40Cr钢转动轴齿轮磨损原因

某40Cr钢转动轴在转动测试约35 h后,转动轴齿轮出现磨损现象。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜分析、金相检验、硬度测试等方法分析了齿轮磨损的原因。结果表明:该转动轴齿轮与齿轮轴套的热处理工艺控制不当,导致齿顶表层晶粒偏大;与该转动轴齿轮匹配的齿轮轴套硬度偏高,使转动轴齿轮发生变形以及齿顶表层材料缺失,缺失的材料形成磨粒磨损,最终导致该转动轴齿轮齿牙缓慢剥落。

稀土元素对40Cr钢渗铝层组织性能的影响研究

研究了稀土含量对40Cr钢渗铝过程中催渗效果的影响,表明渗剂中添加稀土的最佳含量为4%,结合成分检测结果,提出了稀土催渗的渗铝模型。进一步研究发现,与渗铝层相比,稀土催渗渗铝层更为致密,过渡区与基体结合紧密,且显微硬度提高2倍左右,并对其机理进行了研究分析。

影响40Cr钢切削力的主要因素研究

采用3种不同材料的硬质合金刀具,通过改变切削用量三要素的方法,在CA6140A车床上对40Cr钢进行干切削,分别得到了切削用量三要素对试验结果的影响程度和3种刀具干车削40Cr钢的切削力经验公式,利用基于有限元的工艺仿真软件Deform-3D对40Cr钢的干切削过程进行了模拟仿真,并将仿真结果和经验公式值分别与试验结果数据进行了对比.结果表明:背吃刀量对切削力的影响最大,其次是进给量和切削速度;YG8可转位车刀对40Cr钢的切削性能优于YW2和YT15可转位车刀;切削力经验公式更适于对40Cr钢切削力的预测,为进一步优化40Cr钢的切削工艺提供了一定依据.

激光淬火工艺参数对40Cr钢淬硬层深的影响

用 5kWCWCO2 激光器对 40Cr钢进行了激光淬火试验 ,探讨激光工艺参数对淬硬层深的影响。结果表明 ,激光功率增大、扫描速度降低、激光束重叠尺寸增大 ,则淬硬层深增大 ,且扫描速度比激光功率的影响更大。40Cr钢在功率 10 0 0～ 12 0 0W ,扫描速度 15～ 30mm/s,激光束重叠尺寸 1.0～ 1.5mm的工艺条件下淬火 ,可获得不小于 0 .

40Cr钢的冲击疲劳性能及疲劳断口分析

采用超声疲劳试验法研究40Cr钢在105～1010周次,受到冲击前后的疲劳性能,用扫描电镜分析疲劳断口形貌特征。结果表明,40Cr钢的S-N曲线始终保持下降趋势,随着疲劳循环数的增加,循环应力的变化幅度减小;受冲击后,在105～1010周次循环范围内,40Cr钢的疲劳寿命下降的趋势明显加快。在280MPa的应力下,40Cr钢未受冲击时的疲劳寿命为28.359×106周次,而受冲击后的疲劳寿命骤降到18.653×106周次,两者存在明显差距。40Cr钢受冲击前后的断口形貌无明显差异,受冲击后试样的疲劳裂纹在两侧的扩展速度更快,瞬断区面积偏大较为明显,从扩展区断口显微形貌观察到明显的疲劳辉纹。

表面纳米化40Cr钢的组织特征

采用超音速微粒轰击方法对40Cr调质钢进行了表面纳米化处理。X射线衍射、透射电子显微镜和纳米压痕试验结果表明,表面纳米化层深达20μm,平均纳米压痕硬度比纳米化前提高2倍以上,达到8.0GPa。在表面纳米化试样表面至250μm的区域内存在残余压应力,最大残余压应力位于表面纳米化层与过渡区的分界线附近。

40Cr钢光纤激光淬火强化效果与残余应力

为提高40Cr钢的耐磨性和疲劳性能,利用YLS-4000型光纤激光器对40Cr钢表面进行淬火强化。利用扫描电镜、显微硬度计等对淬硬层组织和硬度进行了分析,采用X-350A型应力测定仪对淬硬层的残余应力和残留奥氏体进行了测试。结果表明:40Cr钢表面激光淬硬层主要由板条状马氏体组成,马氏体的体积分数在95%以上,马氏体晶粒较基体组织有明显细化;淬硬表层的平均显微硬度(710.5 HV)显著高于基体(235.5 HV),随着到表面距离的增加硬度值逐渐降低至基体硬度;淬硬层表面产生较大的残余压应力,压应力值高达230 MPa以上。

