离心铸造高硼高速钢辊环组织及性能研究

针对高速钢轧辊生产成本高的问题,设计一种用廉价硼元素部分取代昂贵合金元素的新型耐磨材料,离心铸造出辊环.借助扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段对高硼高速钢辊环组织进行了研究,为高硼高速钢复合轧辊生产奠定基础.结果表明:铸态高硼高速钢辊环组织由马氏体、少量残余奥氏体及硼碳化物组成,硼碳化物由M2(B,C),(W,Mo)2(B,C),M3(B,C)以及M23(B,C)6组成,呈鱼骨状、筛网状和块状沿晶界分布;快速冷却下,辊环径向上合金元素无偏析.经1 050℃水淬后,共晶硼碳化物形貌和分布没有变化,部分二次硼碳化物溶解,局部有断网现象,基体中出现细小、弥散的二次析出物,经525℃回火后数量明显增加.热处理后,硬度达到HRC60.8,冲击韧性可达到8.4 J/cm2.     

稀土镁变质处理对高硼铁基合金组织和性能的影响

为提高高硼铁基合金的性能,研究了两种变质处理方法对Fe-0.45C-1.5B高硼铁基合金的凝固组织与性能的影响.结果表明:高硼铁基合金的组织主要由铁素体、少量马氏体以及硼碳化合物组成,硼碳化合物呈网状沿晶界分布.经稀土镁合金变质后的基体组织较稀土硅铁合金变质后更加细化,且共晶组织中层片状硼碳化合物变短、变细,出现了多处明显颈缩和断网现象,导致部分硼碳化合物的团球化.经稀土镁合金变质处理后材料的硬度提高,冲击韧度和耐磨性能明显提高.     

气体压力对定向凝固多孔Cu气孔结构的影响

利用自行开发研制的Gasar装置,在H2和Ar的高压气氛中制备了具有规则气孔结构的定向凝固多孔Cu,并研究气体压力对多孔Cu气孔结构的影响.结果表明:当H2压力一定时,随着Ar压力增加,气孔率逐渐减小;当Ar压力一定时,随着H2压力的增加,气孔率呈现先增加后减小的趋势;随着H2压力的增加,气孔的平均直径减小,尺寸分布均匀性提高.     

高硼中碳合金工具钢的铸态组织

针对普通高速钢含有大量贵重合金元素的缺陷,设计了一种用廉价的硼元素部分取代普通高速钢中价格昂贵的铬、钨、钼、钒等合金元素的新型耐磨材料。借助光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等手段对高硼中碳合金工具钢的铸态组织进行了分析。结果表明:高硼中碳合金工具钢铸态组织由马氏体、少量残留奥氏体及Fe2B,Fe3(B,C),Fe23(B,C)6,Cr7(B,C)3和(W,Mo)2(B,C)等共晶硼碳化合物或硼化物组成。其基体和共晶硬质相的显微硬度分别为540～620HV和1180～1520HV,铸态宏观硬度达到55HRC。     

电渣重熔连续定向凝固M2高速钢铸态组织的研究

研究了传统电渣重熔工艺(ESR)和电渣重熔连续定向凝固技术(ESR-CDS)所得到的M2高速钢铸态显微组织。结果表明:采用ESR工艺得到铸态组织边部为树枝晶且部分出现了三次枝晶,心部为粗大的等轴晶,晶粒之间有网状碳化物,铸锭的偏析较为严重,经深腐蚀凝固组织基体与碳化物过渡区较为疏松、粗糙,部分基体内部出现了细小的裂纹。而采用ESR-CDS工艺得到铸态组织边部和心部都以较为细小的树枝晶为主,组织中存在比较多的"不连续的复合规则型"的碳化物,组织较为均匀,经深腐蚀,碳化物与基体过渡区圆滑。     

