Study on Surface Optimization by Ion Beams

Preliminary tribo-mechanical properties of IBED filmsof GCr15 bearing steels have been studied in this paperalong with the comparison between IBED films and PVDfilms as well as non-implanted surface in wear resis-tance,micro-hardness,friction and surface morpholo-gy.Experiments gave a consistent picture and statedclearly that TIN films can really improve the tribo-me-chanical properties of materials and have practical usesin a certain sense.However,further theoretical and ex-perimental studies must be performed in respect thatthere are some defects on IBED films.

磁力研磨18CrNiMo7-6渗碳淬火钢外圆面的工艺参数优化

对提高磁力研磨18CrNiMo7-6渗碳淬火钢外圆面表面质量的工艺参数进行研究。采用混合正交试验的方法建立混合正交试验表;以磁力研磨加工后的三维表面粗糙度值Sa为主要考察指标,通过极差分析和方差分析分别对混合正交试验的结果进行分析;NPFLEX三维表面测量系统观测工件的三维表面形貌。由混合正交试验结果得出,当碳化硅粒度号为400#、碳化硅质量百分比30%、铁粉粒度号120#、磁场强度0.6T、加工间隙2 mm、工件周向线速度0.2m/s时工件的表面粗糙度达到最小值0.033μm。影响磁力研磨加工18CrNiMo7-6渗碳淬火钢外圆面的三维表面粗糙度的工艺参数的主次顺序及较优组合为:铁粉粒度号120#、加工间隙1 mm、碳化硅粒度号800#、磁场强度0.6T、工件周向线速度0.2m/s、碳化硅质量百分比35%。

钛合金-不锈钢作动部件耐磨性能提升研究

为提升钛合金耐磨性能以满足新一代航空作动系统部件的服役需求,对TC6钛合金试块分别进行无氢渗碳和微弧氧化强化处理,研究钛合金试块–不锈钢试环摩擦副的摩擦磨损性能。结果表明,在载荷及摩擦时间相同的条件下,未经处理的钛合金试块与不锈钢试环发生了严重的黏着摩擦,摩擦系数为0.82,磨损率达到1.34×10^(-4)mm^(3)/(N·m);无氢渗碳处理的钛合金试块与不锈钢试环发生滑动摩擦,摩擦系数约为0.30,磨损率为1.56×10^(-7)mm3/(N·m);微弧氧化处理钛合金试块与不锈钢试环首先发生磨粒摩擦,随后膜层失效发生黏着摩擦,摩擦系数约为0.58,磨损率为5.86×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。综上知,TC6钛合金表面硬度低,耐磨性差,经无氢渗碳处理后形成的强化层耐磨性良好,优于微弧氧化强化层。

渗碳与喷丸复合处理对18Cr2Ni4WA钢表面完整性及疲劳性能的影响

为提高18Cr2Ni4WA钢齿轮的服役性能,研究了渗碳与喷丸强化复合处理对18Cr2Ni4WA钢表面完整性及常规疲劳和接触疲劳性能的影响规律。利用X射线应力仪、粗糙度仪、扫描电子显微镜、显微硬度计等测试和分析了表面组织结构、残余应力场、表面粗糙度、表面形态特征及表面加工硬化作用。结果表明:合理的喷丸强化工艺与渗碳复合处理能够显著提高18Cr2Ni4WA齿轮钢的旋弯弯曲疲劳性能和接触疲劳性能,但并不是喷丸强度越高,疲劳性能越好,而是存在较佳的喷丸强化参数,此条件下可获得良好的表面完整性,因而常规机械疲劳抗力和接触疲劳抗力均可协调提高。过高强度的喷丸处理会破坏渗碳钢的表面完整性,不利于疲劳性能。此外,复合改性对常规疲劳行为和接触疲劳行为的影响规律有所不同,此归于二者失效机制及控制因素的差异。

