渗碳热处理后18CrNiMo7–6合金钢表面变质层J–C损伤失效参数研究

合金钢在经过渗碳热处理后会在表面形成变质层。在表面变质层内,材料的力学性能沿深度方向发生变化。针对渗碳热处理后的18CrNiMo7-6合金钢的表面变质层,提出了确定Johnson-Cook损伤参数分层测试方法。通过对材料变质层进行分层线切割,得到不同变质层深度下的薄板试样;为获得不同应力三轴度下的拉伸结果,预制了不同断裂方向的拉伸剪切试样,通过试验与仿真相结合的方法,确定了考虑应变累积效应的应力三轴度并测定了材料失效应变与应力三轴度的关系;采用宽脉冲拉伸系统测定了拉伸试样的失效应变与应变率的关系。研究结果表明,同一层材料的失效应变随应力三轴度的增大而减小,在同一应力三轴度水平下,失效应变随层深增大而增大;不同层深处的试样均具有明显的应变率弱化效应,且在同一应变率水平下,失效应变随层深增大而增大;基于测量参数的拉伸过程数值仿真与试验数据的对比验证了所测定参数的准确性。

表面变质层非等双轴残余应力的X射线/剥层测试与有限元矩阵修正

采用有限元模拟了剥层后渗碳+热处理+喷丸强化处理后18CrNiMo7-6合金钢表面变质层的残余应力,经试验验证后对其进行了有限元矩阵修正,研究了喷丸强化前后x和y方向残余应力分布,最后进行了有限元矩阵修正法的试验应用。结果表明:局部剥层后残余应力模拟值和测试值相对误差小于10%,证明模型准确;根据残余应力方向选择适用的修正矩阵后,平面非等双轴残余应力有限元矩阵修正值与初始值之间较接近;试验可得未喷丸试样表面变质层内存在近似等双轴残余应力,残余应力修正值与测试值相差不大,喷丸试样x和y方向残余应力间相差显著,表面变质层内存在非等双轴残余应力,残余应力修正值均小于测试值。

陶瓷磨削表面变质层的产生机理

研究了陶瓷磨削表面变质层的产生机理。经扫描电镜观察发现了磨削表面非晶层的粘性行为和匀质化过程。采用物相分析和X射线衍射谱线分析证实了变质层中微晶的存在，通过能谱分析确定了非晶层的化学成分，在对玻璃相结构分析的基础上研究证实了A12O3陶瓷表面变质层是由碎(微)晶和玻璃态化合物组成的塑性层，并解释了表面晶粒的碎化机理。

二维超声磨削微纳米复相陶瓷表面变质层特性研究

利用二维超声振动磨削,对微纳米复相陶瓷磨削表面变质层的结构、晶粒度和晶格畸变等进行研究。在一定的磨削条件下,微纳米复相陶瓷二维超声振动磨削表层是以晶粒碎化的材料粉末化以及少量的材料压碎和晶粒脱落等方式为主的塑性变质层,亚表层是以晶格畸变、晶界滑移为主的塑性变形层,材料脆性碎裂去除方式极少,以塑性变形去除机理为主。为此提出了微纳米复相陶瓷二维超声振动磨削表面变质层结构模型。通过TEM,SEM观察发现:纳米材料微观变形机理为内晶型结构增强相的晶粒内位错,基体晶粒的晶界滑移、晶间第二相的变形为其变形协调机制。由于纳米粒子分散在晶界间,阻碍了裂纹的扩展,使得材料表现为穿晶断裂行为,从而获得良好的加工表面。

大型铁路轴承表面变质层研究

应用显微硬度、光学显微镜、X射线衍射、SEM及 AES等,分析与研究了大型铁路轴承(197 726)表面变质层的成分、组织与残余应力,发现变质层中硬度的变化与磨削热产生的相变及表层碳量下降有关,表面存在很大残余压应力,但分布不均匀。

用SACP技术研究ELID磨削后的单晶硅片表面变质层

用ＳＡＣＰ技术研究ＥＬＩＤ磨削后的单晶硅片表面变质层＊刘世民１，２于栋利２田永君２何巨龙２李东春２陈世镇２（１．秦皇岛玻璃研究设计院，秦皇岛０６６００４）（２．燕山大学，秦皇岛０６６００４）单晶硅片的表面质量是制约制造超大规模集成电路成品率的主要因素...

