碳梯度

用亚微铁粒通过催化产生的空心碳纤丝可以作为生长较粗的碳纤维的基础，后者用于复合结构材料中。通用汽车公司研究室实验的一位科学家业已发现这种碳纤丝是如何生长以及它们为何具有自己的特征形式。

Ar-H_(2)O-H_(2)气氛下固态脱碳制备成分梯度中锰钢试验

为了研究Ar-H_(2)O-H_(2)气氛下含锰铁碳合金薄带在不同脱碳温度、气氛条件、薄带厚度对平均碳含量、薄带内部碳浓度梯度分布的影响,以Fe-12Mn-0.4C为研究对象,在Ar-H_(2)O-H_(2)气氛下进行脱碳试验,通过辉光放电来检测薄带内部碳元素分布。结果表明:在脱碳时间为10 min时,随着脱碳温度和P_(H_(2)O)/P_(H_(2))的升高,薄带内部碳浓度梯度增大;在脱碳时间为20和30min时,随着脱碳温度和P_(H_(2)O)/P_(H_(2))的升高,薄带内部碳浓度梯度呈先增大后减小的趋势;在不同脱碳时间下,薄带内部碳浓度梯度均随着薄带厚度的增加而降低。

离心-凝胶注模成型技术制备梯度碳纤维/HA复合材料

以经过低温氧化和提拉HA溶胶改性处理的碳纤维为增强体,采用离心-凝胶注模成型技术制备梯度碳纤维/HA复合材料。观察了碳纤维改性处理后的形貌,研究了碳纤维/HA浆料的特性,以及浆料的凝胶固化过程。分析了离心转数、碳纤维含量对梯度复合材料生坯密度梯度的影响。观察了烧结后梯度复合材料的显微组织,并测量了不同烧结温度和碳纤维分布的HA复合材料的抗弯强度和断裂韧性。研究结果表明改性处理碳纤维表面形成一层致密的、结合性能较好的膜层,烧结后可以很好地连接基体和碳纤维。在p H=9,分散剂含量为5wt%,浆料固相含量为40wt%,碳纤维含量为2wt%时,碳纤维/HA浆料具有良好的分散性和稳定性。当催化剂和引发剂含量均为0.9wt%时,起始凝胶和终止固化时间与离心成型工艺相匹配。当离心转数为1000 r/min,碳纤维含量为2wt%时,离心-凝胶注模成型所得试样具有良好的密度梯度,1100℃烧结2 h后,该复合材料的抗弯强度达到最大值101.7 MPa;断裂韧性为1.98 MPa·m1/2,分别比干压成型制备的均匀碳纤维/HA复合材料提高了29.7%和25.3%。

渗碳工艺对风电用G20Cr2Ni4A钢轴承套圈碳浓度梯度的影响

采用RQD系列大型可控气氛井式渗碳炉及液体滴注式渗碳气氛对风电用G20Cr2Ni4A钢轴承套圈进行不同渗碳工艺的处理,并采用ARL3460型直读光谱仪对不同渗碳工艺处理的G20Cr2Ni4A钢轴承套圈进行碳浓度梯度检测与分析,以期为低碳轴承钢以及其他轴承钢制定和优化渗碳工艺提供强力的理论数据支持。研究结果表明,低强扩比渗碳工艺条件下套圈碳浓度梯度趋势为表层较高,次表层碳浓度梯度下降较快,整体碳浓度较低;高强扩比渗碳工艺条件下套圈碳浓度梯度趋势整体平缓,但表面碳浓度较低;高扩散碳势渗碳工艺条件下碳浓度梯度缓慢平稳下降,整体含碳量较高,碳浓度分布趋势最为合理,达到了技术要求。通过上述三种渗碳工艺的比较后发现,高扩散碳势渗碳工艺最为理想。

聚乳酸/碳纤维复合梯度材料在FPSO碰撞中力学性能研究

采用聚乳酸(PLA)/碳纤维复合梯度材料对FPSO舷侧立管的防护结构进行优化设计,从防护结构、立管结构和舷侧结构的损伤变形、碰撞力和吸能特性等方面验证其防护效果。研究表明:4种不同PLA/碳纤维分布方式的防护结构较低碳钢防护结构的防撞能力有较大提升;PLA/碳纤维质量分数的分布方式不同,其结构强度、应力传播和吸能特性均不尽相同,其中X型PLA/碳纤维的防护结构防撞性能相对最好,具有一定的工程应用价值。

