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。

5CrNiMo钢大型热锻模复合强化工艺研究

对5CrNiMo热作模具钢进行了复合强化工艺(镀镍稀土渗硼→预冷淬火→高温回火)试验。结果表明:该处理工艺可大幅提高5CrNiMo钢的表面硬度、高温抗氧化性、冷热疲劳性能和耐磨性。将该材料和处理工艺用于汽车前轴大型热锻模具,已取得了良好的使用效果。

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。

不同碳含量的CrNiMo钢疲劳裂纹扩展特性

三种不同碳含量的ＣｒＮｉＭｏ 钢的疲劳扩展试验结果表明，随着钢中碳含量升高，裂纹扩展速率升高。回归分析表明，ＣｒＮｉＭｏ 钢的疲劳裂纹扩展速率符合以下公式：ｄａ／ｄｎ＝ Ｂ（ｄｋ－ ｄｋｔｈ ）２ ，其中疲劳裂纹扩展系数Ｂ值可以由材料拉伸性能估算。该式的有效性还以不同应力比下的疲劳裂纹扩展数据进行了验证。

5CrNiMo钢渗硼层组织分析及性能试验

对 5CrNiMo钢的渗硼工艺、渗硼层组织及渗硼后的性能进行了试验研究。结果表明 ,化合物层主要由Fe2 B组成 ,另有少量含硼合金渗碳体 ;渗硼后材料耐磨性提高 8倍以上 ,且具有一定冲击韧度 ;

5CrNiMo钢挤压模具淬火过程的数值模拟

借助ABAQUS有限元分析软件对几何形状复杂的5CrNiMo钢挤压模具淬火过程的温度场及热应力场进行数值模拟。计算综合考虑了非线性的材料热物性参数、力学性能参数、表面换热系数及相变潜热的影响。研究表明,淬火初期,工件表面与心部仅存在较小的温差,随淬火时间的延长,该温差不断增大,淬火约5 s时,该温差达到最大值,此时表面温度虽已降低到192℃,但心部温度仍高达780℃,此后该温差不断减小,淬火约460 s时,工件表面和心部温度趋于与介质相同的温度(20℃);淬火过程的热应力变化在工件内外表现为不同的特点,对于表面和心部节点,其主要表现为:表面先呈拉应力后呈压应力,心部先呈压应力后呈拉应力。

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。

CrNiMo钢在高速干滑动条件下摩擦表面的组织变化研究

在MMS-1G型高速干滑动摩擦磨损试验机上,采用CrNiMo钢作为销试样,与H96黄铜盘配副,进行了高速干滑动摩擦磨损试验,研究其高速干滑动摩擦磨损性能。对试验后的试样沿纵切面进行微观组织分析,探讨摩擦表面在试验前后及不同试验参数条件下的组织变化。结果表明,在高速干滑动条件下,CrNiMo钢材料的摩擦磨损性能随滑动速度的增加存在突变,其微观组织摩擦后沿纵切面发生了较大变化,且摩擦表面组织随滑动速度增加,发生了回复再结晶及碳化物的析出和长大。

渗硼后的热处理工艺对50CrNiMo钢力学性能的影响

研究了5CrNiMo钢渗硼后的热处理工艺规范对钢的组织和性能的影响。结果表明,渗硼后常温淬火组织以针状马氏体为主,高温淬火组织以板条马氏体为主;渗硼后进行高温淬火回火能够显著提高冲击韧度;随淬火温度提高,耐磨性略有下降。

20CrNiMo钢零件渗碳表层淬火开裂原因分析

20CrNiMo钢零件经气体渗碳淬火后,在其渗碳区域表面发现裂纹。借助化学成分分析、硬度测试和金相检验对其开裂的原因进行了分析。结果表明:淬火裂纹仅存在于渗碳层中,渗碳表层碳含量过高,渗碳表层存在的大量块状、网状碳化物是零件表层产生淬火裂纹的主要原因。

焊后热处理对5CrNiMo钢堆焊熔合区组织及韧性影响

采用药芯焊丝对失效的5CrNiMo热锻模具表层进行堆焊,堆焊后分别进行空冷和400℃×4 h回火处理。利用金相显微镜、显微硬度计及扫描电镜对比分析焊后不同处理条件下的熔合区组织、硬度梯度及冲击韧性。试验结果表明:焊后空冷和焊后回火熔合区组织和性能出现较大的差异性,焊后空冷条件下焊接热影响区出现大量的魏氏组织,熔覆层为大量的片状马氏体和板条马氏体,且熔合区硬度梯度较大;焊后回火处理的焊接热影响区魏氏组织消失,同时熔覆层转变为力学性能较好的板条回火马氏体和回火屈氏体,熔合区断面出现大量较小的韧窝,韧性改善,并且熔合线两侧的最大硬度梯度降低了约60 HV。

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。

20CrNiMo钢表面磁控溅射制备TiN/ZrN多层薄膜的形貌及摩擦学性能

利用非对称双极脉冲磁控溅射技术在20CrNiMo钢表面制备了TiN/ZrN多层薄膜,利用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察了薄膜的截面和表面形貌,用划痕仪测试了薄膜与基体的结合力,通过球-盘摩擦磨损试验机对薄膜的摩擦学性能进行了研究。结果表明:制备的TiN/ZrN多层薄膜厚度约为2.1μm,薄膜均匀且致密,表面粗糙度为13.63nm;薄膜与基体结合较牢固,临界载荷达到51.0N;薄膜具有优良的减摩性,摩擦因数为0.16,较基体20CrNiMo钢的0.33明显减小,使该钢的耐磨性能得到提高。

延长5CrNiMo钢热锻模寿命的探讨

本文从材质 (冶炼、锻造 )、热处理、模腔成型加工及使用维护等方面出发 ,探讨延长 5CrNiMo钢热锻模寿命的途径 ,并提出相应的对策。对于模块热处理后多次开模使用的锤锻模 ,在材质质量保证的前提下 ,结合良好的加工及使用维护的条件下 ,再经热处理工艺上作的改进 ,如适当提高淬火加热温度、油 (或水基淬火剂 )淬时适当降低模面出液温度 ,或采用分级、等温淬火等 。