40CrNiMo钢棱角位交流电场辅助粉末渗硼层的组织与性能

以Al_(2)O_(3)为填充剂和活性炭为添加剂的改性粉末为渗硼剂,采用40CrNiMo钢为基体,在75 V/100 Hz交流电场作用下于630、650、700、750和850℃进行电场增强辅助固体渗硼。采用X射线衍射仪、扫描电镜和硬度计对渗硼后的样品进行显微分析及性能测试。结果表明:交流电场对渗硼过程有明显的促进作用,即便在较低的渗硼温度(750、700和650℃)下也可以在40CrNiMo钢试样的平面及棱角区域形成单一的Fe_(2)B相渗硼层;850℃时,渗硼层的棱角部位出现了少量的FeB相。温度过高(如850℃)及过高的电场辅助渗硼电流(如700℃渗硼时的2.38 A电流),会使渗硼层表面形成疏松表层,不利于致密渗硼层的形成;750℃渗硼4 h后的渗硼层具有最高的致密性和渗层硬度,其渗层厚度和表层区域硬度分别为120μm和1700 HV0.05。

淬火冷却介质对40CrNiMo钢矿用链轮轴调质后组织与力学性能的影响

采用力学性能测试及显微组织观察等手段,研究淬火介质对40CrNiMo钢矿用链轮轴调质后组织与力学性能的影响,发现油淬后回火样品的金相组织为致密、均匀的回火索氏体,具有较高的强硬度和较好的塑韧性。研究结果可为矿用链轮轴热处理工艺设计提供理论依据,对指导实际生产具有参考价值。

4340钢与40CrNiMo钢的热处理特点

4340钢与40CrNiMo钢为相似的两种材料,但4340钢中的Ni、Mo元素含量略高于40CrNiMo钢,不同的合金元素含量使材料具有不同的临界冷却速度,两种材料的热处理性能也有明显的差别。4340钢完全退火硬度为32.0 HRC,40CrNiMo钢完全退火硬度<180 HB;4340钢正火后得到马氏体组织,正火硬度为49.0 HRC,40CrNiMo钢正火硬度为31.0 HRC;两种材料在780~870℃淬火,加热温度对淬火硬度没有影响;在相同淬、回火工艺下,4340钢的硬度略高于40CrNiMo钢。

40CrNiMo钢锻件退火后加工异常原因分析

对机加工异常的40CrNiMo钢退火态锻件进行化学成分、金相组织、显微硬度及微观组织结构等分析。结果表明:出炉温度偏高且使用无循环风机的箱式炉对堆叠放置的锻件进行退火,导致料堆内部零件出炉时实际温度过高,锻件组织中未转变的奥氏体发生空冷淬火转变成马氏体,高硬度的马氏体组织导致车加工困难。对淬透性较好的材料制备的锻件,退火出炉温度影响其组织结构及组织类型,需要严格控制退火过程中的温度、时间参数,保证出炉温度。

40CrNiMo钢亚温淬火强化机理的研究

对40CrNiMo钢进行不同工艺的热处理,并对其进行硬度、韧性及显微组织分析。结果表明,其最佳强化工艺为790℃淬火+550℃回火。

截齿40CrNiMo钢碳硼复合渗的耐磨性研究

针对采煤机截齿磨损失效的问题,对采煤机截齿进行碳硼复合渗的化学热处理,利用XRD、扫描电镜进行渗层分析,并与标准试样和渗碳试样耐磨性进行对比试验。研究结果表明,碳硼复合渗的40CrNiMo钢渗硼层中物相为Fe2B;扫描电镜下测得渗层的厚度为123.56μm;碳硼复合渗的40CrNiMo钢的耐磨性是标准试样的2.17倍。

表面处理对40CrNiMo钢超声疲劳寿命的影响

用超声疲劳试验技术研究40CrNiMo钢表面处理在超声振动载荷(f=20kHz,R=-1)下的疲劳寿命以及影响因素。研究结果表明,渗碳和渗氮处理能显著提高工件的超声疲劳寿命,此外具有强韧配合的微观组织超声疲劳寿命较高。研究发现,40CrNiMo钢不同类型的微观组织具有两种类型的S-N曲线,即持续下降型和阶梯下降型。扫描电镜对疲劳断口进行分析表明,超声疲劳载荷下,裂纹在试样表面或次表面缺陷处萌生,然后向里扩展。

40CrNiMo钢剪切闸板刃口断裂的原因

某油田用闸板防喷器的40CrNiMo钢剪切闸板在使用过程中发生了刃口断裂事故,为找到刃口断裂的原因,对其进行了断口形貌观察、显微组织分析、化学成分分析、力学性能测试等。结果表明:40CrNiMo钢剪切闸板刃口在较大冲击力作用下发生了脆性断裂;断裂是因钢的韧性不足、晶界间的夹杂物颗粒等导致裂纹萌生和扩展;刃口断裂的主要原因是40CrNiMo钢在调质热处理过程中的回火温度偏低或保温时间过短。