测定齿轮钢渗层碳量梯度

各类齿轮钢渗碳工艺及渗碳后材料性能的研究,都涉及到渗层碳量梯度的测量问题,过去采用化学方法测定,从制样到剥层取样都很繁琐,测定周期长。为了解决这一矛盾,我们利用直读光谱仪精度高、速度快、破坏性小和对试样要求简单等优点,直接在渗碳试样的各个磨面上分析渗层不同深度的碳含量。测定结果表明,该方法具有很大的优越性,除测定碳含量外。

SiC/C功能梯度材料的制备和评价

以粉末冶金方法制备了块体SiC／Ｃ ＦＧＭ，该材料结合了SiC的耐腐蚀、抗冲刷和石墨的高抗热冲击性能，具备良好的抗热疲劳性能，拓展了ＳiC陶瓷的应用前景．

测定螺纹联接钎杆渗碳层碳浓度梯度的光谱分层法

采用光谱分层法代替车削剥层法测定螺纹钎杆渗碳层碳浓度梯度,取得了较好的效果。

18CrNiMo7-6渗碳钢相变塑性系数对残余应力的影响

目的研究碳含量对相变塑性系数的影响,并精确仿真18CrNiMo7-6钢渗碳淬火后的残余应力分布。方法制备四种不同碳含量(0.21%、0.49%、0.65%、0.87%)的全渗透试样,分别进行不同应力水平下的膨胀试验,测得不同碳含量试样的相变塑性系数K,并输入DEFORM-HT中进行残余应力仿真,同时对f16.72 mm的圆柱试样进行渗碳淬火试验,以验证残余应力模拟的准确性。结果前三种碳含量下马氏体相变动力学参数α变化不大。基于此,提供了一种便于计算高碳含量试样不完整膨胀曲线的K值的方法,计算四种不同碳含量试样的相变塑性系数分别为7.16×10–5、5.45×10–5、5.53×10–5、6.01×10–5MPa–1。分别采用不考虑相变塑性即K=0MPa–1、取为基体值即K=7.16×10–5MPa–1和试验测得与碳含量相关的相变塑性系数进行残余应力仿真,其中采用试验测得相变塑性系数仿真结果与实测的残余应力吻合度最高,残余压应力从表面到心部呈现先增大后减小的趋势。结论经渗碳淬火后的试样表层存在碳梯度,不同碳含量下影响相变塑性系数数值的主导机制不同,导致相变塑性系数随着碳含量的增加而先降低后升高,且其对18CrNiMo7-6钢渗碳淬火后残余应力分布的影响显著。

气体渗碳CAD软件的试验验证

用 2 0CrMnTi和 2 0CrMo钢制的试样 ,根据渗碳层深度分别为 1 2mm和 1 4mm的齿轮的技术要求 ,在装备有气体渗碳动态碳势控制CAD软件的渗碳炉上分别进行了试验 ,对模拟结果进行了验证 ,证实了该软件功能强劲、控制准确。其表面碳浓度(质量分数 )偏差 <0 0 5 % ;渗层内的碳浓度梯度曲线平滑 ,呈“S”型平台分布 ;渗层深度为 1 2mm和 1 4mm时 ,渗层深度的偏差 <0 0 5mm。

测定20Cr钢渗碳层深度方法的比较

用金相法和有效硬化层深法测定 2 0 Cr钢渗碳后渗碳层深度 ,试验分析了与碳浓度梯度之间的关系。结果表明 :2 0 Cr钢渗碳后用金相法测量渗碳层深与用硬化层法测量有效硬化层深其差别很小 ,因此在热处理检验时可采用金相法测量。金相法测量的渗碳层深度自表面开始测至珠光体含量约占 50

渗碳过程中碳势变化对工件碳浓度的影响

采用剥层分析和模拟试验研究了渗碳过程中的升温、排气、强渗、扩散和降温各阶段的碳势变化对工件渗层最终碳浓度梯度的影响,结果表明,升温、排气和强渗阶段的碳势波动对工件最终表面碳浓度梯度的影响较小,而扩散阶段碳势波动的影响则较大,特别是降温阶段,碳势波动0.1%就会导致自表面至100μm处的渗层中碳浓度变化超过0.05%。

脉冲式气体渗碳技术研究和应用

对脉冲式气体渗碳技术进行了研究和应用,并对其机理进行了分析。通过将工件在炉内渗碳时的碳势设定为波段脉冲式,可增强工件表面对活性碳原子的物理和化学吸附作用,提高碳原子扩散系数和扩散速度,提高工件的渗碳速度,改善渗层的碳浓度梯度,使渗层碳浓度变得平缓,淬火后获得良好的硬度梯度和金相组织,提高产品的内在质量和使用寿命。

