高合金含量对激光熔覆高速钢涂层组织与性能的影响

在M2牌号W6Mo5Cr4V_(2)高速钢成分基础上增加钨、钼、钴含量至5 at%,通过CO_(2)横流式激光成套加工设备在Q235钢基体表面进行激光熔覆。对试样在500℃进行摩擦磨损实验。结果表明:两涂层凝固组织均为板条马氏体基体、残余奥氏体和细小的共晶碳化物M_(2)C。提高M2成分中钨钼钴含量可增加涂层中碳化物硬质相的析出量,且激光快速凝固动力学条件能有效抑制涂层中一次碳化物的长大和粗化,最大回火硬度从M2涂层的813 HV0.5提高至872 HV0.5。高钨钼钴含量涂层的摩擦系数相比于M2涂层减少约18%,磨损失重降低约23%。激光快速凝固方法制备高速钢涂层可适量提高钨钼钴成分含量以获得更高的涂层硬度和热磨损性。

高速钢桶焊缝机电机座支撑脚复合模设计

针对高速钢桶焊缝机电机座支撑脚使用2 mm厚的SECC板料进行中小批量冲压成形的要求,设计了3副模具用于制件的4道工序成形。冲孔落料和修边压印采用倒装式复合模结构、切分模和弯曲模采用正装结构,且切分模和弯曲模集成在1副模具内。弯曲模中设计了凸模驱动的双滑块内收弯曲成形机构,该机构在制件弯曲壁的两侧都使用滑块进行夹紧驱动弯曲,能有效防止弯曲回弹,保证了制件的弯曲成形尺寸。模具结构简单实用,成形工艺设计合理,实现了制件的自动化生产。

M2高速钢表面激光熔覆WC-12Co梯度涂层的制备工艺与实验研究

文章采用COMSOL数值模拟软件,对M2高速钢表面熔覆WC-12Co涂层和添加Ni60过渡层熔覆WC-12Co梯度涂层进行数值模拟与分析。探究温度梯度随时间的变化规律,并结合梯度实验及涂层的宏观形貌与微观组织分析,总结梯度熔覆的热量耦合控制方法。模拟及实验结果表明:添加Ni60过渡层制备WC-12Co梯度涂层的温度梯度远远小于直接熔覆制备WC-12Co涂层的温度梯度;添加Ni60过渡层制备WC-12Co涂层可以利用直接熔覆制备WC-12Co涂层的激光功率,也可以扩大熔覆制备WC-12Co涂层的功率区间,有利于提高熔覆制备效率;添加Ni60过渡层能够改善涂层内部缺陷,细化组织晶粒;Ni60过渡层中的Ni元素扩散导致WC-12Co涂层的硬度降低,但仍高于基体的硬度性能。

高速钢耐磨材料研究进展

本文介绍了国内外高速钢耐磨材料研究进展,主要综述了高速钢耐磨材料的发展简史、合金成分、制备工艺、热处理工艺、计算科学、力学性能及工程应用,系统总结了高速钢耐磨材料的研究特点,从合金成分、微观组织及力学性能方面加以阐述。秉持成分是基础、组织是关键、工艺是手段和性能是目的的观点,为高速钢耐磨材料的研究及开发提供实质性价值。此外,计算科学的应用范围不断扩大,金属耐磨材料研究将趋于多样化,是一种不可或缺的研究性手段。最后,根据高速钢耐磨材料研究技术所要面临的问题和挑战,展望了五个研究方向,以促进高速钢耐磨材料产业技术创新发展。

磁控电渣重熔对M2高速钢凝固组织及力学性能的影响

本文在M2高速钢的电渣重熔过程中施加了横向稳恒磁场,利用光学显微镜、扫描电镜和金属夹杂物分析仪等方法检测了外加横向静磁场对M2高速钢电渣锭凝固组织、夹杂物及力学性能的影响。结果表明,应用横向静磁场后M2电渣锭的凝固组织得到改善,其中,晶粒生长角由52.03°降低至21.99°;熔池深度由44.2 mm降低至18.8 mm;共晶碳化物尺寸得到了细化,粗大的网状聚集得到破碎。夹杂物的去除效率得到了提升,在4 mm^(2)的检测区域内,夹杂物的数量由2119个降低至1064个。电渣锭横/纵截面的硬度均匀性均获得了提升。分析认为,外加横向稳恒磁场与重熔电流交互作用产生的电磁振荡效应减小了金属熔滴的尺寸,促进熔滴分散滴入金属熔池,使得熔池中的温度分布更加均匀,形成更加浅平的金属熔池。同时,更加浅平的金属熔池减小了局部凝固时间,抑制了共晶碳化物生长的动力学条件,从而获得更加细小的碳化物尺寸。外加横向静磁场在液膜层-熔滴-熔池三阶段强化去除作用提升了夹杂物去除效率。

