单颗磨粒磨削AISI 1045钢的磨削力实验研究

采用回转直径为400 mm的单颗PCBN磨粒对AISI 1045钢进行磨削实验。使用Kistler 9119AA2型三维测力仪实时测量磨削力,借助扫描电子显微镜(SEM)观察工件表面质量和磨削形态。研究了磨削工艺参数对磨削力的影响规律,并就磨削速度对表面质量的影响进行了分析。结果表明:磨削工艺参数对磨削力有显著的影响,磨削力随磨削线速度增大而减小,随磨削深度增大而增大,随磨粒前角增大而减小;磨削线速度越大,工件表面质量越好,毛刺越少;负前角单颗磨粒磨屑形态主要有卷曲形和螺旋形两种。

采用大变形本构模型预测热轧AISI316不锈钢厚板的轧制力

采用热扭转实验数据,建立了一个AISI316钢大变形本构模型。根据建立的本构模型,采用三维有限元法模拟计算了AISI316钢热轧过程,并对计算的轧制力与实测的轧制力进行了分析。结果表明,在压下率30%~50%之间,计算值比实测值低约7%,在压下率为65%时,计算值比实测值低约12%,在工业应用范围内,采用确定的AISI316钢大应变本构模型计算的轧制力具有较高的预测精度。

环境温度对AISI 4130钢TIG堆焊Inconel 625合金温度场及应力场的影响

环境温度对非熔化极气体保护焊(TIG)堆焊过程中堆焊层的温度场与应力场有着重要影响。为了探明AISI 4130钢TIG堆焊Inconel 625合金过程中缺陷的产生原因,采用ABAQUS有限元分析软件,对不同热输入量和不同环境温度条件下TIG堆焊Inconel 625合金的温度场和应力场分布规律进行研究。结果表明,当堆焊工艺参数相同时,在较低的环境温度下(0℃)焊缝残余应力高,分布不均匀,焊接变形大,容易产生焊接缺陷。通过适当降低焊接电流及焊接速度,在保证热输入量的条件下,可降低焊接峰值温度、残余应力及应变,从而减少裂纹、孔洞等焊接缺陷的产生,提高焊接质量。

激光冲击强化前处理对AISI9310齿轮钢低温渗碳的影响

AISI9310钢是一种高强度渗碳齿轮钢,具有较好的韧性。服役过程中,齿面极易发生磨损和接触疲劳失效损伤。为有效改善9310齿轮钢的耐磨损和抗接触疲劳性能,实现磨损和接触疲劳性能协同强化,提出采用激光冲击(LSP)+渗碳(LC)复合强化的技术思路,采用激光冲击强化技术对AISI9310钢基体进行前处理,再对其开展低温渗碳热处理。为进一步研究LSP和LC对9310齿轮钢微观组织形貌的影响规律,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射表征渗碳层微观组织形貌和截面方向的晶体学特征,并对试件截面方向的硬度进行考核。研究结果表明,AISI 9310钢的渗碳层厚度约为14μm,最大硬度约为305.67 HV,硬化层厚度约300μm;LSP前处理后,渗碳层厚度提升到23μm,最大硬度提升到328.87HV,硬化层厚度提升到约700μm。对比发现,LSP前处理分别可将9310钢低温渗碳层厚度提升64.3%,渗碳层硬度提升23.17 HV,硬化层深度提升133%。这主要是低温渗碳对9310钢的Kernel平均取向差(KAM)和小角度晶界影响较小,但是LSP前处理可引入塑性变形并提升小角度晶界比例,有助于碳元素扩散,促进9310钢低温渗碳行为,提升渗碳层厚度、硬化层硬度和厚度。初步解决了LSP前处理诱导微观组织缺陷促进碳元素扩散的问题,可为LSP复合强化提升航空齿轮关键部件服役寿命提供技术支撑。