40CrNiMo钢颗粒模热处理工艺研究

本文通过对4cCrNiMo钢表面微渗碳淬火加底温回火处理新工艺的研究,认为对提高颗粒模寿命,取代进口.有着实际应用价值。

渗碳辅助磨削强化表面创成机制研究

目的探究渗碳辅助磨削表面材料动态强化去除机制。方法以20CrMnTi为研究对象,首先进行渗碳辅助磨削的探索性试验,分析磨削微渗碳的可行性。其次,基于磨粒与工件材料间的相互作用,提出一种动态表面创成模型,分析增碳表面的渗碳效果。最后,结合磨削渗碳强化试验验证增碳表面性形协同提升效果。结果磨削接触区的微渗碳效应增大了表面的碳含量,使得表面在冷却阶段更易析出强化相。该方法可有效提高加工表面的硬度(最大提升了60%)。微渗碳效应使得表面材料硬化,同时抑制了脊状突起的形成,使切屑更易形成,从而提高表面精度(粗糙度Ra降低了0.3μm)。结论针对低碳钢表面的高性能制备,提出了一种新的渗碳辅助磨削强化方法,该方法可实现表面材料的微渗碳。在强参数磨削热作用下表面材料会发生奥氏体–马氏体转变,显著提高了硬度。同时,微渗碳作用可削弱表面材料的塑性及犁削作用,提高表面加工质量。

Metallurgical concepts for optimized processing and properties of carburizing steel

Carburized steel grades are widely used in applications where high surface near hardness is required in combination with good core toughness as well as high strength and fatigue resistance. The process of carburizing lower to medium carbon containing steel can generally provide this combination of properties and has been prac- ticed for several decades. Such steel is essential in the vehicle power-train, machines and power generation equipment. However, the increasing performance demands by such applications as well as economical considerations forced steel producers to develop better alloys and fabri- cators to design more efficient manufacturing processes. The present paper describes recent concepts for alloy design optimization of carburizing steel and demonstrates the forthcoming beneficial consequences with regard to manufacturing processes and final properties.

5Cr5MoWSi钢表面改性及其摩擦学性能研究

采用不同的固体渗碳热处理工艺对5Cr5MoWSi钢进行表面改性处理,利用维氏显微硬度计测量试样表面硬度,结合压痕形貌分析优选具有较好综合性能的实验方案,进而通过不同载荷下的往复式干摩擦磨损试验,对比处理前后试样的耐磨性能,并结合SEM和XRD等对试样磨损前后表面形貌、物相及摩擦磨损机理变化进行了系统研究。研究结果表明:经P2号实验方案(预热升温1.5h至650℃,保温透烧0.5h,渗碳升温1.5h至1010℃保温渗碳0.5h,空冷至常温)渗碳热处理后的5Cr5MoWSi钢硬度达到862HV10kgf,较热处理前试样表面硬度提高了46%;进一步分析发现该材料磨损机理主要表现为黏着磨损和磨粒磨损;不同载荷下的平均摩擦系数和磨损率相比较于热处理前试样相关性能分别下降约7.8%和约85.7%,说明该热处理工艺不仅能够显著提高5Cr5MoWSi钢表面硬度,而且进一步增强材料耐磨擦磨损性能,材料使用寿命有较大提高。

硬齿面齿轮强度的研究

为了提高船用减速器齿轮的寿命和可靠性,探讨新型渗碳淬火材料20CrMnTi钢在船舶上广泛应用的可能性,本文就渗碳淬火齿轮的承载能力和制约其承载能力的因素进行了理论的和实验的研究。揭示了表面硬化齿轮常见失效形式;齿面疲劳剥落、塑性变形和磨损的机理;给出了硬齿面齿轮产生上述现象令人信服的解释,为20CrMnTi钢在船舶上的应用提供了可靠的依据。

18CrNiMo7-6和20CrNi2Mo钢高温渗碳工艺的研究与应用

对18CrNiMo7-6和20CrNi2Mo钢进行980℃高温渗碳工艺研究,并对其显微组织、显微硬度、表面碳浓度、奥氏体晶粒度等重要工艺指标进行分析。结果表明,为使18CrNiMo7-6和20CrNi2Mo钢渗层获得弥散分布状碳化物、较高的显微硬度、较高的晶粒度等级,通过工艺优化获得最佳工艺为:提高渗碳温度至980℃,冷却方式采用先气冷后二次加热再进行淬火。