高速钢表面类金刚石薄膜的掺氮改性研究

高速钢表面类金刚石(diamond-like carbon,DLC)薄膜的沉积效率和膜-基结合力影响其在切削刀具领域的应用。基于空心阴极原理,利用等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition,PECVD)的方法,在体积比为1∶3的CH_(4)和C_(2)H_(2)的混合气体中加入N_(2)在高速钢表面制备类金刚石薄膜,研究了N_(2)体积分数对DLC薄膜结合力和耐磨性的影响。结果表明:掺氮可提高DLC薄膜的沉积效率,改善膜结构。随着N_(2)体积分数的增加,DLC薄膜中sp^(3)键含量和摩擦因数均先增大后减小。掺10%体积分数N_(2)的DLC薄膜厚度达1543 nm,膜-基结合力等级从HF4提高到HF2,摩擦因数降至0.139,耐磨性提高。

原位合成核壳MC碳化物增强的M2高速钢

采用高能湿球磨M2高速钢粉末和钒铁合金,通过真空烧结制备了原位合成核壳MC碳化物增强的M2高速钢。研究了球磨后复合粉末的相组成、形貌与成分分布,分析了烧结显微组织随温度的演变,以及测试了烧结样品热处理前后的力学性能。结果表明:球磨后的粉末完全细化成片状和团聚状,内部均匀分布着V元素。在1180℃下经过超固相液相烧结,改性的M2钢烧结体基本全致密化(~99.2%的相对密度)。近球形MC碳化物和不规则形状M_(6)C碳化物弥散分布在烧结高速钢的基体中,烧结液相的扩散与凝固促进MC碳化物形成了核壳结构。通过热处理,烧结合金的基体晶粒和碳化物都得到了细化,弯曲强度达到3580 MPa,硬度达到HRC58,抗划伤性能得到显著增强。

淬火温度对S590粉末冶金高速钢组织和性能的影响

采用等离子旋转电极雾化和热等静压法制备S590粉末冶金高速钢,分别在1050、1100、1150和1180℃进行淬火热处理,并经过一次550℃回火(1 h),一次−196℃深冷处理(4 h)和两次550℃回火(1 h),研究不同淬火温度对S590粉末冶金高速钢微观组织和力学性能的影响。结果表明:热处理后S590高速钢微观组织主要包括马氏体、M6C型碳化物和MC型碳化物。随淬火温度升高,碳化物逐渐溶入基体中,数量减少,基体晶粒尺寸变大。高速钢硬度和抗压强度随淬火温度升高呈上升趋势,1180℃淬火试样经后续热处理后,硬度可达HRC 67.8,抗压强度为3827 MPa;抗弯强度随淬火温度的升高先上升后下降,冲击韧性随淬火温度升高而下降,1100℃淬火试样抗弯强度达到最高,为5473 MPa;1050℃淬火试样冲击韧性最高,为76.9 J·cm^(−2)。综合考虑显微组织和力学性能,S590粉末冶金高速钢的最优淬火温度为1100℃。

NbC含量对烧结NbC/ASP2080高速钢复合材料组织及性能的影响

为了提升高速钢的红硬性及韧性,通过粉末球磨(碳化物及金属粉末)加真空烧结工艺制备了不同含量的NbC颗粒增强ASP2080高速钢复合材料。利用XRD、SEM、EDS、万能拉伸试验机等对NbC/ASP2080高速钢复合材料的微观组织及力学性能进行了表征分析。结果表明:NbC的添加不会改变复合材料的相结构,并且随着NbC含量的增加,热处理态复合材料的基体晶粒尺寸明显减小;热处理能显著提升复合材料的硬度、抗弯强度及冲击韧性;热处理态复合材料的硬度、抗弯强度及冲击韧性随着NbC含量的增加均出现先增大后减小的趋势。NbC含量为4%时的热处理态复合材料拥有最佳的综合性能,其平均晶粒尺寸为6.52μm,硬度、抗弯强度和冲击韧性分别为71.7 HRC、825.3 MPa、6.75 J/cm2。

