20Cr2Ni3钢顶头表面氧化膜断裂行为的数值研究

基于试验数据,利用扩展有限元方法(extended finite element method,XFEM)和内聚力模型(cohesive zone model,CZM),对20Cr2Ni3钢顶头表面氧化膜的断裂行为进行了数值分析,研究了氧化膜受力方向和孔洞对裂纹生长行为的影响。结果表明:氧化膜受力方向影响裂纹扩展路径,外层氧化膜裂纹尖端的J积分和应力强度因子K_I随着θ角(受力方向与氧化膜的夹角)的增大而减小,当θ角增大到90°时裂纹停止生长;外层氧化膜上孔洞使得裂纹尖端的J积分和应力强度因子K_I减小。同时,孔洞的存在使得外力传递到内层氧化膜时产生应力集中和偏移,导致内层裂纹受力不均,减小了受力方向对内层裂纹生长的影响。

20Cr13不锈钢高温微动摩擦磨损特性研究

高温是汽轮机不锈钢叶片服役面临的最基本挑战之一.本文中开展了环境温度对典型微动位移下20Cr13不锈钢微动摩擦磨损特性的影响研究,分析了不同温度影响下的摩擦系数时变特性,探讨了不同温度影响下的微动运行工况、磨损形貌特征、磨屑运动行为和主要损伤机制.结果表明:温度上升并未改变小位移工况下的界面微动运行状态,但磨斑边缘出现明显的磨粒磨损和材料剥落特征.温度大于100℃促使中等位移工况的微动磨损由混合态转变为完全滑移态,且摩擦系数与材料磨损先上升后下降.高温诱使微动滑移区界面松散磨屑形成特殊的“釉质层”,虽有效缓解不锈钢材料磨损,但其对摩擦副上试样的磨粒磨损与黏着磨损问题不容忽视.

过温淬火+低温回火20Cr13锻造剥皮齿的热处理工艺研究

以20Cr13不锈钢锻造的剥皮齿为研究对象,对比传统热处理工艺,提出了一种过温淬火和低温回火的热处理工艺方法。结果表明,在盐浴炉里进行热处理试验,得到的剥皮齿硬度值范围为48.0~49.5 HRC,比淬火加热到1000℃的同等条件,剥皮齿硬度值提高了5.3%。金相组织为低温回火马氏体和残余奥氏体,满足剥皮齿47~51 HRC的安全硬度值要求。后经不同设备网带炉验证,得到的剥皮齿硬度值范围为47.5~51.0 HRC,金相组织同为低温回火马氏体和残余奥氏体。经实际工作环境验证,所提出的工艺加工的剥皮齿满足安全工作的硬度要求。

20Cr13不锈钢表面激光熔覆M2涂层性能分析

采用激光熔覆技术在20Cr13基体表面制备M2涂层,利用超景深显微镜、光学显微镜、XRD以及维氏硬度仪对M2涂层的宏观形貌、微观组织、物相组成和显微硬度进行分析,利用电化学工作站测量M2涂层和20Cr13基体的Tafel曲线以及腐蚀形式。研究结果表明:涂层的主相是α-Fe和碳化物硬质相(M_(23)C_(6)和M_(7)C_(3)),与基体形成良好冶金结合。涂层的硬度均值在729.5 HV,是基体硬度均值的3.8倍。基体的自腐蚀电位最大,自腐蚀电流密度最小,涂层的耐腐蚀性比基体的差;涂层的腐蚀形式以点蚀和晶间腐蚀为主,基体以孔蚀和晶间腐蚀为主。

回火工艺对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢组织和性能的影响

利用SEM、TEM、EBSD等研究了回火工艺对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢组织和力学性能的影响。回火后,该钢贝氏体板条合并长大,板条界变得模糊。随着回火温度升高和回火时间延长,板条合并长大明显。相比于700℃×4 h回火,720℃×4 h回火和700℃×6 h回火后贝氏体板条尺寸分别增加了44.98 nm和55.93 nm。随着回火温度升高和回火时间延长,20Cr1Mo1VTiB螺栓钢中的主要碳化物为VC、TiC、M_(3)C尺寸变大,形貌从方形向球形转变;同时,该钢的抗拉强度和硬度降低,延伸率和-20℃冲击韧性有所提高。

变速器输出轴20Cr2Ni4A材料的研究及应用

为满足大扭矩变速箱的开发要求,将20Cr2Ni4A材料应用于变速器输出轴零件,采用渗碳空冷+高温回火+二次淬火工艺,有效控制了20Cr2Ni4A材料表面的残余奥氏体含量,同时使渗碳层表面析出了弥散碳化物。此外,开发了两种不同的渗碳热处理工艺,验证了其对零件表面和3/4 R处硬度及输出轴零件静扭强度的影响。结果表明,不同的渗碳热处理工艺仅对零件的有效硬化层深度有影响,而增加有效硬化层深度对零件表面及芯部硬度、静扭强度基本没有影响。

