时效温度对Fe-30Mn-12Al-0.9C轻质高强钢组织和硬度的影响

针对高Al、高Mn含量的轻质高强钢Fe-30Mn-12Al-0.9C,研究了时效温度对该钢相组成、组织和硬度的影响,通过OM、XRD等分析了不同时效温度下其微观组织的演变规律。结果表明:在低温时效时,该钢的时效组织和固溶组织差异较小,主要为奥氏体+铁素体,晶内存在纳米级别κ-碳化物,硬度变化幅度较小;500℃时效时,组织中出现β-Mn,硬度开始升高;当时效温度为650℃时,组织发生明显改变,晶界出现大量β-Mn,硬度明显升高;当时效温度达到700℃时,奥氏体彻底分解为铁素体和κ-碳化物,伴随着晶界处β-Mn和κ-碳化物的聚集长大,材料的硬度达到最大值66.3 HRC。

热处理工艺对改良型轴承钢组织与耐磨性的影响

在GCr15轴承钢的基础上加入适量的Si和Mn元素,得到改良型轴承钢。对改良型轴承钢进行了1150℃保温2 h扩散退火后分别于800、840、880、920℃保温1 h后水淬,及880℃保温1 h水淬后分别在120、170、220℃回火3 h空冷,随后采用光学显微镜、洛氏硬度计、X射线衍射仪、摩擦磨损试验机等检测了钢的显微组织、硬度及耐磨性能。结果表明:改良型轴承钢经不同温度淬火后的显微组织为隐针状马氏体、细小针状马氏体、少量残留奥氏体和未溶碳化物;880℃淬火的钢硬度最高,为54.2~56.7 HRC,与轧制态相比显著升高;880℃淬火后不同温度回火的钢的显微组织为针状回火马氏体、细小颗粒碳化物及少量残留奥氏体;淬火后220℃回火的钢的硬度为46.4~49.3 HRC,磨损率和摩擦因数分别为0.026 mg/m和0.20,耐磨性最佳。

18CrNiMo7-6渗碳钢磁场深冷处理工艺研究

风电、高铁等高端齿轮产品工作环境比较复杂、恶劣,对齿面硬度及韧性要求高,一旦发生损伤,维修成本高。针对这一现状,对18CrNiMo7-6渗碳钢设计磁场深冷处理正交试验方案,选择最优工艺组进行洛氏硬度检测,并采用光学显微镜观察其显微组织与晶粒度。与常规热处理结果进行对比,探索磁场深冷处理对18CrNiMo7-6渗碳钢冲击韧性、硬度及微观组织的影响。结果表明,磁场深冷处理后的冲击韧性和硬度均有所提升。最优工艺参数为磁场强度为1 T,且不进行交变处理、深冷温度为-190℃、保冷时间为16 h、降温速率为2℃/min,其冲击韧性比常规热处理提高38.07%,洛氏硬度值提高9.49%。微观组织分析表明,磁场深冷处理能促进试样组织中残余奥氏体转变,并细化晶粒。

一种新型增材制造FeCoNi中熵合金的时效硬化行为

采用激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备了一种新型FeCoNi中熵合金,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射技术(EBSD)和透射电子显微镜(TEM),研究热处理对合金微观组织与硬度的影响规律,揭示SLM中熵合金的强化机理。结果表明,沉积态合金致密度为99.9%以上,平均晶粒尺寸为2.2μm,组织为单相BCC结构,硬度为32.6 HRC。经过470℃热处理后,在晶界和晶内析出双尺寸的Ni3Fe金属间化合物,硬度大幅增加到47.6 HRC。随着热处理温度的进一步增加,合金中生成了粗大的FCC软化相,且FCC相的含量随热处理温度的升高逐渐增多,700℃热处理后FCC相含量达到36%,合金的硬度降低至36.3 HRC。因此,热处理过程中析出富Ni金属间纳米相是提升FeCoNi中熵合金性能的主要原因之一。

轴承外圈失效分析

采用场发射扫描电镜观察、洛氏硬度检测、能谱分析及化学成分分析等方法,对轴承外圈进行断口分析,判断断口的断裂形式。结果表明:轴承外圈的洛氏硬度高于标准值,化学成分符合要求,断口具有脆性断裂特征,因此推断轴承外圈在外部应力的作用下发生脆性断裂。

热压烧结制备可磨耗封严Al2024/hBN复合材料及其性能

采用热压烧结技术制备可磨耗封严Al2024/hBN复合材料,研究了球磨时间对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,通过热压烧结技术制备的Al2024/hBN复合材料具有较高的密度和硬度,分别达到2.52g·cm^(-3)和HR15Y 90以上。随着球磨时间的增加,热压烧结样品微观组织发生显著变化,由颗粒状变为层片组织结构;摩擦系数和体积磨损量降低,最低达到0.32和2.3×10^(-3)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1),三点弯曲力由1.2 kN提高到2.3 kN。