H2/H2O气氛下Fe-C合金气固反应脱碳机理

近年来,一种高炉铁水双辊连铸薄带+高温气固反应脱碳生产钢带的全新工艺流程被提出,该工艺可以最大限度减少夹杂物的产生。本研究以Fe-C合金气固反应脱碳机理为目的,在H 2/H 2O气氛下,研究了不同脱碳条件下薄带横截面的微观组织、薄带厚度方向上的碳浓度梯度。研究结果表明:随着脱碳反应的进行,薄带自表面至中心微观组织可分为三层,L 1层主要由铁素体组成;L 2层主要由奥氏体、渗碳体、石墨相和少量铁素体等混合构成;L 3层主要由渗碳体和石墨相组成。通过分析脱碳层(L 1+L 2)深度与脱碳时间的平方根关系,得到良好的线性关系,可用y=kt 0.5函数描述。薄带厚度方向上碳浓度梯度曲线可分为三个阶段,这与薄带的微观组织结构相对应。由碳浓度梯度曲线积分获得的数据与碳硫仪实测数据相吻合,证明了碳浓度梯度曲线的有效性。通过对脱碳层深度的研究计算得到脱碳反应的活化能为137.4 kJ·mol^-1。

20Cr2Ni4A齿轮钢稀土渗碳工艺研究

针对常规渗碳过程中存在周期长、变形大、渗层组织不理想的问题,采用稀土高浓度渗碳法对20Cr2Ni4A齿轮钢进行渗碳处理,并对其渗碳后的显微组织、硬度梯度、碳浓度梯度及变形情况等进行了研究。结果表明:与常规渗碳相比,当渗碳层深为2.0 mm±0.2 mm时,稀土渗碳可提升效率20%以上;稀土渗碳可细化组织,也可使渗层获得较为平缓的硬度梯度和碳浓度梯度分布;热后变形满足齿轮加工技术要求。稀土渗碳可用于承受复杂应力服役条件下的重载齿轮表面强化工艺。

碳氮共渗技术的研究与应用

本文对碳氮共渗技术进行了研究与应用,并对其机理进行了分析。通过将工件在炉内共渗对碳势和氮势设定,从而降低渗碳温度,增强工件表面对活性碳、氮原子的物理和化学吸附作用,提高碳原子扩散系数和扩散速度,在短时间内提高工件的渗碳速度,减轻了工件的畸变。改善渗层的碳浓度梯度,使渗层碳浓度变得平缓,淬火后获得良好的硬度梯度和金相组织,提高产品的内在质量和使用寿命。

GCr15钢制轴承气体碳氮共渗组织及性能的变化

研究了气体碳氮共渗对GCr15钢制轴承套圈组织及性能的影响。结果表明:轴承套圈表面的淬、回火硬度比常规热处理的硬度高出1.5 HRC,并且在工件表面形成了一定的碳氮共渗淬硬层;给出了碳氮共渗的组织形貌及缺陷类型。

采用分段渗碳法消除18Cr_2Ni_4WA钢网状碳化物

通过对大功率重载齿轮渗碳工艺的研究得出,采用分段渗碳新工艺,对改善渗层的碳化物状态及消除网状碳化物有很好的效果。

电解质气相离子催渗渗碳及碳氮共渗在渗碳炉中的应用

介绍了电解质气相离子催渗技术 (简称ECA催渗技术 )以及该技术在我厂可倾式滚筒和连续渗碳 (CN共渗 )网带炉上的试验过程及应用。试验表明 ,ECA催渗剂不仅提高渗碳速度 2 5 % ,节约能源 ,而且有效地细化晶粒 ,改善工件碳浓度梯度 ,使产品质量得到明显提高 。

汽车拨叉热处理工艺研究

采用正交试验法，确定的汽车拨叉零件热处理工艺参数组合，满足使用要求；分析了该工艺形成的拨叉表层碳浓度情况和碳浓度梯度分布，获得浅层碳氮共渗碳浓度梯度分布对性能的影响，采用在升温阶段手动通入适量氨气的工艺调整方法，可以缩短均温时间，保证表面硬度达到技术要求，探索了合适氨气流量确保表层不出现过量残余奥氏体和黑色组织的机理，选用MT25656分级淬火油，可以满足零件变形要求。