表面显微硬度比未处理试样的提高约56%,强化层厚度达到400μm;USRP试样的摩擦因数小于未处理试样的,磨损量为未处理试样的1/4;未处理试样磨损过程中表面材料呈"片块状"脱落,磨损机制为黏着磨损,USRP试样磨损表面上存在犁皱形成的沟槽,磨损机制为磨粒磨损。     

U70MnSi和40Cr钢电火花表面强化层的组织与性能

采用硬质合金YG-8和焊条FW-1101作电极,在电火花表面强化器上强化了U70MnSi钢和40Cr钢的表面;用X射线衍射仪分析了强化层的结构,用滚动和滚、滑磨损试验研究了强化层的耐磨性,用阳极极化和浸泡试验研究了40Cr钢表面强化后的耐腐蚀性能。结果表明：强化层是由化合物和非晶组织组成的混合层;表面强化后试样的耐磨性明显提高;40Cr强化层的混合组织对耐腐蚀性能的影响超过了层中缺陷和残余应力的影响,使其耐腐蚀性能提高。