淬火态30CrNi2MoVA高强度钢高速铣削参数优化研究

运用三因素三水平的正交试验方案对淬火态30CrNi2MoVA高强度钢进行高速精密铣削实验,获得了铣削参数对于铣削力的影响规律以及高速切削机理;根据各铣削力实验结果建立指数型回归模型,并对其进行显著性分析;对铣削合力线性模型进行方差分析得到铣削参数对于铣削合力变化的显著性分析结果,显著性大小依次为轴向切削深度、每齿进给量、切削速度;应用田口法与极差分析法相结合,以铣削合力进行单目标的参数优化,获得了大致相同的最优铣削参数组合;通过计算证明了田口预测方法预测值与实验值的一致性。

激光熔化沉积30CrNi2MoVA温度场数值模拟研究

30CrNi2MoVA钢被广泛用于军工炮管制备,由于工作环境恶劣,其零件表面易出现磨损、裂纹等损伤,常采用激光熔化沉积技术(laser melting deposition,LMD)完成表面修复工作。LMD过程中的热行为决定了材料组织演变从而影响零件的表面质量及力学性能。基于ABAQUS搭建LMD过程30CrNi2MoVA钢的温度场有限元模型。研究LMD过程中温度场的分布以及加工工艺参数对温度场的影响,分析了薄壁件沉积过程中的热历史及传热特征,并设计了相关实验验证模型的适用性。结果表明:LMD温度场沿扫描方向呈对称分布,激光功率每增大100 W,熔池最高温度增加约40℃,扫描速度则相反。随着沉积层数上升,热积累效应增大,熔池峰值温度升高,冷却速度降低。

缺口对34CrNi3Mo合金钢的扭转疲劳性能的影响

以船舶主轴为实验对象,研究34CrNi3Mo合金钢作为船舶主轴时法兰与主轴连接处的疲劳寿命.利用实验将法兰与主轴连接处简化成带U型缺口的扭转疲劳试样,基于小样本量中值S-N实验法对应力集中系数为1.45的34CrNi3Mo合金钢在扭转荷载作用下进行疲劳分析,测定其在不同应力幅值下的疲劳寿命并绘制S-N曲线,估算其疲劳极限.将绘制出的S-N曲线与光滑试样的S-N曲线进行对比,结果发现疲劳寿命差别较大.利用ABAQUS软件和Fe-safe软件进行数值模拟,将试验结果与所绘的S-N曲线对比表明,S-N曲线的方程与试验结果很接近,验证了所建立的数值模型的正确性.

GX4CrNi13-4马氏体不锈钢激光熔覆工艺参数优化和仿真模拟

为提升激光熔覆质量,建立以激光功率、扫描速度及送粉量为主要工艺参数的有限元分析过程,减少熔覆工艺参数优化的研发周期和经济成本。通过温度场和应力场模拟GX4CrNi13-4马氏体不锈钢激光熔覆数据对照实验结果的方法,验证不同参数下的成形质量,优化激光熔覆工艺参数。结果表明:为避免基体熔穿和高质量致密度,激光功率的调整范围应控制在1800~2000 W之间;增加送粉量可以有效降低温度和残余应力。3个工艺参数中激光功率是主要调控参数,对熔覆质量影响最大。综合致密度分析和显微硬度测试评估不同参数下样品的熔覆质量和残余应力分布,发现最佳工艺参数组合为激光功率1800 W、扫描速度10 mm/s以及送粉量10 g/min。实验结果与应力场模拟的趋势一致,进一步验证模拟数据的准确性。

不同补焊次数对X2CrNi12铁素体不锈钢焊接接头耐点蚀性能的影响研究

以X2CrNi12铁素体不锈钢为研究对象,采用MAG焊进行不同次数的补焊,探讨了补焊次数对焊接接头组织及耐点蚀性能的影响。研究结果表明,一次补焊和二次补焊接头的焊缝区显微组织基本相似,主要由白色的奥氏体基体以及黑色的板条状和网状δ铁素体组成。与母材相比,焊接接头的晶粒尺寸明显增大。电化学测试结果显示,焊缝区的耐蚀性最好,其次是母材,而HAZ的耐蚀性最差。SEM观察发现,焊缝区无点蚀产生,而母材和HAZ出现了均匀分布的小点蚀坑。与一次补焊相比,二次补焊后的焊缝区耐蚀性更好。因此,二次补焊有利于提高X2CrNi12铁素体不锈钢焊接接头的耐点蚀性能。这一研究结果为根据焊接接头的电化学点蚀性能选择合适的补焊次数提供了理论依据。