40CrNiMo钢热变形行为及本构方程

用Gleeble-3500热模拟试验机对40CrNiMo钢在750~1050℃、0.1~50s-1变形条件下,进行了单道次热压缩试验,获得了其流变应力曲线。利用考虑应变补偿的双曲正弦模型、误差验证等方法,对流变应力数据进行了分析。结果表明：40CrNiMo钢的流变应力曲线呈现加工硬化型、动态回复型、动态再结晶型等几种类型;应变量一定,流变应力随着变形温度的降低和应变速率的增大而增大;应变速率较变形温度对流变应力曲线的波动影响显著,应变速率为50s-1,各变形温度下流变应力曲线均呈现明显波动;应变补偿下变形量对40CrNiMo钢的材料常数有显著影响;热变形激活能随变形增大在207.38~331.82kJ·mol-1变化;应变补偿下本构方程的平均相对误差不大于9%,近90%的相关系数大于0.90。

40CrNiMo钢形变离子注入复合强化机理研究

对40CrNiMo钢施行形变离子注入复合强化处理工艺,通过对未处理件、形变强化处理件、离子注入件及形变与离子注入复合强化处理件的表面显微硬度、残余应力、摩擦磨损等性能的分析和比较,探讨形变离子注入的强化机理及最佳工艺参数。结果表明,经上述各种处理后,显微硬度和耐磨性均有所提高,其中形变与离子注入复合处理后的效果更为明显。分析表明,表层硬相化合物的形成及晶粒细化是材料表面耐磨性提高的主要原因,残余应力的增加提高了抗疲劳性。

40CrNiMo钢与93W4.9Ni2.1Fe钨合金的焊接性能分析

在三种不同焊接速度下,研究了40CrNiMo钢和93W4.9Ni2.1Fe钨合金激光焊接性能的差异。首先,通过对焊接件进行显微硬度测试,评价了其焊接工艺性能。然后,分析了激光焊接速度对焊缝区全貌、钢与焊缝熔合区微观形貌以及焊缝区钨颗粒的影响。结果表明:随着焊接速度的提高,由钢侧热影响区到远离热影响区的母材硬度开始急剧下降;钢侧热影响区中的母材硬度依然较高,但是熔合区和焊缝中的硬度却发生连续降低。此外,焊接速度较慢时,钢与焊缝熔合性能较好,焊缝中钨颗粒与基体的分离程度也较小。

40CrNiMo钢的热变形组织变化

利用Gleeble 1500热／力学模拟实验机，对40CrNiMo钢进行双道次热模拟单向压缩试验。变形温度分别为710℃、760℃、950℃，变形速率为0．5～30s^-1，变形量为0．05～0．4，道次间停留时间为1～100s。分析了钢热变形组织特征，结果表明钢在950℃温度变形过程中发生奥氏体动态再结晶，在760℃温度变形过程中，应变奥氏体诱发铁素体析出，而在710℃温度变形过程中，应变奥氏体加速了铁素体析出。

用正电子湮没谱研究40CrNiMo钢腐蚀疲劳氢致开裂的微观机理

用正电子湮没寿命谱和低温加热释氢研究了40CrNiMo钢在3.5%NaCl溶液中腐蚀疲劳氢致开裂的微观机理。腐蚀疲劳断裂前,位错与晶界捕获氢量随腐蚀疲劳时间而增加,氢与晶界交互作用导致预裂缝一扩展就沿晶发展,是发生第一阶段开裂的主要原因;而氢与微空洞相互作用导致了第二阶段的快速断裂。

40CrNiMo钢的热变形特征及变形抗力模型

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对40CrNiMo钢进行了单道次热压缩试验,得到了其在应变速率0.1~50s^(-1)、变形温度800~1 100℃下的应力-应变曲线,观察了变形后的显微组织并分析了热变形特征;建立了该钢的变形抗力模型并进行了试验验证。结果表明:较高的变形温度或较低的应变速率更有利于40CrNiMo钢的完全动态再结晶;变形温度为800℃时,应变速率增大使动态再结晶晶粒增多;应变速率为10s^(-1)条件下,当变形温度由800℃升至900℃时,动态再结晶晶粒增多,变形温度为1 000℃时,40CrNiMo钢发生了完全动态再结晶,变形温度为1 100℃时,动态再结晶晶粒长大;计算得到40CrNiMo钢的动态再结晶激活能为322.53kJ·mol^(-1);由周纪华-管克智模型计算得到的变形抗力与试验值的平均相对误差为4.82%,模拟精度较高。