车削加工AISI 1045工件的切削热建模与仿真研究

车削过程中的切削热关系到整体的切削机理、刀具寿命以及加工性能,目前针对切削热的建模方法有很多,但是实际应用过程中却存在很多的问题,文章建立了一种车削加工AISI 1045工件的温度预测解析模型,模型中对三个关键的切削区域进行了快速估计,模型同时考虑了切削参数与材料属性,通过解析模型的计算与有限元仿真方法的对比,并将解析模型的结果与Trigger方法进行了对比,验证了文中提出模型的有效性。

AISI304钢表面低电压等离子体基离子注入层摩擦磨损性能研究

采用高频低电压等离子体浸没离子注入 (HL PIII)技术对 AISI30 4不锈钢表面进行了氮离子注入处理 ;用球 -盘摩擦磨损试验机考察了注入处理后钢表面改性层的摩擦磨损性能 ;用扫描电子显微镜 (SEM)、俄歇电子能谱仪(AES)和 X射线衍射仪 (XRD)考察了改性层的相组成、N元素的深度分布及磨损机理 .研究结果表明 :HL PIII处理能够显著提高样品的摩擦学性能 ,且其摩擦学性能对温度有较大的依赖性 . 40 0℃下处理样品的改质层明显比30 0℃下处理样品的厚 ,表面形成了较厚的膨胀奥氏体 ,从而提高了材料的承载能力 ;同时试样摩擦状态发生变化 ,导致材料摩擦系数减小 ,耐磨性提高约 2～ 1 0倍 .

AISI304不锈钢表面硅化物渗层的制备与抗氧化性能

采用ω(NaCl)∶ω(KCl)∶ω(NaF)=2∶2∶1(摩尔比,下同)的中性熔融盐作为载体,ω(Na2SiF6)∶ω(Si)=8∶2粉末做为渗硅剂,800℃下渗硅10 h可实现在AISI 304不锈钢表面形成厚度约500μm的富含Cr、Ni合金元素的Fe3Si型硅化物渗层。采用X射线衍射仪(XRD)分析了渗硅层的物相组成,用附带能量色散谱仪(EDS)附件的扫描电子显微镜(SEM)研究了渗层截面的形貌和成分。结果表明,渗层以Fe3Si相为主,Cr在渗层中含量低于其在304不锈钢基体中含量,而Fe和Ni在基体和渗层中的含量大致相当。Fe3Si型硅化物渗层在800℃和900℃下的氧化动力学均遵从二次抛物线规律。AISI 304不锈钢渗硅层在800℃下的抗氧化性能略优于不锈钢基体,而在900℃下AISI 304不锈钢发生灾难性破坏,硅化物渗层表现出比其在800℃下更为好的抗氧化性能。900℃下Cr和Si元素发生上坡扩散最终在渗硅层表面形成富含SiO2和Cr3O4的复合氧化膜是其优异抗氧化性能的原因。

热加工过程AISI1215钢动态再结晶临界条件

根据AISI1215钢热模拟压缩实验的结果,采用Poliak和Jonas提出的计算动态再结晶临界应变(εc)和临界应力(σc)方法,研究了形变温度和应变速率对εc和σc的影响规律。结果表明,在应变速度较低时(小于30 s-1),采用指数函数形式可以较好描述热加工参数Z(Zener-Hollomon参数)与εc,σc,εP(峰值应变)和σP(峰值应力)间的关系,实验分析的结果表明,峰值应变(临界应变)与Z参数之间表现为正比关系,Z参数增大(形变温度降低或应变速度增加),材料发生动态再结晶的临界应变增加,应力应变曲线上表现出的表观峰值应变增加。根据模型计算的结果,在实验数据的范围内,动态再结晶临界应变与应力应变曲线的峰值应变之间的比值约为0.4~0.5之间,明显小于一般工程应用中估计的0.7。根据模型的计算的结果,用中断淬火试验进行了验证,结果表明与模型计算值吻合良好。

