基于强度梯度的传动轴热处理-硬度梯度匹配研究

以某汽车等速万向传动中间轴承受扭转载荷为例,提出了基于强度梯度的热处理-硬度梯度设计方法,即根据结构危险截面最大应力及其梯度分布得到理想强度梯度分布,再由硬度-强度转换关系得到理想硬度梯度分布,最后根据理想硬度梯度分布结合材料端淬曲线进行实际硬度梯度匹配。分别对采用40Cr、UC2和38B3三种材料的传动轴进行硬度梯度匹配,并对硬度梯度匹配后的传动轴进行了静强度试验。试验结果表明,采用不同材料的传动轴经热处理-硬度梯度匹配后,其静强度均能满足试验要求。

超声表面滚压工艺对固溶态ZK60镁合金硬度梯度及显微组织的影响

采用超声表面滚压工艺,通过粗糙度测试、显微组织观察、硬度测试等方法,研究了不同滚压静压力和滚压道次对固溶态ZK60镁合金硬度梯度及显微组织的影响。结果表明:固溶态ZK60镁合金材料通过超声滚压后,样品获得了显微梯度组织和对应的梯度硬度变化;随着超声滚压的静压力(150、250、350 N)和滚压道次(6、9、12、15和18)的不断增大,样品的表层显微硬度值与梯度强化层深度也随之增大,表层的晶粒得到一定程度的细化;同时,表层显微组织形成的流变层更加明显,样品的表面完整性更好,样品的粗造度值最小为Ra=0.135μm,表层硬度值最大为130 HV。

基于45钢基体梯度堆焊工艺熔合区组织及硬度梯度分析

利用C-Cr-Mo-Ni系焊材1和Cr-Mo-Ni-W-V系焊材2在45钢基体上进行堆焊试验,对比分析了基体+焊材1、基体+焊材2及基体+焊材1+焊材2熔合区组织及硬度梯度分布。结果表明:以45钢为基体进行堆焊时,焊材1比焊材2更有利于组织和硬度的合理过渡,改善靠近熔合区的脱碳及增碳现象,降低热影响区的粗晶脆化程度,有利于防止基体开裂及耐磨层剥落,同时焊材2比焊材1硬度高,能够提高熔敷层的耐磨性;以45钢为基体,焊材1为过渡层,焊材2为耐磨层,能够使基体到耐磨层组织及硬度平稳过渡,改善基体与过渡层的结合性能,提高堆焊模具的表面硬度。

焊后回火对ZG15MnMoVCu堆焊熔合区组织及硬度梯度的影响

采用Cr基药芯焊丝对ZG15MnMoVCu基体进行堆焊,焊后分别对堆焊试样进行空冷及不同温度回火处理。对比分析了焊后不同处理条件下的显微组织、合金元素Cr在熔合线两侧的分布以及熔合线两侧的显微硬度梯度。试验结果表明:焊后直接空冷条件下靠近熔合线的基体侧为形状不规则的针状魏氏组织,熔覆层表现为粗大的针状马氏体,Cr元素在熔合线两侧的分布量差异较大,且熔合线两侧显微硬度梯度较大;焊后随回火温度提高,靠近熔合线基体侧针状魏氏组织逐渐减少,粒状珠光体和铁素体逐渐增多,熔覆层由粗大的针状马氏体逐渐转变为细小的板条状回火马氏体,组织明显发生改善,同时Cr在熔合线两侧的分布量逐渐均匀化,且熔合线两侧的显微硬度梯度逐渐减小。

真空复合轧制硬度梯度材料的显微组织及硬度分布

采用真空复合轧制工艺,将3种钢板（GCr15、Q420、IF）轧制成硬度梯度材料,并对其显微组织及硬度分布进行了研究分析。结果表明,硬度梯度材料不同板层的厚度均匀,无宏观缺陷,板层间的界面平直且呈冶金结合。板材轧制后的显微组织发生了显著变化,界面处晶粒细化,由界面到单层板中心,晶粒尺寸呈梯度增大变化趋势。不同板层结合界面处为再结晶显微组织,同时存在碳元素由高碳区域向低碳区域扩散迁移现象,硬度梯度材料的剖面硬度呈梯度均匀分布（300-100 HV）。