过流冷却体表面形状和倾斜角度对过共晶高铬铸铁中初生碳化物形貌及尺寸的影响

采用过流冷却体法制备了过共晶高铬铸铁,主要研究过流冷却体表面形状和倾斜角度对过共晶高铬铸铁中初生M7C3型碳化物形貌及尺寸的影响。结果表明:表面凹槽半径较大的过流体制备的初生M7C3型碳化物更细小、圆整;在较大倾斜角时,两种不同表面形状的过流冷却体制备的初生M7C3型碳化物的形貌及尺寸与较小倾斜角制备的相比,前者的差异更明显。     

合金灰铸铁成分对切削刀具磨损的影响

利用正交试验法研究了合金灰铸铁中碳、铜、铬、锡含量变化对切削刀具(硬质合金)磨损的影响。结果表明,C、Cu、Cr、Sn等元素对刀具磨损影响大小的顺序是:C>Cu=Cr>Sn。其中,随着C含量升高,刀具磨损降低,但超过3.0%后变化不大;Cu和Cr含量增加都使刀具磨损明显上升,而Sn对刀具磨损的影响很小。获得了使刀具磨损最低的各元素的含量:C为3.00%,Cu为0.30%,Cr为0.20%,Sn为0.055%。阐明了C含量对刀具磨损影响的原因。     

高能球磨法制备SiC/Al复合粉末的工艺研究

采用高能球磨技术制备SiC和Al的复合粉末,研究了球磨时间、过程控制剂(PCA)、球料比以及SiC与Al混粉质量比对复合粉末粒度和包覆效果的影响。结果表明,复合粉末平均粒径的大小与PCA、混粉比、球磨时间和球料比有关,其影响程度依次为:PCA>混粉比>时间>球料比;复合粉末的粒径大小随着球磨时间、PCA和球料比的增加而显著减小,而随着混粉质量比的增加呈现先减后增的趋势。混粉质量比为3:7的复合粉末平均粒径达到最小值;球磨时间为9h、PCA添加量为1.5%、球料比为12:1和Al与SiC混粉质量比为3:7时,能制备出颗粒细小、包覆效果好的优质复合粉末。     

机械振动辅助激光重熔Ni基合金TiC复合涂层微观组织研究

采用机械振动辅助激光重熔复合改性工艺在45 钢表面制备了NiCrBSi+TiC 复合涂层。运用扫描电镜（SEM）,能谱仪（EDS）和X 射线衍射（XRD）等表征手段分析了涂层形貌、微观结构和相组成,并测试了复合涂层的显微硬度分布。结果表明:由于受到激光二次扫描和激振力综合作用的影响,基体相由树枝晶向胞状枝晶转变,增强相TiC 等硬质颗粒分布呈现出递增趋势,占选取视场内的面积分数提高约18.2%。Ti 元素扩散趋势减缓,细晶强化和弥散强化作用增强。机械振动激光重熔涂层近结合界面处显微硬度波动减缓,结合区横向显微硬度波动有效改善。     

基于应力强度因子评估WCP形状对WCP/Fe复合材料热疲劳裂纹扩展行为的影响

应力强度因子在断裂力学中广泛应用于预测由远程载荷或残余应力引起的裂缝尖端附近应力状态。本文基于平面应力条件下应力强度因子建立WC_P形状与其尖端应力之间的规律,利用有限元分析软件对含不同形状WC_P的WC_P/Fe复合材料的热应力进行模拟仿真,研究WC_P形状对WC_P/Fe复合材料热疲劳裂纹扩展行为的影响。研究结果表明,WC_P的形状显著影响应力强度因子,进一步影响WC_P/Fe复合材料的热疲劳裂纹扩展行为。含球状和不规则状WC_P的WC_P/Fe复合材料的极限抗压强度分别约为460 MPa和370 MPa。含不规则状WC_P的WC_P/Fe复合材料因应力集中而容易产生脆性开裂现象。通过热震实验进行验证,发现实验结果与模拟仿真结果相近,说明有限元法的准确性,同时为WC_P/Fe复合材料的热疲劳裂纹扩展行为研究提供科学依据和理论基础。