润滑滑动摩擦表面变质层特性的研究

滑动摩擦表面形成变质层是工程应用中的一种常见现象，但对其成因、结构特征和摩擦学性能等（特别是在润滑条件下）的研究至今却还很少。因此，在３２号机械油润滑下，利用销－环式磨损试验机，对含碳量为０．７５％（ｗｔ）的７０Ｓｉ２ＭｎＣｒ钢与偶件５２１００钢环对磨后的表面变质层进行了系统研究。结果表明，无论试样基体是马氏体组织还是奥氏体＋贝氏体混合组织，摩擦表层的形貌、相组成和成分等都有质的变化，明显发生了αγ相变，形成稳定的摩擦奥氏体量最高达到６２．６％。变质层由表亚层、次亚层和严重碎化变形层所组成，其中具有不同特征的两个亚层组成“白层”结构，是超细晶粒的摩擦奥氏体和摩擦马氏体的混合组织。摩擦磨损过程中，摩擦表面变形越大，温升越高和稳定氧化膜的形成时间越长，“白层”越厚。“白层”组织为高密度位错网络和胞状结构，而且变质层中的碳大量向表亚层扩散偏聚，故其硬度高，抗回火稳定性好，抗粘着磨损性能优异。研究结果对延长机械零部件的使用寿命具有重要的指导意义。

高强度钢Cr12MoV硬态切削已加工表面变质层形成机理

在高强度钢的精加工中,硬态切削已经逐步成为了部分代替磨削的先进新兴工艺.已加工表面质量直接影响精加工后工件的使用性能,在诸多已加工表面质量评价指标中变质层尤为重要.以聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具硬态切削高强度模具钢Cr12MoV过程中表面变质层生成情况为研究对象,在变质层的各项指标中重点关注表面显微硬度、白层厚度及其连续性和变质层的厚度,分析了切削速度、进给量、切削深度和刀具磨损等因素对已加工表面变质层生成的影响,研究结果为控制变质层生成及合理选择切削加工参数提供,理论依据.

表面变质层硬度的压痕表征方法

为了解决关键构件经表层改性后产生的表面变质层硬度参数难以测量的问题,提出了一种表面变质层硬度的压痕表征方法。根据硬度与深度的关系,使用连续压痕加载表征表面变质层硬度。只要压入深度超过表面变质层深度就能提取整个表面变质层的硬度信息。通过ANSYS有限元仿真建立表面变质层-基体梯度模型,施加连续压痕,验证发现,表征出的硬度和真实硬度很接近。对18CrNiMo7-6合金钢进行渗碳热处理,并用该方法表征了热处理后的18CrNiMo7-6合金钢的表面变质层硬度。将测量结果与沿表面变质层侧面表征的显微硬度结果进行比较,发现2种方法得到的表面变质层硬度最大误差不超过6%。该方法能用来表征材料表面变质层的真实硬度场,具有一定的工程应用价值。

利用ANSYS的模具线切割加工表面变质层分析

分析了线切割(WEDM)加工表面变质层的影响因素,根据DK7732机床在模具加工中的应用,用有限元软件AN-SYS对线切割加工过程进行温度分布计算,在采用与真实加工相类似的边界条件下,模拟电参数(脉冲宽度)的变化对线切割加工工件表面变质层的影响,得出在实验条件下,按DK7732机床各档脉冲宽度加工时变质层的分布数据,以及其高温层和低温层区域相对较宽、中温区域很窄的结论,有利于后续的工艺探究。同时提出了减少变质层的相应措施。

DK7732机床加工齿轮表面变质层分析

分析了线切割加工表面变质层的影响因素,在采用和真实加工相类似的边界条件下,用有限元软件ANSYS对线切割加工过程进行温度分布计算,模拟电参数(脉冲宽度)的变化对线切割加工齿轮工件表面变质层的影响,得出在实验条件下,按DK7732机床各档脉冲宽度加工齿轮时变质层的分布数据,以利于后续的工艺探究。同时提出了减少变质层的相应措施。

H13钢硬态铣削表面变质层研究

硬态切削中表面变质层对工件的物理力学性能和服役性能有重要影响。针对表面变质层厚度与晶粒细化程度问题,进行了H13钢硬态铣削正交试验,分析了变质层厚度与加工表面层微观组织演变的关系;建立了表面变质层厚度S关于切削速度v、径向切削深度ae、每齿进给量fz的预测模型。结果表明:变质层厚度越大,加工表面晶粒细化程度越高;白层的产生会弱化晶粒细化程度;回归模型可以较为准确地预测加工表面变质层厚度。

钛合金抛光工艺对表面变质层的影响

抛光工艺作为工件加工的最后一道工序,对工件表面质量影响很大。页轮抛光具有高速和自锐特点,能够抛光出高质量的工件表面,因此在航空航天领域应用广泛。本文从页轮抛光钛合金试验出发,研究了页轮粒度、页轮线速度和进给速度对表面变质层的影响。试验结果表明,抛光变质层内均为残余压应力状态,最大压应力层约为200μm;表面出现了加工硬化现象,最大硬化程度和深度分别为14.7%和20μm;微观组织中没有产生明显的晶粒扭曲和细化现象。