40CrNi2MoE钢挤压工艺的动态再结晶动力学模型分析

为明确40CrNi2MoE钢在挤压工艺下的动态再结晶状态和高温流变特征,研究对该材料实施高温挤压处理,并通过台式场发射电镜和电液伺服动态疲劳试验机对其应变状况和结晶状态进行观测。在获得40CrNi2MoE钢应力-应变曲线的基础上,基于Arrhenius函数建立该材料的热变形方程,发现其热变形激活能Q为343.887 kJ/mol,当应变速率在0.1~10 s^(-1)之间且温度达到1 000℃以上时,才能够实现完全动态再结晶。40CrNi2MoE钢的峰值应变:ε_(p)与其Z参数之间的关系为:ε_(p)=0.028lnZ-0.35。以上数据对于40CrNi2MoE钢在加工过程中的组织晶粒细化具有一定的借鉴意义。

40CrNi2MoE钢奥氏体晶粒长大的数学模型

利用金相实验方法,基于实验数据,应用Beck、Hillert、Sellars数学模型研究了40CrNi2MoE钢在加热温度850~1200℃和保温时间30~480 min下的奥氏体晶粒长大规律。结果表明,随加热温度升高和保温时间延长,40CrNi2MoE钢奥氏体晶粒逐渐长大,当加热温度超过1050℃或保温时间超过120 min时,试验钢奥氏体晶粒开始粗化。通过对Beck、Hillert和Sellars 3种晶粒长大数学模型对比分析,Sellars模型对40CrNi2MoE钢的奥氏体晶粒尺寸预测具有较高的精度,其奥氏体晶粒长大模型方程为:当温度为850℃≤T≤1050℃时,D5.49Sellars=7.64×1021texp(-390081/(RT));当温度为1050℃≤T≤1200℃时,D8.13Sellars=8.04×1041texp(-771322/(RT))。

34CrNi3MoV钢的混晶及消除措施

应用Quanta 400型环境扫描电镜等方法对34CrNi3MoV钢大锻件在热处理过程中产生混晶的原因进行了研究和分析。结果表明,混晶是由于组织遗传造成的,采用完全退火工艺取代调质处理前的正火工艺,使不平衡组织转变为平衡组织,可以隔断组织遗传,消除混晶。

热处理工艺对23CrNi3Mo钎具钢组织及性能的影响

为提高钎具的使用寿命,采用SEM、TEM等方法对一种较为理想的凿岩钻具及钎具用钢23CrNi3Mo的热处理工艺进行了研究。利用正交试验极差分析的方法分析了热处理工艺参数对23CrNi3Mo钢组织和性能的影响。结果表明:热处理工艺参数对强度的影响不大,而对塑性有较明显的影响。23CrNi3Mo钎具钢的最佳热处理工艺为:(920℃×45 min)油淬+(200℃×2 h)回火,回火保温完成后,空冷至室温。显微组织中存在碳化物会对冲击韧性造成不良影响,因此热处理后应避免碳化物的出现,淬火保温时间应≥45 min,回火温度应≤200℃。

35CrNi3MoV钢的混晶及防止方法

35CrNi3MoV钢大锻件在正火和调质处理后经常产生混晶 ,严重影响锻件的力学性能。研究表明 ,混晶是组织遗传造成的 ,调质处理前进行退火处理 ,可获得较为平衡的组织状态 ,从而抑制组织遗传 ,消除混晶和粗晶组织。