新型增材制造FeCoNiAl中熵合金的时效硬化行为研究

FeCoNiAl系中熵合金因其独特的微观组织和优异的力学性能,具有广阔应用前景。采用选区激光熔化技术制备了一种新型FeCoNiAl中熵合金,研究时效温度对合金的微观组织与硬度的影响规律,揭示选区激光熔化成形FeCoNiAl中熵合金的强化机制。结果表明:打印态合金为单相BCC结构,硬度为31.2 HRC。时效处理后,在晶界和晶内析出大量纳米级的Ni3Al和Ni3Fe析出相。随着热处理温度逐渐提高,合金中的Ni3Fe相含量逐渐增加,合金的硬度呈现先升高后降低的趋势,在430℃/2 h时效处理后达到最高值44.3 HRC。继续提高时效温度到600℃后,Ni3Fe析出相由点状、针状变为粗大的树枝状,FCC相含量达到33.9%,合金时效硬度降低至31.9 HRC。热处理过程中纳米级Ni3Fe和Ni3Al相析出引起的析出强化是FeCoNiAl中熵合金硬度提高的主要原因。

球磨机钢球硬度检测智能设备设计理论与方法

球磨机钢球是球磨机装备的主要研磨材料,被广泛用于矿山、发电厂、水泥厂等。钢球的主要元素包括高铬钢球、高铬钢锻、低铬钢球、低铬钢锻等。钢球的硬度是体现钢球质量的主要指标,在其应用中要求检测出钢球表面硬度、球心硬度以及1/2处硬度、3/4处硬度。多年来,世界各国检测钢球硬度的主要方式是抽检,把钢球锯开静止放在洛氏硬度仪或理氏硬度仪上检测。这种检测方式耗时耗力,破坏性强,并且不能实现全检。全球的研究者和企业进行了多年研究,希望能找到一种全检的方法,但始终没有实现。文章通过在实际项目中的实践与近3年的研究,最终找到钢球全检的理论与方法。文章设计了一套智能化设备,结合涡流技术实现了至今为止全球科学家和企业无法解决的问题。这套装备的成功面市,将实现全球研磨机钢球全检的零突破,解决多年未决的一大难题。

石化工程建设中Q355钢材现场判别方法的研究

在石油化工工程建设中,Q355级低合金高强度结构钢与Q235碳素结构钢错用、混用,会大幅降低建构筑物的主体结构承载力,严重危及工程本质安全。分析了两种钢材的Mn含量、硬度和抗拉强度等参数,提供了一种简易判别Q235和Q355钢材的方法,为现场钢结构材质判别提供了简易、可操作的依据。

金属材料常用硬度检测方法

介绍洛氏、布氏、维氏、肖氏和里氏硬度的检测原理、表示方法、检测标准和应用范围,对比不同硬度的优缺点,总结三种硬度之间的换算方式:查表法、经验公式及回归分析法。

气浮技术在标准洛氏硬度计智能化改造中的应用

为解决HRBS-150标准洛氏硬度计机械结构存在的问题,本文提出基于气浮技术的设备智能化改造方案,对设备主轴与导向轴承、电气控制系统、位移测量系统、专用测试软件等进行设计改造。结果表明:改造后的标准洛氏硬度计运行稳定可靠,测量结果重复性较好,可满足不同标尺的洛氏硬度块计量检校要求,并实现洛氏硬度块的全自动测量。

基于柱平面压入的洛氏硬度预测模型

在役结构材料的拉伸力学性能可通过压入试验获得,但针对材料硬度的压入试验获取方法仍需进一步发展。基于柱平面压入试验方法和锥压入载荷-位移模型,建立柱平面压入的材料洛氏硬度预测模型,并针对8种延性金属材料完成洛氏硬度模型预测值与传统测试结果之间的比对。结果表明,由柱平面压入洛氏硬度预测模型得到的结果与传统洛氏硬度测试结果吻合良好,两者之间的误差均在10%以内,新模型提高柱平面压入对材料性能指标的预测能力。

全自动布氏、洛氏、维氏硬度计设计

设计了一种多功能全自动布洛维硬度计,可以测量布氏、洛氏和维氏的硬度值。硬件设计采用ARM+高精度AD+组态屏的解决方案,系统软件主要包括电动机控制、传感器数据采集、GUI和与外部通信四部分。实验结果表明,设计的硬度计在布氏、洛氏以及维氏3种硬度试验中,全量程测量误差满足国家标准规定;试验力误差在±1%以内,符合制定的设计要求。设计的硬度计可在硬度测量的全过程均采取自动化操作,实现一键打压、读数、复位,达到高精度的控制与数据处理。其结构设计合理,运行稳定,操作简单,该设计已成功应用于某些工业现场,具有一定的推广应用价值。

