MSSBAUER INVESTIGATION ON QUENCHED STRUCTURES OF 40CrNiMo STEEL

The martensite microstructure,amount of retained austenite and its carbon concentration in the 40CrNiMo steel quenched at various conditions have been investigated by using trans- mission Mossbauer spectroscopy at room temperature.It was shown that high-temperature quenching and thermomechanical quenching has little influence on amount of retained austenite,thus the toughening effect of quenching was attributed to bulk lath martensite and its refining.

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。

回火温度对40CrNiMo钢耐摩擦磨损及抗氧化性能的影响

通过扫描电子显微镜、洛氏硬度计、摩擦磨损试验机等系统研究了回火温度对40CrNiMo钢组织、硬度、摩擦磨损性能及抗氧化性能的影响。结果表明:随着回火温度的升高,钢中渗碳体加快析出并逐渐聚集球化,其形貌从细片状转变为粗粒状,500℃回火的钢铁素体发生再结晶;硬度与耐磨性呈下降趋势。不同温度回火的试样在800℃的抗氧化评级为GB/T 13303—1991中的4级“弱抗氧化性”,表明回火40CrNiMo钢适用于温度较低的服役环境。

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。

无涂层激光冲击强化对40CrNiMo结构钢摩擦磨损性能的影响

目的 采用无涂层激光冲击强化技术诱导残余压应力和细化晶粒,提高40CrNiMo结构钢的显微硬度及耐磨性。方法 采用高功率激光束对40CrNiMo结构钢表面进行激光冲击强化处理,通过显微组织观察、XRD检测、显微硬度测试、残余应力测试、摩擦磨损实验及磨损形貌观察,对比分析未处理试样、有涂层激光冲击强化处理试样和无涂层激光冲击强化处理试样的显微组织、显微硬度、残余应力和摩擦磨损性能。结果 在有/无铝箔涂层、去离子水约束层作用下分别对40CrNiMo结构钢试样进行有涂层/无涂层激光冲击强化处理,诱导产生残余压应力和晶粒细化,试样表面显微硬度分别提高至313.5HV和336.9HV,提高了约13.5%和21.9%,表面最大残余压应力达到-405.3 MPa和-326.6 MPa;有涂层激光冲击强化处理试样的摩擦因数较稳定,降低了约14.1%,而无涂层激光冲击强化处理试样的摩擦因数出现较大波动,在摩擦磨损前期,摩擦因数降低了22.9%;在摩擦磨损中后期,摩擦因数降低了7.9%。未处理试样的磨损量为13 mg,有涂层激光冲击强化处理试样和无涂层激光冲击强化处理试样的磨损量分别为6mg和8mg,减少了约53.8%和38.5%。结论 与有涂层激光冲击强化相比,无涂层激光冲击强化对40CrNiMo结构钢耐磨性能的强化效果较差。由于无涂层激光冲击强化无需涂覆涂层就能够进行激光冲击强化处理,因此可以有效提高加工效率、节省涂层成本,同时在一定程度上也提高了40CrNiMo结构钢的显微硬度和耐磨性。

40CrNiMo钢拉杆螺纹断裂失效分析

针对直径为135 mm的40CrNiMo钢拉杆螺纹疲劳拉伸断裂现象,对拉杆螺纹断裂带不同位置取样分析断裂原因,提出预防措施。结果表明,拉杆螺纹的化学成分、力学性能、硬度和金相组织均符合技术要求;从断裂带位置发现拉杆螺纹根部处有老裂纹,螺纹根部低周疲劳循环应力幅高,导致局部高应变产生疲劳断裂,并且现场安装拉杆存在偏角过大,导致产生的弯曲正应力接近拉杆的屈服强度,从而使拉杆产生断裂。

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。

热变形参数对40CrNiMo钢组织的影响

利用Gleeble1500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。分析了40CrNiMo钢在变形温度为950、760℃,变形速率为0.5～30s-1,变形量为0.05～0.4,热变形后的奥氏体组织特征。结果表明,在950℃时,奥氏体组织能发生动态再结晶,最终奥氏体晶粒形状取决于变形速率和变形量;40CrNiMo钢在760℃时奥氏体组织发生动态回复,最终奥氏体晶粒呈扁平的"薄饼"状,奥氏体晶粒的变形程度取决于变形量的大小。

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。

铸态40CrNiMo合金钢Johnson-Cook本构模型及对比分析

以铸锻联合成形工艺为研究背景,采用金属模真空铸造方式获得了铸态40CrNiMo合金钢,利用Gleeble-3800热模拟试验机对其进行等温压缩实验,变形温度800~1100℃、应变速率0.001~10 s^(-1)。根据实验数据绘制铸态40CrNiMo合金钢的真实应力-应变曲线,发现在低变形温度或高应变速率变形条件下,真实应力-应变曲线呈典型的动态回复型,随着成形温度的升高或应变速率的降低,真实应力-应变曲线逐渐向动态再结晶型转变。构建了铸态40CrNiMo合金钢的Johnson-Cook本构模型,对应变速率敏感参数进行了修正,发现该模型在低变形温度、高应变速率的适用性较好。在适用条件下构建了铸态40CrNiMo合金钢的Johnson-Cook本构模型,并与Arrhenius本构模型进行对比分析。结果表明,整体上Johnson-Cook本构模型的预测精度高于Arrhenius本构模型的,但在变形温度900℃、应变速率10 s^(-1)的条件下,Arrhenius本构模型的预测精度略高于Johnson-Cook本构模型的。

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。

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。

机床传动主轴用40CrNiMo合金钢的热处理工艺研究

研究了等温正火热处理对40Cr Ni Mo主轴用合金钢组织和性能的影响,并研究了不同渗碳热处理工艺参数对显微组织和性能的影响。通过对钢件进行冲击、拉伸、台架试验等性能分析,并确定40Cr Ni Mo主轴用合金钢最佳的渗碳热处理工艺参数。

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%。