AISI440C钢氧-氮-碳三元共渗渗层显微组织与硬度研究

以空气、丙烷、氨气等作为气源,利用低温气体多元共渗技术在AISI4400C钢表面进行低温气体氧-氮-碳三元共渗处理,以提高其表面硬度。借助光学金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和扫描电镜,对渗层形貌、物相、显微硬度梯度变化趋势以及元素分布进行检测分析。结果表明,在基材表面共渗层形成了厚且均匀致密的化合物层,该化合物层以氮化物、碳化物和氧化物为主;三元共渗过程中氧的加入可促进化合物层的形成,缩短共渗时间,获得的三元共渗层表面硬度最高可达1170 HV。

ASTM1045钢活塞销热挤压工艺过程仿真探究

采用刚塑形有限元DEFORM-2D软件,对φ22 mm×φ14.60 mm×70mm规格的ASTM1045钢活塞销热挤压工艺过程进行了仿真研究,揭示了挤压力随行程的变化规律、应变场和坯料金属损伤的分布规律。为了避免活塞销外侧产生裂纹,提高抗疲劳开裂能力,上、下凸模挤压余量应≥6mm。模拟结果能为优化活塞销的热挤压工艺提供参考。

超高压容器用钢AISI4340的包辛格系数

提出按单层超高压自增强容器塑性层预应力实测值确定钢材包辛格系数的方法;基于试验数据,分析了超高压容器用钢AISI4340的包辛格系数.研究表明:(1)AISI4340的包辛格系数是一个常数,其大小与塑性层的位置和容器自增强压力的大小无关.(2)AISI4340钢包辛格系数的平均值为0.967 1.(3)2项工程实例验证文中方法的合理性.

喷丸处理对AISI304钢焊缝在NaCl水溶液中应力腐蚀行为的影响

对AISI304不锈钢氩弧焊缝表面进行了喷丸处理,通过光学显微镜和扫描电镜对材料表面及断口的微观组织进行了观察,用X射线应力衍射仪测试了喷丸处理前后试样的残余应力,并进行了在NaCl水溶液中的应力腐蚀试验。结果表明:喷丸处理前,AISI304不锈钢焊缝在NaCl溶液中具有明显的应力腐蚀开裂敏感性,应力腐蚀裂纹断口表现为脆性断裂,属于穿晶型裂纹;喷丸处理后表面获得了组织细化的硬化层,残余压应力有极大提高,有效地降低了不锈钢焊缝的应力腐蚀开裂倾向。

底材对具有纳米结构珠光体1045钢组织和力学性能的影响

通过铝热反应熔化法分别在铜底材和玻璃底材上制备了1045钢。采用光学显微镜,电子探针,扫描电子显微镜,X射线衍射仪对1045钢的微观组织进行了表征。并测试了1045钢的压缩性能和拉伸性能。实验结果表明,铜底材和玻璃底材制备1045钢中的珠光体平均片间距分别为120.8 nm和90 nm,为纳米结构;铜底材1045钢的抗压强度,压缩屈服强度,抗拉强度和拉伸屈服强度分别为800 MPa,450 MPa,464MPa和218 MPa;玻璃底材1045钢的抗压强度,压缩屈服强度,抗拉强度和拉伸屈服强度分别为860 MPa,510MPa,545 MPa和238 MPa。玻璃底材上制备的1045钢力学性能要优于铜底材上的。

WC-20Co硬质合金与1045钢的焊条电弧焊研究

用Z408焊条对WC-20Co硬质合金与1045钢进行了焊条电弧焊,并与J422焊条对比分析了所焊接头的组织与力学性能。试验结果表明:采用J422碳钢焊条焊接WC-20Co与1045钢时,在焊缝与硬质合金界面处生成η碳化物层,焊缝组织以马氏体和共晶为主,接头结合强度仅为硬质合金母材的1/5,不适于硬质合金焊接;用Z408铸铁焊条焊接时则不产生界面η碳化物,接头结合强度达到1180 MPa,可用于WC-20Co与1045钢的焊接;但Z408焊条易在焊缝中残留夹渣,影响接头强度,焊接时应适当提高热输入;焊前450℃预热和焊后450℃保温可以防止裂纹的产生。