加热温度对高钒高速钢中M2C碳化物分解转变行为的影响

基于高耐磨性的需要,设计了一种W3Mo4Cr5V6高钒高速钢,利用SEM、EMPA等手段对该钢高温加热过程亚稳态M_(2)C碳化物的分解转变行为进行了分析。结果表明,共晶碳化物M_(2)C在高温加热过程会发生M_(2)C+γ-Fe→M_(6)C+MC+M_(7)C_(3)的转变,在富Mo、W的M_(2)C相周围形成了大量富W、Mo的M_(6)C及少量富V的MC和富Cr的M_(7)C_(3)。随着温度由950℃增至1150℃,M_(2)C高温转变逐渐趋于完全,且纤维状M_(2)C比层片状M_(2)C更易分解转变,最终,由呈断续网状分布于奥氏体晶界的层片或纤维状形貌向零星分布于晶界的颗粒状形貌过渡,可有效减少网状碳化物对晶界的危害。研究可为高速钢中晶界碳化物成分、形态控制及其热加工、热处理过程温度与时间等参数选择提供有效参考。

Co8W6Mo5Cr4V3粉末高速钢的热变形行为

采用熔炼、电渣重熔和气雾化法制备Co8W6Mo5Cr4V3粉末,再通过热等静压制备Co8W6Mo5Cr4V3粉末高速钢。在不同变形条件下进行热压缩实验,研究粉末高速钢的热变形行为,根据获得的应力-应变曲线,建立热变形本构方程,绘制热加工图。结果表明:Co8W6Mo5Cr4V3粉末高速钢的流变应力随变形温度升高或应变速率减小而减小;通过本构方程预测的流变应力和实验得到的流变应力间的相关系数为0.995,可用此方程对粉末高速钢在不同变形条件下的应力进行预测;根据热加工图,粉末高速钢最优的变形温度为1 100~1 150℃,应变速率为0.1~1.0 s^(-1)。

高钒喷射成形高速钢HSF680钢锭组织的研究

喷射成形的原理是将熔融金属或合金在惰性气氛中雾化为细小固态、半固态或液态熔体射流,直接喷射到较冷的衬底表面上,熔滴在沉积器表面附着、堆积、铺展、融合、固结而形成沉积坯件。通过喷射成形工艺生产了HSF680高速钢钢锭,并利用扫描电镜、金相显微镜及直读光谱仪对退火处理后钢锭组织、成分进行了检测。对比了从边缘到中心的成分差异和微观组织差异、不同位置的体密度和气体含量。结果表明:HSF680钢锭从边缘到中心成分偏析较小,其中碳元素相差0.009%,钒元素成分偏析控制在0.015%以内;钢锭平均体密度为7.21 g/cm3,基本接近理论密度;组织均匀细小,为MC先共晶碳化物和铁素体;受冷却因素的影响,MC碳化物的尺寸从边缘到中心为5.8μm-7.1μm-9.0μm-9.7μm;MC碳化物钒元素的成分从49.76%到60.25%不等;氧含量小于25 ppm,夹杂物为DS1级,满足国标要求。

高速钢复合轧辊制造新工艺研究

高速钢复合轧辊制造新工艺作为金属加工领域的一项重要技术创新,为钢铁行业带来了巨大的变革和发展机遇。传统轧辊由于材料和结构的限制,难以满足高速、高温、高强度等复杂工况的需求,制约了生产效率和产品质量的提升。高速钢复合轧辊凭借高强度、高耐磨性以及良好的热稳定性,在轧制过程中具有良好的表现。基于此,简要探讨高速钢复合轧辊制造新工艺的价值,并深入分析工艺要点,以供相关人员参考。

高钒半高速钢合金熔覆层回火态显微组织和性能

为了满足对轧辊表面快速修复的需求,采用激光熔覆技术,将自主设计并制备的高钒半高速钢合金粉末熔覆到轧辊合金钢表面,考虑到锻钢轧辊和激光熔覆层组织之间的差异性,为了稳定组织,对熔覆层进行回火处理,回火温度为500℃并保温2 h.结果表明,熔覆层的相组成主要是马氏体;其表面主要是细小等轴晶,晶内马氏体呈针状平行分布,回火后分解为铁素体和碳化物;其横截面的平均硬度为663.4 HV,是基体硬度的1.8倍;熔覆层平均摩擦系数为0.708,磨损率为6.142×10^(-6)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),磨损性能较基体提高25倍,磨损形貌较好,与磨损量结果保持一致.