预氧化处理对20Cr2Ni4钢渗碳淬火工艺的影响

在渗碳热处理前增加预氧化工序,可以使产品的渗层更趋均匀,并适量提高渗速。本研究在不同预氧化温度和预氧化时间下对20Cr2Ni4钢进行预氧化,再进行“渗碳+直接淬火+冷处理+低温回火”热处理,检测不同工艺下所得试样的显微组织与性能,探究预氧化时间和温度对热处理试样的显微组织、硬度、渗碳层深度及耐磨性等相关性能的影响规律,从而确定最佳预氧化时间及温度。结果表明:预氧化并不会影响试样渗碳淬火后的组织,500℃预氧化60 min后热处理试样的渗碳层不均现象得到改善,其表面硬度、渗碳速度以及耐磨性亦有所提升。

20Cr2Ni4钢的渗碳工艺试验

20Cr2Ni4钢是一种高Cr、Ni渗碳合金钢,具有良好的淬透性、硬度和心部韧性。采用“渗碳+高温回火+二次加热淬火+低温回火”及“渗碳+直接淬火+冷处理+低温回火”两种工艺对20Cr2Ni4钢进行热处理,并从显微组织、渗层硬度梯度、表面及心部硬度、耐磨性与冲击性能等方面进行对比。结果表明:“渗碳+高温回火+二次加热淬火+低温回火”处理后的试样渗碳效果、表面硬度更好,“渗碳+直接淬火+冷处理+低温回火”处理后的试样则减少了淬火变形与表层氧化脱碳。

20Cr方坯表面缺陷分析与工艺优化

20Cr是一种亚包晶低碳合金钢,铸坯酸洗时发现角部存在横向裂纹缺陷,采取抛丸、磁粉探伤和扫描电镜等方式对铸坯横向角裂缺陷进行了分析,发现缺陷位置存在明显的脱碳现象,判断裂纹在结晶器高温区域产生。根据检测结果,围绕结晶器区域,对工艺方案进行了优化。试验结果表明:结晶器冷却水流量偏大、冷却偏强,水流速达到了13.7 m/s,保护渣熔点和粘度低使得液渣流入气隙时存在不均匀现象,另外铸坯角部存在深振痕,这是导致20Cr铸坯存在角部横裂纹的主要原因;经过理论计算,将结晶器冷却水流量从150 m^(3)/h降低至120 m^(3)/h,减缓结晶器内的传热速度;将保护渣熔点从1030℃提高至1180℃、粘度从0.53 Pa·s提高至0.95 Pa·s,使液态保护渣能够更均匀地流入钢坯与铜管之间的缝隙;将振幅从±5 mm下调至±3 mm、振频从155 cpm上调至190 cpm,铸坯的振痕深度大大减轻,铸坯酸洗100块以上均未发现裂纹缺陷,铸坯抛丸、磁粉探伤合格率从75%提高至99%以上。

20Cr圆钢生产过程控制及质量分析研究

主要研究20Cr圆钢的炼钢工艺及其对最终产品性能的影响。通过对炼钢过程控制的详细分析,结合20Cr圆钢的实际应用情况,旨在强化过程控制,为提高炼钢钢水质量、优化产品性能提供理论依据和实践指导。

ZG20Cr1与ZG20Cr1VRE钢的强韧性分析

通过试验证明 ,加入钒及稀土后的 ZG2 0 Cr1 VRE钢在常规力学性能、小能量多冲弯曲抗力、断裂韧性、耐磨性及使用件的应用等方面优于 ZG2 0 Cr1钢 ,并对强韧化机理进行了分析。

重载齿轮用20CrNi2Mo和20Cr2Ni4钢热处理工艺性能对比研究

通过对20CrNi2Mo钢和20Cr2Ni4钢进行渗碳表面强化处理,检测试样的变形,测试渗层的碳浓度梯度,试样的有效硬化层及表层的残余奥氏体含量。结果发现,20CrNi2Mo钢变形倾向明显小于20Cr2Ni4钢,其碳浓度梯度分布合理,硬化性能好,表层残余奥氏体含量及分布理想,热处理工艺性能优于20Cr2Ni4钢。

USSP表面纳米化Fe-20Cr合金的腐蚀性能及机制研究

利用电化学方法 ,结合XRD、EDX、SEM和EPMA等表面分析技术 ,研究了经超声喷丸表面纳米化的Fe -2 0Cr合金在 0 0 5mol/LH2 SO4 +0 5mol/LNaCl溶液中的腐蚀性能 .结果表明 ,纳米化后合金的耐蚀性能降低 .相对于粗晶合金 ,纳米材料晶粒的细化、钝性金属中Cr元素分布的均匀性降低以及超声喷丸技术在制备纳米晶过程中所带来的残余应力是纳米材料耐蚀性能降低的原因 .