40Cr钢表面纳米化组织与性能的研究

采用超音速微粒轰击技术(SFPB)对40Cr调质钢进行表面纳米晶结构层的制备,利用TEM、XRD、GX-71型金相显微镜和TUKON2100显微/维氏硬度计等对表面纳米层的组织结构、硬度以及耐磨性进行了分析研究。结果表明:经过SFPB表面处理后,40Cr调质钢表面晶粒细化,形成了随机取向的铁素体和渗碳体纳米晶粒构成,晶粒尺寸达到10nm,纳米层厚度为40μm。纳米晶粒尺寸随着距表面距离的增加而增大,纳米化主要是位错运动的结果。经SFPB处理后,表层的显微硬度提高到526HV,且随着深度的增加,硬度迅速降低,表面的耐磨性也明显提高。

40Cr钢表面渗氮及制备CrN涂层在重载低速下的摩擦学性能

目的提高40Cr齿轮在重载低速下的摩擦学性能。方法采用离子渗氮和电弧离子蒸发镀(AED)技术在40Cr钢基体上制备了渗氮层和Cr N涂层。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和往复式摩擦磨损试验机,研究了经两种表面处理后40Cr钢的物相组成、形貌和摩擦学性能。结果渗氮样品表面化合物层厚度约10μm,硬度约为558HV。Cr N涂层表面厚度约为4μm,涂层硬度约为1341HV。在60 N载荷的条件下,渗氮处理后40Cr钢的磨损率为104.17×10-6 mm3/(N·m),其磨损机理主要为轻微的粘着磨损和磨粒磨损;制备Cr N涂层后40Cr钢的磨损率为17.36×10-6 mm3/(N·m),其磨损机理主要为轻微的磨粒磨损。结论在20~60 N法向载荷下,制备Cr N涂层后,40Cr钢均表现出最优异的耐磨减摩性能。

40Cr钢的塑性流动应力特征及本构关系

为了研究高速冷滚打过程中工件材料40Cr钢的动态力学特性,利用分离式Hopkinson压杆试验装置对40Cr钢进行了压缩试验,获得40Cr钢在不同应变率(600～5 000 s-1)和不同温度(20～400℃)条件下的应力-应变情况。试验结果表明:40Cr钢对应变率呈现出一定的敏感性和应变率强化效应,塑性变形过程中产生的绝热升温对材料具有热软化作用。基于位错动力学理论,通过试验数据,建立了40Cr钢的动态本构模型。模型计算结果和试验结果对比表明:该模型可以较好地预测40Cr钢在不同应变率和温度条件下的塑性流动应力。

TiAl合金与40Cr钢的真空钎焊研究

采用Ag-Cu-Ti钎料进行了TiAl合金与40Cr钢的真空钎焊连接,用拉伸试验对接头的连接强度进行检验,采用扫描电镜、电子探针和X-射线衍射分析等手段对接头断口的形貌、界面原子扩散、界面反应及界面产物进行了分析。研究结果表明,采用Ag-Cu-Ti钎料时得到的焊缝具有很高的强度(426MPa),是因为钎料和TiAl母材中的Ag,Cu,Ti原子发生了互扩散,而且在钎料与母材的界面发生了界面反应,形成了AlCu_2Ti相,实现了冶金上的结合。

亚温淬火对40Cr钢组织与力学性能的影响

对40Cr钢进行了三种不同淬火温度的调质处理,进行了试样硬度测定和拉伸试验。通过金相显微组织分析了不同淬火温度对试样力学性能影响。结果表明,经830℃亚温淬火处理的试样的综合力学性能最优,其显微组织中回火索氏体较其它试样细小均匀。这主要是采用临界淬火温度加热后奥氏体晶粒细化造成的。

40Cr钢表面纳米化对气体渗氮行为的影响

采用超音速微粒轰击技术对40Cr钢经调质处理后进行单面表面纳米化,使其表面形成晶粒尺寸约10nm的纳米晶层,然后对试样进行不同温度和时间的低温气体渗氮。利用金相法,硬度法和X射线衍射法对试样两面的渗氮层进行分析对比。结果表明:纳米层表面形成氮化物的温度可降至300℃左右,而在450℃时,原始粗晶面气体渗氮才形成连续的氮化物层。主要原因是表面纳米化后大量的晶界为氮原子的扩散提供了通道,同时,晶界和晶内存在的缺陷也可降低氮化物形成的氮势门槛值。