改进型AISI 8630钢热变形行为研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机,在8501200℃及应变速率0.01 s^(-1)10 s^(-1)下进行热压缩试验,研究改进型AISI8630钢的热变形行为。综合考虑各种因素的影响,对改进型AISI 8630钢的实测流变应力进行修正,修正后拟合值与实测值整体偏差仅为4.70%。通过修正拟合,建立改进型AISI 8630钢的本构方程,应变激活能Q=4.15×10^(5)J/mol。

1045钢在部分滑移区和滑移区内的高温微动磨损性能研究

从室温到400℃,对GCr15钢与1045钢组成的摩擦副进行了微动摩擦试验。法向载荷变化范围为100～300N、位移幅值为15～60μm。通过摩擦动力学分析,结合显微观测,发现1045钢的高温微动行为与微动区域特性密切相关。在滑移区内,随着温度的升高,摩擦系数与磨损降低,但在部分滑移区内,温度对微动行为影响很小。

热处理对双真空冶炼AISI 4340钢显微组织和拉伸性能的影响

采用光学显微镜、透射电镜和拉伸实验等研究了不同热处理状态的双真空冶炼AISI 4340钢的显微组织与拉伸性能,并与普通冶炼AISI 4340钢的强度-塑性进行对比。结果表明:淬火态双真空冶炼AISI 4340钢的微观组织主要由板条和片层孪晶马氏体组成,板条内位错密度较高;经350℃回火后有大量碳化物析出,且仍观察到片层孪晶马氏体;随着回火温度继续升高,逐渐形成回火索氏体。随着回火温度升高,双真空冶炼AISI 4340钢中片层孪晶马氏体逐渐分解消失以及板条内位错密度下降导致其强度降低,而析出碳化物的球化则是塑性提高的主要原因。与普通冶炼工艺相比,双真空冶炼显著降低了AISI 4340钢中夹杂物含量,从而提高其塑性;淬火态和350℃回火态双真空冶炼AISI 4340钢强度-塑性同步提高的一个原因是纳米级片层孪晶马氏体的存在。

AISI 304钢-铌异种金属激光焊温度场及残余应力研究

采用SYSWELD软件,对AISI 304钢–铌异种金属激光焊接过程进行动态模拟,在研究了AISI 304钢–铌异种金属激光焊接接头温度场的基础上,分析了焊后薄板的残余应力分布。结果表明:异种金属焊接温度场呈不对称分布,铌侧高温区域比不锈钢侧要宽;沿焊接方向上,无论是横向残余应力还是纵向残余应力,焊缝中部区域都存在最大残余拉应力;而垂直于焊缝方向上,横向残余应力和纵向残余应力在焊缝及焊缝附近区域应力梯度都比较大,分布形态都呈“M”状,纵向残余应力在焊缝区表现为残余拉应力,而横向残余应力在焊缝中心处出现了压应力。

高速铣削AISI 4340合金结构钢时涂层刀具磨损机理研究

针对AISI 4340合金结构钢难加工的特点,选用PVD硬质合金涂层刀具进行高速干铣削试验,选用扫描电子显微镜(SEM)观察失效刀具表面的磨损形貌特征,选用能谱分析仪(EDS)分析磨损刀具表面的元素分布及含量,揭示刀具的磨损机理。研究结果表明:刀具寿命与切削参数选取有关,随着切削速度的增加,刀具磨损加快,刀具寿命降低。硬质合金涂层刀具的主要磨损形式是前刀面磨损和后刀面磨损,前刀面磨损机理主要是粘结磨损、涂层剥落、切削刃微崩刃;后刀面磨损机理主要是磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损、微裂纹。

AISI4145H钻铤用钢的研制

在研制AISI4145H钻铤用钢的过程中曾出现一系列质量问题,通过优化工艺质量攻关,使该产品质量趋于稳定,并稳步提高,从而赢得了用户的信任,销售量迅速增力口。