冲蚀角度对40CrNi2Mo材料冲蚀磨损性能的影响

采用自主研发的冲蚀磨损试验机对40CrNi2Mo合金钢试样进行冲蚀磨损试验,讨论在不同冲蚀角度下40CrNi2Mo合金钢材料的冲蚀磨损机制,采用电镜分析材料冲蚀磨损后的形貌特征。结果表明:该合金钢的磨损量随冲蚀角度的增大先增大后减小,最后出现小幅回升,最大磨损量出现在30°左右,小角度冲蚀磨损特征表现为微切削,大角度冲蚀磨损特征表现为塑性变形,符合典型的塑性材料的冲蚀磨损规律。

CrNi3MoVA钢表面电火花沉积W-Ni-Fe-Co涂层的摩擦磨损性能

为进一步拓展火炮身管内膛强化手段,采用粉末冶金技术制备了W-Ni-Fe-Co合金,利用电火花表面沉积技术在CrNi3MoVA钢表面沉积了W-Ni-Fe-Co涂层,同时利用电镀技术在CrNi3MoVA钢表面制备了硬Cr涂层与之进行比较,用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机研究了涂层的摩擦磨损性能,并利用XRD、SEM和EDS研究了沉积态和磨损后涂层的相结构、形貌及成分。结果表明电火花沉积W-Ni-Fe-Co涂层由α-W、γ-Fe和NiWO4组成,α-W在涂层中呈白亮带分布;W-Ni-Fe-Co涂层的硬度较电镀硬Cr涂层降低了18%,弹性模量较电镀硬Cr涂层提高了4%;W-Ni-Fe-Co涂层的磨损机制为轻微的粘着磨损,而电镀硬Cr涂层为严重的粘着磨损;CrNi3MoVA钢表面沉积W-Ni-Fe-Co涂层较电镀硬Cr涂层具有明显的减摩耐磨效果,随着摩擦速度的增加,W-Ni-Fe-Co涂层的摩擦系数降低,其原因是磨损表面氧化加剧,氧化物的自润滑作用加大。

CrNi3MoVA钢表面电火花沉积NiCrAlY涂层的高速摩擦磨损性能

采用电火花表面沉积技术,在CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAlY涂层。利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别测试了CrNi3MoVA钢和NiCrAlY涂层的硬度、弹性模量和摩擦系数,并用SEM和EDS研究了磨损前后的形貌和成分。结果表明电火花沉积NiCrAlY涂层包含β-NiAl和γ-Ni两相,涂层是由柱状晶组成的微晶涂层;NiCrAlY涂层的硬度较CrNi3MoVA钢提高了22%,而弹性模量较CrNi3MoVA钢降低了21%;当摩擦副为淬火G15钢球,加载量为10N,往复行程为10mm,往复速率为600r/min时,CrNi3MoVA钢平稳摩擦系数为0.65~0.75,而NiCrAlY涂层平稳摩擦系数为0.45~0.55,CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAlY涂层对其具有明显的减摩耐磨作用,涂层表面较高的硬度和高速摩擦中形成的粘附力强的薄氧化物层是其耐磨的主要原因;CrNi3MoVA钢的磨损机制主要为粘着磨损,而NiCrAlY涂层为微切削磨料磨损。

调质工艺对压裂泵阀箱30CrNi2MoV钢组织和性能的影响

针对石油压裂工艺中压裂泵阀箱失效疲劳开裂现象,采用SEM、硬度实验、拉伸实验和示波冲击等实验方法,研究了不同回火温度下调质处理对阀箱材料用钢30CrNi2MoV 钢的显微组织和力学性能影响,找到较好的强韧性配合,提高阀箱材料寿命.结果表明,30CrNi2MoV 阀箱钢冲击功和裂纹扩展功等关键指标均随回火温度的升高而升高,30CrNi2MoV 钢韧性主要决定于冲击裂纹扩展功.调质组织对30CrNi2MoV钢冲击裂纹萌生功影响较小,对裂纹扩展功有着较大的影响.研究表明,30CrNi2MoV 钢经过880℃油淬,620-650℃回火后空冷,合金元素充分溶解,碳化物细小弥散分布得到均匀稳定的回火索氏体组织,其硬度达到较佳的使用范围（37．2-40．5 HRC）,且具有较好的强韧性配合,能够较好地满足压裂泵阀箱钢使用要求.