面向航空铝材力学性能试验的平面压入方法

在役结构材料力学性能微损测试是结构完整性评价的重要内容,旨在获取航空铝材基本力学性能的毫微级平面压入试验方法尚需进一步发展。基于平面压入试验获取航空铝材的单轴拉伸力学性能,并建立获取材料洛氏硬度HRB的平面压入试验方法。针对5种航空铝材进行平面压入试验、单轴拉伸试验和洛氏硬度测试,对比结果表明:由平面压入试验预测得到的材料单轴拉伸力学性能及洛氏硬度与单轴拉伸试验及洛氏硬度测试结果密切吻合,单轴拉伸力学性能误差均在6%以内,洛氏硬度误差在7%以内;表明平面压入试验方法可通过单次单调加-卸载试验实现航空服役构件材料力学性能的微损获取。

基于响应面法的矿用高铬磨球热处理参数优化设计

为实现矿用磨球强韧性的进一步提升,本文采用Box-Behnken设计-响应面法(BBD-RSM),选择奥氏体化温度、奥氏体化保温时间、回火温度、回火保温时间为自变量影响因子,磨球的洛氏硬度和冲击韧性作为响应目标值,构建了多项式回归方程模型,同时利用OM、SEM、XRD等分析手段,研究了不同热处理条件下磨球的显微组织形貌及物相特征。结果表明,热处理参数对磨球洛氏硬度的显著性影响排序为回火温度>奥氏体化温度>奥氏体化保温时间>回火保温时间,对磨球冲击韧性的显著性影响排序为回火温度>回火保温时间>奥氏体化温度>奥氏体化保温时间。通过优化获得最佳热处理参数为奥氏体化温度885℃,奥氏体化保温时间4.8 h,回火温度400℃,回火保温时间3.5 h,其洛氏硬度为59.84HRC,冲击韧性为6.16 J,验证实验相对误差<5%,证实了响应面法优化磨球热处理参数的精确性和科学性。奥氏体中的合金元素含量,碳化物尺寸、形态和分布情况,残余奥氏体的转变行为及占比的共同作用,是磨球的洛氏硬度和冲击功呈现规律性变化的主要原因。

热处理工艺参数对矿用磨球力学性能的影响研究

为实现矿用磨球强韧性的进一步提升,本文研究了不同热处理条件下磨球的力学性能、显微组织形貌及物相特征。结果表明,不同热处理条件下磨球的显微组织均由马氏体、碳化物和残余奥氏体组成。基体的组织特征、碳化物的形态和分布、残余奥氏体的占比共同影响磨球性能:随着奥氏体化温度的提高,磨球硬度先升高后降低,冲击韧性连续下降;随着奥氏体保温时间的延长,磨球的硬度和冲击韧性均先升高后降低;随着回火温度的提高,磨球硬度连续下降,冲击韧性波动性上升;随着回火保温时间的延长,磨球硬度变化不大,冲击韧性呈下降趋势。对于实验磨球,较佳的热处理参数为:950℃保温3 h,快速入油淬火后300℃保温3 h进行回火,所得磨球洛氏硬度62.58 HRC,冲击功4.92 J,相比产品磨球可分别提高5.2%和51.9%。

不同总试验力保持时间对铝合金洛氏硬度测试结果的影响

在总试验力保持时间分别为2,3,5,6,9 s时,对几种牌号的铝合金材料进行洛氏硬度测试,统计分析了试验数据。结果表明:在不同总试验力保持时间条件下,铝合金材料的洛氏硬度为0.3~1.0 HRB,基本呈下降趋势。结果可为生产现场铝合金状态检查时的数据处理提供可靠依据。

调心滚子轴承内外圈剥离失效分析

针对调心滚子轴承外圈一列载荷区发生剥离、内圈一列沿圆周方向均发生剥离的现象,采用化学成分分析、金相组织检验及洛氏硬度检验等技术,对调心滚子轴承外圈和内圈剥离原因进行了分析。结果表明:调心滚子轴承内圈剥离位置有多处网状碳化物超标,该网状碳化物严重破坏了金属基体的连续性,并增加了基体脆性。内圈在该位置易产生剥离,当内圈剥离后剥离物进入滚道,导致外圈在载荷区发生剥离。

圆柱滚子轴承内圈剥离失效分析

针对某圆柱滚子轴承内圈载荷区发生剥离的现象,采用化学成分分析、金相组织检验及洛氏硬度检验等技术,对内圈剥离原因进行了分析。结果表明:内圈的屈氏体严重超标,其硬度也远低于标准要求,因此在内圈载荷区首先发生剥离。得出结论是产品加工过程中应严格执行热处理工艺,避免产生不合格组织。

便携式洛氏硬度计检定装置研究

针对现有洛氏硬度计检定装置的一些不足,设计了一套用于检定和校准洛氏硬度计的便携式装置。该装置体积小,重量轻,便于携带和操作,集成了力传感器、位移传感器和计时器,可实现对洛氏硬度计的加载载荷及其保持时间、测深装置及硬度示值进行同步校准。本文还测试了该装置的计量特性,并对用该装置校准洛氏硬度计的结果进行了验证。试验结果表明,该装置具有较高的精度和稳定性,能够满足洛氏硬度计的校准需求。