模具钢线切割加工表面变质层的后处理

介绍了Ｃｒ１２，Ｃｒ１２ＭｏＶ，ＣｒＷＭｎ等模具钢线切割变质层的组织结构、机械特性及改善变质层质量，提高模具使用寿命的后处理途径。

氮化硅陶瓷磨削温度与表面变质层的仿真与实验

为了揭示氮化硅陶瓷磨削温度分布规律以及其对表面成形的影响,首先,建立氮化硅陶瓷纳米级切削的分子动力学模型;其次,研究切削过程中切削参数对切削温度的影响,以及加工过程中切削表面变质层的形成过程;最后,对K型热电偶测温和表面能谱分析的仿真与实验结果进行对比分析。结果表明:随着金刚石磨粒切削深度和切削速度的增加,原子晶格发生变形和非晶相变过程中时释放的能量增多,从而使切削温度升高;切削高温会引起氮化硅陶瓷发生非晶相变现象,非晶态原子重新与已加工表面断裂的原子键结合形成表面变质层;分子动力学仿真模型可以用来预测氮化硅陶瓷材料实际磨削加工中磨削温度变化情况,对生产加工具有参考价值。

Ti-6Al-4V合金的激光表面变质处理

钛及其合金以其比强度、耐腐蚀和抗疲劳而为人们所称赞不已,其缺点则是抗磨损和抗擦伤能力都较低,从而限制了它们在摩擦零部件中的应用.目前,已有一些技术能够通过改变成分和显微组织来提高钛合金的表面硬度.诸如离于氮化、氮气氮化和盐浴氮化等传统的氮化技术都利用了作为氮扩散的结果而在表面层中形成TiN.TiN层的厚度是氮化温度。

基于DK7732机床加工的齿轮表面变质层研究

社会的进步,经济的发展都离不开工业制造领域的大力支持。同样,机械制造领域的不断完善,也必须有一个良好的社会平台和经济平台做为支撑。改革开放三十几年的时间里,我国社会发展和经济建设取得发展目的的同时,也繁荣了机械制造领域的发展。数控机床的广泛应用,无疑将机械制造技术推向了一个高度精确的发展方向。但是在数控机床,广泛应用的今天,还是有很多问题需要进一步完善。本文针对型号为DK7732机床加工的锯齿轮表面变质层的相关问题进行了详细阐述,为我国我来机床加工技术的发展提供了一定的参考价值。

表面变质处理90年代展望

表面变质处理在过去的20年间由于不断研究新工艺而迅速发展,在微电子工业中应用广泛,获得了良好的经济效益。表面变质处理技术就是改变现有表面的机械性能或组成,即镀敷薄膜或涂层,敷着不同材料以形成新的表面。表面变质处理通常包括表面处理。表面处理又包括机械处理,如喷丸处理(可硬化表面);热处理,如激光或电子束加热,通过固溶体中的硬化成分硬化该表面;扩散处理,如渗碳、渗氮,它可改善表面组成;化学处理,如浸蚀或氧化,通过化学反应改变表面成分;离子注入,把离子加速达高能后注入近表层,从而改变表面组成。

18CrNiMo7-6合金钢表面变质层循环特性

为了研究18CrNiMo7-6合金钢表面变质层在循环加载作用下的本构特性,对18CrNiMo7-6合金钢进行了渗碳热处理,通过化学腐蚀得到不同表面变质层厚度的圆棒试样,并分别进行单调拉伸试验和循环加载试验分析其力学性能、滞回性能、耗能能力及微观组织的区别。对不同表面变质层厚度18CrNiMo7-6合金钢在循环加载作用下的骨架曲线进行拟合,研究其与单调拉伸作用下的力学性能区别。基于Chaboche循环本构模型标定了不同表面变质层厚度试样在循环加载作用下的循环本构参数,并通过有限元软件ABAQUS进行了仿真验证。结果表明,在单调拉伸作用下,随着表面变质层厚度的增加,试样的硬度、屈服强度及抗拉强度也随之提高。在相同的应变幅值加载下,表面变质层越厚,其响应应力越大,能量耗散系数越低,材料的耗能能力越弱;Ramberg-Osgood方程能够较好地拟合不同表面变质层厚度的试样在循环加载作用下的骨架曲线;18CrNiMo7-6合金钢的主要组成成分为马氏体,随着表面变质层厚度的增加,位错密度增高;18CrNiMo7-6合金钢基体材料在循环加载作用下表现出循环硬化特征,而随着表面变质层厚度的增加,试样逐渐由没有循环软硬化现象到表现出循环软化特征;Chaboche循环本构模型对不同表面变质层厚度的18CrNiMo7-6合金钢均具有较好的适用性,能准确拟合其在循环加载作用下的力学响应。