基于45钢基体焊前预热对熔合区组织及硬度梯度的影响

分别对已预热及未预热的45钢基体采用高合金药芯焊丝进行堆焊,焊后均进行空冷。利用金相显微镜和显微硬度计对焊前不同处理条件下试样的熔合区组织和硬度梯度进行对比分析。研究结果表明:焊前不同处理条件下试样的熔合区组织和硬度梯度出现明显的差异,焊前未进行预热而直接堆焊的试样,其焊接热影响区主要为力学性能较差的魏氏组织,熔覆层主要为粒状回火索氏体和残留奥氏体混合组织,且在混合组织中出现焊接裂纹,同时熔合区硬度梯度较大;焊前进行350℃×1 h预热的堆焊试样,其焊接热影响区魏氏组织消失,主要为大小均匀的粒状铁素体和珠光体,熔覆层未出现明显的焊接裂纹,同时熔合线两侧的最大硬度梯度明显降低。

具有不同硬度梯度的热处理工艺对盾构刀圈组织和力学性能的影响

采用两种不同的热处理工艺对DC53材料盾构刀圈进行热处理试验,获得具有硬度梯度的盾构刀圈。分析了不同工艺对其组织和力学性能的影响。通过对热处理后刀圈金相组织、晶粒度、硬度、回火后的冲击韧度进行对比和两种不同热处理工艺性优劣的分析,获得DC53材料刀圈较优的热处理工艺。

表面硬度梯度分布对多臂主凸轮机构耐磨性的影响

针对主凸轮在生产和使用过程中出现的磨损情况,提出了测定主凸轮磨削与磨损前后表面硬度梯度的变化和组织变化的方法,分析了成因。结果表明,在实际使用过程中表面硬度梯度的变化对多臂主凸轮机构耐磨性的影响很小。

碳化钨对钴基合金激光熔覆复合涂层组织、微区成分及硬度的影响

采用大功率CO2激光器制备了激光熔覆复合涂层,研究了碳化钨的添加量对钴基合金激光熔覆层凝固组织特征、微区成分、硬度梯度的影响。结果表明,碳化钨加入钴基合金后,激光熔覆层凝固组织的基本特征没有改变,但树枝晶及晶间共晶组织的凝固行为受到影响,微区内各元素的分布发生了变化;钴基合金中加入碳化钨颗粒,凝固组织的尺寸减小,晶粒细化;随着钴基合金中碳化钨加入量的增加,激光熔覆复合涂层的硬度提高。

基于316L过渡层的431不锈钢激光熔覆层组织与性能研究

采用激光熔覆技术制备316L不锈钢涂层作为过渡层,在过渡层表面激光熔覆431马氏体不锈钢作为表面熔覆层.通过OM和SEM观察分析了熔覆层截面的微观组织特征,并借助XRD分析了熔覆层和过渡层的物相组成,利用显微硬度仪和电化学工作站测试熔覆层的硬度分布和耐腐蚀性.试验结果表明:加入过渡层后获得的熔覆层表面光滑平整,没有气孔裂纹等缺陷;表面熔覆层由马氏体、铁素体和少量残余奥氏体组成,过渡层由奥氏体组成;整个熔覆层的硬度从顶端向下呈现出梯度减小,表面熔覆层的硬度为538 HV,比基材提高了3倍,过渡层的平均硬度为300 HV;熔覆层的腐蚀电流为0.9569×10^(-6) A/cm^(2),腐蚀电位为-0.16644 V,熔覆层的耐腐蚀性优于基材.

梯度硬度刀圈材料的性能测试失效分析及方法

对梯度硬度刀圈材料的化学成分、物理性能进行了检测,采取在金属洛氏硬度计上安装定位盘的方法,科学准确地得到刀圈梯度硬度值,并对磨损刀圈进行了失效分析,利用SME等测试设备得出了刀圈失效的原因及形貌特征。

等离子束硬化工艺参数对硼铸铁硬化轨迹交叉点的组织与硬度的影响

研究了等离子束表面硬化工艺参数对硼铸铁硬化轨迹交叉点处硬化层的组织与硬度分布的影响。试验结果表明 ,交叉点处硬化层的组织为隐针马氏体 +残留奥氏体 +片状石墨 +硼化物 ,其硬化层的深度和硬度均高于单道硬化层的深度和硬度。交叉点处硬化层中的最高硬度并未出现在最表面 ,而是发生在距表面有一定距离的次表层 ;且随电流增加 ,最高硬度的位置向硬化层内部推移。硬化层中硬度分布很不均匀 ,其最高硬度两侧均具有较大的硬度梯度 ,但随电流增大 。