热处理对25CrNi3MoV钢组织与力学性能的影响

通过采用金相、电镜观察和力学试验等方法研究了奥氏体化温度和回火温度对25CrNi3MoV钢的组织和力学性能的影响。结果表明,25CrNi3MoV钢在950~1050℃奥氏体化时,由于V的碳化物充分溶解,晶粒出现异常长大。25CrNi3MoV钢的低温冲击韧性与晶粒尺寸之间符合扩展的Hall-Petch关系。随着回火温度升高,25CrNi3MoV钢中析出的碳化物粗化,其抗拉强度降低,冲击韧性升高。

40CrNi2MoE钢的高温塑性变形特征

采用Gleeble-3800型热力模拟试验机,在温度为1 123~1 423K、应变速率为0.01~10 s-1的条件下,对40Cr Ni2Mo E钢进行了高温轴向单道次压缩变形试验,根据压缩试验结果绘制了高温塑性流变曲线,并观察了变形后的显微组织。结果表明：该钢的流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;在真应变为0.9,应变速率为0.01~10 s-1的条件下,随着应变速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高;当应变速率为10 s-1,变形温度高于1 323 K时,该钢才会发生完全动态再结晶;计算得到40Cr Ni2Mo E钢的热变形激活能为333.726 k J·mol-1,并建立了该钢动态再结晶条件下峰值应变与Zener-Hollomon因子的定量关系以及高温塑性变形本构方程。

10CrNi3MoV钢焊接热影响区组织和晶粒度研究

采用焊接热模拟技术研究了590MPa级船用高强度结构钢焊接热影响区组织和晶粒度的变化规律.研究结果表明:10CrNi3MoV钢热影响区粗晶区(CGHAZ)经峰值温度在临界相变点Ac1'和Ac3'温度范围二次热循环后,具有粗大组织或粗大晶粒遗传现象.焊接线能量(t8/5时间)对粗大晶粒遗传没有影响,但对粗大组织遗传具有显著影响.当t8/5较小时,能够产生粗大组织遗传.当t8/5较大时,仅仅产生粗大晶粒遗传.并且,随着t8/5值增加,产生粗大组织遗传的温度区间减小.

钎具钢23CrNi3Mo渗碳规律及显微组织研究

采用固态渗碳法，从碳浓度分布、表面碳含量、渗碳层深度和显微组织等方面着手，研究了不同渗碳温度和渗碳时间下23CrNi3Mo钢的渗碳规律及显微组织状态．结果表明，23CrNi3Mo渗碳过程中，渗碳温度选择910-930℃时表面碳浓度较高，利于渗碳过程中碳原子由表面向心部的扩散．在渗碳过程中，表面碳浓度应控制在0．80％～0．90％，碳浓度≥0．90％时，在淬火过程中易出现残余奥氏体，表面硬度下降，降低钎具的使用寿命．

40CrNi2Si2MoVA钢喷丸强化层微观结构

喷丸强化在金属材料表面形成强化层,可以有效提高构件的疲劳寿命,是金属构件表面完整性制造的重要方法。喷丸强化已有效应用于40CrNi2Si2MoVA钢制构件,为了探明喷丸强化对该钢种的强化机理,本工作采用高分辨电子显微电镜(HREM)对40CrNi2Si2MoVA钢喷丸强化层微观组织结构进行了系统分析研究。结果表明:喷丸强化使40CrNi2Si2MoVA钢组织细化,呈明显的马氏体"有效晶粒"现象,"有效晶粒"尺寸为几个纳米到几十个纳米;"有效晶粒"界面呈明显的倾转现象,相邻"有效晶粒"间转动角度为几度到几十度,最大达到30°。

30CrNi2MoVA钢的热处理工艺探讨

30CrNi2MoVA钢热处理后具有高的屈服强度和冲击韧度,且淬透性较好,淬火时变形小;切削加工性能好,具有较高的综合力学性能,主要用于承受较大冲击载荷和振动的重要结构件。为此,通过一定的工艺试验对这种钢的热处理性能进行进一步的探索,从而确定特定性能下的热处理工艺规范。