20Cr1Mo1V钢CCT曲线的测定与分析

在Gleeble-3800热模拟机上测定了20CrlMolV钢以不同冷却速度连续冷却时的膨胀曲线，结合金相一硬度法获得了该钢的连续冷却转变曲线（动态CCT曲线）。根据测得的CCT曲线，分析以不同冷却速度连续转变时的组织转变；阐明冷却速度与组织的演变以及硬度变化的关系。结果表明：当冷却速度为10～25℃／s时，获得贝氏体；动态CCT曲线的测定为生产实践和新工艺的制定提供了参考。

激光3D打印80Ni20Cr合金的显微组织及力学性能

研究激光3D打印80Ni20Cr合金的层-层正交和层-层同向两种不同层激光加工路径打印的合金样件微结构和力学性能。结果表明:合金样件具有细小的等轴晶组织和柱状晶组织,柱状晶粒沿着激光加工路径生长。合金样件成分为Cr溶质溶于Ni溶剂的固溶体,打印样件密度与理论密度接近。层-层正交工艺打印合金样件的孔隙率要低于层-层同向工艺打印合金样件的,微观硬度和拉伸性能也要优于采用层-层同向工艺打印合金样件的,其抗拉强度可达410 MPa,硬度可达406 HV0.2。

亚温淬火对20Cr钢组织和性能的影响

介绍了亚温淬火对亚共析钢20Cr钢组织和性能的影响和其强韧化的机理,以及用正火或者退火代替完全淬火的可行性研究,最后找出20Cr钢最佳亚温淬火热处理工艺。结果表明,20Cr钢在820℃亚温淬火+200℃回火的热处理工艺下,其强度和韧性配合好;当铁素体形貌为针状弥散分布时,材料冲击韧度普遍较好;而正火或者退火代替完全淬火对20Cr钢亚温淬火后冲击韧度不利,不能得到弥散分布的针状铁素体。本文对与20Cr钢性能类似的钢种亚温淬火热处理工艺的制定具有一定指导作用。

机械合金化Ni-20Cr合金的循环氧化行为

结合XRD、TEM、SEM、OM等表面分析技术,研究机械合金化Ni-20Cr合金在1000℃空气中的循环氧化行为,并与熔炼合金进行比较。结果表明:200h循环氧化后,机械合金化Ni-20Cr合金表面生成Cr2O3氧化膜,且剥落轻微;而熔炼Ni-20Cr合金表面生成由NiO和NiCr2O4组成的氧化膜,且剥落严重,其单位面积失重明显大于机械合金化Ni-20Cr合金。在实验条件下,机械合金化Ni-20Cr合金较熔炼Ni-20Cr合金具有更好地抗循环氧化性能。一方面,晶粒细化促进保护性Cr2O3膜的生成;另一方面,晶粒细化使氧化膜中的热应力减小并可通过扩散蠕变来释放,使氧化膜的粘附性明显提高。

Fe-20Cr溅射纳米涂层的腐蚀电化学性能研究

利用电化学方法与表面分析技术 ,考察了平面磁控溅射Fe - 2 0Cr纳米涂层的腐蚀电化学性能及耐蚀机制 .研究表明 ,尽管溅射纳米涂层钝化膜的溶解速度高于铸态合金 ,但其钝化趋势较强 ,即使在含有 0 5mol/LNaCl的H2 SO4溶液中仍能自钝化 ,而此时铸态合金的钝化趋势非常微弱 ;纳米涂层的耐点蚀能力也远优于铸态合金 ;

20Cr2Ni4A钢表面WC增强铁基涂层耐磨性能的研究

目的制备优异的耐磨性涂层用于机械零部件表面,可有效地提高其使用寿命,减少机械设备因磨损失效而带来的各类故障。方法以20Cr2Ni4A合金钢为基体材料,利用激光熔覆技术,制备了铁基涂层和铁基/WC复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、HV-1000显微维氏硬度计,分别对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的相组成、组织形貌、显微硬度进行表征。利用HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的磨损性能进行研究,并分析其磨损机理。结果两种涂层的显微硬度与基体相比改善较大,其中铁基/WC复合涂层改善最为明显,表面平均硬度值为610HV。以直径为6 mm的GCr15对磨球为摩擦副,铁基涂层的平均摩擦因数为0.53左右,磨损量为0.1432 mm^(3),而铁基/WC复合涂层的平均摩擦因数为0.36左右,磨损量为0.059 35 mm^(3),与铁基涂层相比,20Cr2Ni4A合金钢表面结合铁基/WC复合涂层的硬度提高了17%左右,磨损量减小了58.6%,具有良好的耐磨损性能。结论铁基/WC复合涂层因其表面存在W_(2)C、WC、Fe_(3)C等物相,能够均匀分布在铁基涂层上作为耐磨骨架,显著提高了涂层的硬度和耐磨性能。

铌对20CrMnTi钢渗碳过程中晶粒粗化行为的影响

通过模拟渗碳试验,研究了Nb对齿轮钢20Cr Mn Ti晶粒粗化行为的影响。结果表明,由于析出含Nb析出相,Nb能显著提高在模拟渗碳过程中的晶粒粗化温度。晶粒粗化温度由析出相的体积分数和析出相的尺寸决定。当模拟渗碳温度较低时,时间对析出相尺寸影响不明显;当渗碳温度较高时,延长时间析出相明显粗化。因此,对于Nb含量较低的试样,1 h和6 h模拟渗碳的晶粒粗化温度接近;而对于Nb含量较高的试样6 h模拟渗碳的晶粒粗化温度比1 h的低。