Y_(2)O_(3)弥散强化高速钢的激光选区熔化制备及性能

为提高高速钢的综合性能,利用行星式球磨机将M2高速钢(W_(6)Mo_(5)Cr_(4)V_(2))粉体与纳米尺寸的Y_(2)O_(3)颗粒进行低能球磨混合,并采用激光选区熔化制备Y_(2)O_(3)弥散强化M2高速钢.实验结果表明,球磨后的M2高速钢粉体基本呈球形,未发生严重变形,表面嵌布大量纳米级Y_(2)O_(3)颗粒.激光选区熔化成形的Y_(2)O_(3)弥散强化M2高速钢试样的致密度为98.3%,纵向微观组织主要为等轴晶和柱状枝晶,横向微观组织为等轴晶,平均晶粒尺寸为900 nm.X射线衍射结果显示Y_(2)O_(3)颗粒的加入对M2高速钢物相种类影响不大,仍由马氏体相、残余奥氏体相和碳化物组成.其抗拉强度达到了943 MPa,与未添加Y_(2)O_(3)颗粒的高速钢相比,强度提高了36%.

高速钢复合轧辊表面大面积剥落的原因

通过化学成分分析、力学性能检测、显微组织和断口形貌观察等方法,对高速钢复合轧辊表面大面积剥落的原因进行了分析。结果表明:三次浇注工艺控制不当及心部球墨铸铁液纯净度不够导致复合轧辊中间层与高速钢表层及心部铸铁层的界面处存在大量粗大碳化物、片状分布的疏松孔洞以及聚集分布的夹杂物带等严重缺陷,使得界面处的结合不良;在轧制力的作用下,裂纹在上述缺陷处萌生,并沿缺陷处快速扩展,最后导致轧辊表面发生大面积剥落失效。

离子氮化对高速钢表面类金刚石膜性能的影响

根据空心阴极原理,研究了离子氮化对高速钢表面渗氮层的厚度、硬度等影响.在此基础上,研究了气体体积配比对渗氮后高速钢表面沉积的类金刚石膜的结合力、sp3键含量和耐磨性能的影响.研究结果表明:离子氮化后,高速钢表面镀膜结合力明显提高,由10.35 N提高至18.56 N;降低气体体积配比中CH_(4)的含量有利于提高膜层中sp3键的含量,高速钢耐磨性能明显提升,摩擦系数由0.175降至0.1.离子氮化可有效提高高速钢表面沉积的类金刚石膜性能.

Q355/SKH9高速钢激光重频焊接接头冲击韧性分析

文章采用激光焊接技术制造Q355/SKH9高速钢焊接接头,并开展V型缺口冲击韧性实验。研究结果表明:当试验温度下降后,接头受到了更小冲击吸收能量作用,焊接接头形成了明显梯度冲击韧性;在BM中存在大量回火板条型马氏体组织,HAZ热处理时内部形成了不同焊接热循环过程;在BM和HAZ断口部位形成了许多撕裂棱,表现为准解理断裂;断HAZ具备优异韧性,达到了比BM更优的韧性;经过回火处理后,板条马氏体与粒状贝氏体获得了更强冲击韧性;BM保持相对稳定的显微硬度与剪切强度,HAZ形成了大梯度变化的显微硬度与剪切强度;经过焊接热循环处理与之后回火过程,HAZ基体与晶界部位形成了更多碳化物,增大HAZ强度与硬度。

高速钢大圆刀的热处理

高速钢大圆刀外径为200~420 mm、内径为145~254 mm、厚度为5~10 mm,不仅精度要求高,硬度要求高达62.5~64 HRC,大多采用盐浴炉淬火、回火。安徽嘉龙锋钢公司对外径为310 mm、内径为190 mm、厚5 mm的W6Mo5Cr4V2钢刀具在锻后退火和去应力退火后,在保护气氛炉中加热至1175~1185℃奥氏体化和氮气冷却,随后在台车式炉中540~550℃×3 h回火3次。结果表明:大圆刀的精度和硬度均符合要求。

淬火温度对高速钢微观组织和力学性能的影响研究

本文研究了淬火温度(900℃、1000℃、1050℃和1100℃等)对高速钢微观组织和力学性能的影响。结果表明:高速钢淬火态基体组织为马氏体和残余奥氏体,硬质相为M_(6)C、M_(2)C和MC(M=Fe、W、Cr、Mo和V等)。随着淬火温度的上升,试样中析出的碳化物逐渐细化呈层片状,当淬火温度为1000℃时,合金的宏观硬度达到最大值为73.08HRC,较铸态硬度提高了约14.04%。此外,JmatPro模拟结果显示高的淬火温度可以促进碳化物的析出,增强其抗变形和抗磨损性能。