40CrNiMo钢的稀土渗氮工艺研究

40CrNiMo钢渗氮的表面硬度常常要求达到600HV以上,需要在较低的温度下进行,耗时费电,以此来保证所要求的表面硬度,这是一个普遍存在的问题。作者在多年的生产实践中,针对这一共性问题,较为系统地考察了在常规渗氮温度下(520℃),采用稀土渗氮工艺对40CrNiMo钢进行渗氮,提高渗氮表层硬度,寻求40CrNiMo钢的渗氮新工艺。

40CrNiMo钢低温冲击性能研究

低温钻机是我厂目前的新产品，也是进入欧美市场的主导产品。由于钻机使用环境温度为-45℃，低于常规材料的脆性转变温度，钢的冷脆倾向就成为突出问题，如发生冷脆断裂将会导致严重的后果，因此API标准对其主承载件提升系统、

回火工艺对40CrNiMo钢组织与性能的影响

该文通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)组织表征结合显微硬度、拉伸性能实验,系统研究了回火工艺对40CrNiMo钢组织与性能的影响。结果表明:随回火温度升高和回火时间延长,40CrNiMo钢显微硬度、强度降低,均匀延伸率略有增高。随回火温度升高,渗碳体加快析出并逐渐聚集球化,由薄片状向粗粒状转变,而铁素体发生回复和再结晶,逐渐多边形化,使得显微组织由回火屈氏体向回火索氏体转变。450℃回火2 h条件下,40CrNiMo钢的力学性能最佳,其组织由回火屈氏体和回火索氏体构成,屈服强度、抗拉强度分别是1180 MPa和1310 MPa,均匀延伸率和总延伸率分别是4.5%和15%。

40CrNiMo钢高温低速压缩变形行为及微观组织演变

在高温低速压缩的条件下,采用Gleeble-3800型热模拟试验机对40CrNiMo钢进行了热模拟试验。研究了40CrNiMo钢在高温(850、950、1050℃)、低应变速率(0.01、0.1、1 s^(-1))条件下的变形行为及微观组织演变。分析了峰值应变(σ_(p))与温度和应变速率的关系以及流变曲线与加工硬化率关系。分析了温度、应变速率以及不同变形程度对动态再结晶晶粒的影响。结果表明:40CrNiMo钢的流变应力与温度呈负相关,与应变速率呈正相关;流变曲线表现为4种类型:加工硬化型、动态回复型、动态再结晶型以及二次加工硬化型。在变形温度为1050℃,应变速率为0.01和0.1 s^(-1)的两条曲线上出现了二次加工硬化现象,结合光学显微组织分析了高温低速变形时出现二次硬化的原因是由于再结晶形核后有充足的长大时间,形成了较稳定的等轴晶,变形抗力增加。40CrNiMo钢再结晶晶粒的大小与变形温度成正比,而与应变速率成反比。采用直线截点法测得40CrNiMo钢不同变形程度区的平均晶粒尺寸分别为35.38、59.09和74.12μm。

激光表面强化对40CrNiMo钢组织及性能的影响

为了提高常见汽车传动轴的耐磨性及力学性能,分别采用激光淬火及激光熔覆技术对40CrNiMo钢表面进行了激光强化处理。利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的微观形貌;利用显微硬度计测试了淬火试样的硬度;利用高低温摩擦磨损试验机测试了淬火试样的摩擦磨损性能;利用万能力学试验机对熔覆层的力学性能进行了评估。结果表明:40CrNiMo钢经激光淬火后,表面出现一层相变硬化区,深度约为300μm,硬度值最高可达815.6 HVH_(2N),约为基体的3.2倍;平均摩擦系数0.391,与传统淬火工艺相比下降了42.8%,磨损量1.4 mg,降低了56.3%;主要磨损机制由疲劳磨损和黏着磨损转变为磨粒磨损,耐磨性得到较大改善。40CrNiMoA钢经激光熔覆后,表面光滑平整,合金熔覆层与基体能够形成冶金结合,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为981 MPa、716 MPa、19.1%,断裂机制以韧性断裂为主,材料的强度和塑性均得到改善。

40CrNiMo钢主轴断裂原因分析

40CrNiMo钢主轴在使用过程中发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、硬度测试及显微组织分析等方法,分析了该40CrNiMo钢主轴断裂的原因。结果表明:主轴的倒角曲率半径偏小且材料中存在氮化物,使应力集中程度严重,导致裂纹源产生;粗大的晶粒降低了主轴的解理断裂强度,使疲劳扩展速率加大,最终导致主轴发生早期疲劳断裂。最后根据主轴失效原因提出了改进措施。