应力梯度对7075铝合金残余应力松弛的影响

分别采用淬火强化和表面喷丸强化工艺对7075高强铝合金试样引入结构和表层集中残余应力,研究循环载荷下具有不同残余应力状态的铝合金试样表层残余应力松弛规律。结果表明,淬火引入了单调的表面残余应力和显微硬度,而喷丸引入了表面残余应力梯度和显微硬度梯度。残余应力沿试样厚度方向分布的应力梯度为应力松弛的主要影响因素,可用于表征应力松弛程度。喷丸引入的表层残余应力均匀且梯度大,主要发生应力松弛;而淬火引入非均匀的结构应力且梯度较小,主要发生应力重分布。

船用齿轮箱中齿轴断齿原因

针对船用齿轮箱中齿轴断齿事故,采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜和能谱分析、硬度测试和金相检验等方法分析了断齿原因。结果表明:中齿轴齿部次表面存在Al_(2)O_(3)夹渣,且齿轮在工作时存在交变应力,使齿轮萌生微裂纹,微裂纹进一步疲劳扩展,最终导致齿轮断裂。

钛合金表面激光熔覆Ni基梯度涂层的研究

为了改善Ti6Al4V钛合金表面耐磨性能和抗高温氧化性能,采用CO2激光在Ti6Al4V钛合金表面进行激光熔覆Ni基梯度涂层试验。利用扫描电镜和显微硬度计等手段分析了熔覆层组织,测试了基体和熔覆层的显微硬度。结果表明,采用适当的工艺参数,可以在钛合金表面获得连续、均匀、无裂纹和气孔的熔覆层。熔覆层组织由树枝晶和晶间共晶组织构成,并与基体形成牢固的冶金结合。由基体到表面,显微硬度过渡平稳,呈明显梯度渐变特征。

RX气+天然气渗碳工艺优化设计研究

目前RX气+天然气渗碳工艺在国内推广较晚,对其工艺设计研究较少。为验证该渗碳工艺在军品零部件上的适用性,并实现工艺过程和渗碳产品质量可控,研究了典型渗碳材料在RX气+天然气气氛下渗碳后的渗层和心部微观组织、渗层均匀性、渗层硬度梯度以及淬火后的硬度均匀性等情况。研究表明,通过对RX气+天然气气氛下渗碳工艺过程研究,材料为20Cr2Ni4A的试样在RX气+天然气气氛下渗碳微观组织能够达到一级水平;渗层均匀性在满足标准的前提下实现了提升;渗碳层与基体之间的过渡层碳浓度梯度平缓,硬度均匀性较好,该工艺可适应于普通耐磨要求的渗碳件,但由于硬度很难达到60 HRC以上,因此,不建议60 HRC以上硬度要求的零件采用该渗碳工艺。

轮式装载机驱动桥半轴结构和材料选择

以5t装载机驱动桥太阳轮半轴故障频发为背景,从半轴的结构、材料及其热处理展开,将相关试验的过程、数据及分析进行分享。分体式半轴由于其材料和热处理工艺的制定不受制于太阳轮,故灵活性、设计强度可优于整体式。对于装载机等大型工程机械的驱动桥半轴,由于其使用工况恶劣,承受载荷大,设计直径大,适宜采用有效硬化层较深的热处理方式。

热处理工艺对活塞杆硬度的影响

通过对不同热处理状态下的42CrMo合金结构钢的硬度测定和显微组织观察,分析了热处理工艺对合金硬度的影响。结果表明,细杆高频淬火后近表面硬度为689.4 HV1.0,淬硬层平均硬度为434.6 HV0.1;回火后淬硬层平均硬度略有降低;底座高频淬火后淬硬层厚度为1.16 mm,硬度为459.4 HV0.1,表面淬火+回火后淬硬层的厚度为0.96 mm,硬度为464.7 HV0.1。两种热处理工艺均能保证细杆和底座的淬硬层与基体之间形成缓降式硬度梯度过渡。

膜沸腾阶段对竖直淬火件轴向硬度的影响

以传热学理论为基础,对轴类工件竖直淬火时膜沸腾阶段的传热情况进行分析,分析了工件表面蒸汽膜厚度的分布情况和传热系数的相应变化。对试验中所观察到的工件表面由底部向顶部逐渐润湿的现象,以及淬火后工件产生轴向硬度梯度的原因进行了解释。