40Cr钢表面纳米层的微观结构

采用高能表面处理技术在 4 0Cr钢表面制备出具有纳米晶体结构特征的表面层。利用透射电子显微镜和穆斯堡尔谱仪分析研究了表面纳米层的微观结构。结果表明 ,经过高能表面处理后 ,样品表面层晶粒细化为纳米晶 ,平均晶粒尺寸约为 11nm。

以Ti/V/Cu、V/Cu为中间层的TiAl合金与40Cr钢的扩散连接

用真空扩散连接方法对TiAl/Ti/V/Cu/4 0Cr钢及TiAl/V/Cu/4 0Cr钢进行了研究。结果表明 ,以Ti/V/Cu作中间层的接头拉伸强度高于以V/Cu作中间层的接头强度。界面分析显示 ,Ti/V、V/Cu、Cu/4 0Cr钢的各个结合界面处未形成金属间化合物 ,而TiAl/Ti的结合界面上有Ti3Al产生 ;在TiAl/V的界面上有Ti3Al、Al3V两种金属间化合物产生 ;界面上脆性金属间化合物的产生是接头发生断裂的原因。

高能机械加工表面纳米化40Cr钢组织结构与力学性能

利用超声高能机械加工处理工艺在40Cr钢表面制备了纳米晶表面层。采用SEM,TEM和纳米压痕技术等分析了表面纳米晶层的组织结构与力学性能。实验结果表明,表面是由分布均匀的纳米级铁素体和纳米级渗碳体晶粒构成的复合纳米结构,过渡区由纳米级的渗碳体晶粒和粗晶铁素体晶粒构成。表面平均晶粒尺寸为3nm。随着深度的增加,晶粒尺寸逐渐增大。表面硬度高达8GPa,为基体硬度的3倍,随着深度的增加,硬度迅速降低。表面层弹性模量为252GPa,与基体十分接近。

40Cr钢表面纳米化的研究

采用高能表面处理技术在40Cr钢表面制备出具有纳米晶体结构特征的表面层.利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析研究了表面纳米层的组织结构.结果表明,高能表面处理后40Cr钢表面形成纳米层的过程中,渗碳体先于铁素体纳米化.

脉冲电流作用下40Cr钢淬火残余应力的消除

研究了脉冲电流作用下40Cr钢淬火残余应力的消除．结果表明,当脉冲电流密度达到一定数值后,材料中的残余应力开始部分弛豫;当电流密度达到6．3 kA/mm^2时,残余应力可在700μs的脉冲电流处理时间内完全消除,而试样的瞬时温升仅约为360℃．在脉冲电流作用下残余应力弛豫的主要原因,可能是电流的电致塑性效应降低了材料的屈服强度,试样在由快速加热产生的瞬时热压应力和残余应力的共同作用下发生了微量的塑性变形．

稀土对40Cr钢离子渗氮层结构的影响

利用 X射线衍射仪和透射电镜研究了稀土对 40 Cr钢离子渗氮化合物层结构的影响。结果表明 :与普通离子渗氮相比较 ,稀土催渗离子渗氮化合物层中 γ′相的相对含量多 ,且有稀土化合物 Ce Fe2 ;稀土催渗离子渗氮的 γ′相中存在着较多的位错环、层错和孪晶等晶体缺陷 ,稀土能促进晶体缺陷的形成。

40Cr钢表面高焓等离子喷涂Cr_2O_3涂层的性能

采用SQC-100高焓等离子喷涂设备在启闭机活塞杆用40Cr钢表面制备Cr_2O_3涂层。对Cr_2O_3涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、结合强度、抗磨损性能、电化学性能等进行分析与测试,并分析Cr_2O_3涂层的磨损机理。结果表明:高焓等离子喷涂获得的Cr_2O_3涂层孔隙率为0.81%,平均显微硬度(HV0.2)达1 310.3,结合强度均值为60.6 MPa。摩擦磨损实验表明,Cr_2O_3涂层的质量损失仅为0.001 3 g,基体材料40Cr钢的质量损失为0.101 8 g,涂层的抗摩擦磨损性能为基体材料的78倍,涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。同时,Cr_2O_3涂层的抗电化学腐蚀能力优于基体材料。利用高焓等离子喷涂制备Cr_2O_3涂层具有优良好的应用前景。