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。

40CrNi2Si2MoVA钢高精度轴类零件的机械加工方法

以40CrNi2Si2MoVA钢高精度轴类零件加工为例,通过热处理、冷加工、磨削和探伤等工序的合理安排,保证产品的加工特性。先采用正火与高温回火改善材料的机械加工性能,再采用硬质合金刀具在推荐的加工参数下进行开粗与半精加工,降低刀具磨损。半成品后采用高温淬火提高材料的强度和刚度,同时选择磨削加工保证产品精度及表面质量,附加酸浸蚀检查及磁粉检测材料表面缺陷。磨削后进行去应力回火处理,去除磨削所导致的残余应力。整个工艺流程中,材料与机械加工高度契合,保证产品的高强度、高硬度、高精度和高表面质量特性。

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。

PCrNi3MoVA钢表面电弧离子镀Ti_(0.7)Al_(0.3)N涂层的性能研究

用电弧离子镀方法在PCrNi3MoVA钢表面制备Ti0.7Al0.3N涂层,研究了涂层的机械性能、高温抗氧化性及耐腐蚀性。结果表明:涂层的硬度较基材提高了近6.5倍,基材的磨损机制主要为严重的磨料磨损和塑性流动,Ti0.7Al0.3N涂层磨损机制主要是粘着磨损,同时还伴有轻微的磨料磨损,Ti0.7Al0.3N涂层的摩擦系数(0.52～0.57)明显小于基材的摩擦系数(0.73～0.78).基材在750℃空气中氧化3 h后表面氧化严重,而涂层在850℃空气中氧化3 h后仍具有优良的抗氧化性,其原因是Ti0.7Al0.3N涂层表面生成致密的Al2O3和TiO2的混合氧化物膜。Ti0.7Al0.3N涂层在3.5mass%NaCl溶液中较基材自腐蚀电位提高了近200 mV,能够显著提高基材的抗腐蚀能力。

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°。

CrNi3MoVA钢表面磁控溅射Ta涂层的摩擦磨损性能

为进一步提高火炮身管寿命,利用磁控溅射技术在CrNi3MoVA钢表面沉积了Ta涂层。沉积态Ta涂层由体心立方相α-Ta和亚稳态四方相β-Ta组成,在850℃下真空退火3h后其全部转化为单一的α-Ta相。利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试了α-Ta涂层的硬度、弹性模量及摩擦系数,结合扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及掠入射X射线衍射(GIXRD)分析了涂层的微观结构,并与传统电镀硬Cr涂层进行比较,研究了α-Ta涂层的摩擦磨损性能。结果表明:α-Ta涂层的摩擦系数(0.70~0.80)略小于硬Cr涂层的摩擦系数(0.75~0.85),α-Ta涂层的磨损机制主要为粘着磨损,而硬Cr涂层的磨损机制主要为疲劳磨损和粘着磨损。

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。

PCrNi3MoVA钢表面溅射NiCrAlY涂层的高温氧化行为

用磁控溅射方法在PCrNi3MoVA钢表面制备NiCrAlY涂层,涂层在空气中850℃恒温氧化100 h,借助XRD、SEM和EDAX对涂层表面氧化膜进行分析,检测其恒温抗氧化能力。结果表明,涂层大大提高了基体的抗氧化性,涂层表面主要生成了与基体粘附性好的Al2O3氧化膜,在柱状晶间隙较大处生成了NiCr2O4氧化膜与Fe2O3氧化膜;同时涂层的Ni元素与基体的Fe元素发生了明显的互扩散,而Cr元素在界面富集,Al元素主要集中在表面和界面,与氧发生反应生成Al2O3。

不同阴离子对40CrNi2Si2MoVA钢腐蚀行为的影响

采用全浸加速腐蚀实验以及电化学实验方法,研究了40CrNi2Si2MoVA钢在0.5 mol/L NaNO3、NaCl和Na2SO4溶液中的腐蚀行为,并利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析(XRD)对腐蚀形貌及腐蚀产物进行了表征。结果表明:40CrNi2Si2MoVA钢在0.5 mol/L的NaNO3、NaCl和Na2SO4溶液中的腐蚀形貌及生成的腐蚀产物均不同,NaNO3溶液中生成的腐蚀产物主要为α-FeOOH,吸附在基体表面,阻碍了基体的腐蚀,3种阴离子环境对其腐蚀速率大小依次为:SO42->Cl->NO3-。电化学研究结果表明40CrNi2Si2MoVA钢在0.5 mol/L的NaNO3、NaCl和Na2SO4溶液中均未发生钝化现象,且在Na2SO4溶液中的腐蚀电流和阳极塔菲尔斜率最大。

CrNi_3MoVA钢表面电火花沉积Cr的试验研究

利用俄SE-5.01振动式电火花表面强化机在CrN i3MoVA钢表面电火花沉积Cr,研究了强化层厚度和工艺参数的关系,结果表明,合理的选择电火花脉冲能量、氩气保护分压、强化时间,能够控制强化层厚度,提高强化层质量.

20SiMn2MoVA钢冲击性能偏低的原因

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子探针等分析了20SiMn2MoVA钢冲击性能明显偏低的原因,并提出了改进措施。结果表明:该钢经淬火、低温回火后钢中化学成分出现偏析,继而产生较多非马氏体组织及析出碳化物是造成该钢冲击性能偏低的主要原因;适当提高其淬火温度和冷却速率可以降低钢中非马氏体的含量,改善冲击性能,对不合格产品进行修复。

起落架40CrNi2Si2MoVA钢螺桩断裂分析

起落架40CrNi2Si2MoVA钢螺桩在安装一段时间后发生了断裂。为确定螺桩断裂的原因,对断裂螺桩断口宏微观形貌、断裂螺桩及对比件的氢含量、材料的性能以及表面损伤等因素进行了检查,并对电镀工艺进行了评定。结果表明,裂纹主要起源于第一螺纹根部的机械损伤部位,源区以沿晶断裂特征为主,断裂件含氢量较高。综合分析认为,螺桩断裂性质为氢致延迟断裂,表面机械损伤对氢吸收和扩散的促进作用和40CrNi2Si2MoVA钢材料高强度所致的高氢脆敏感性是导致断裂的主要原因。

35CrNi3MoVA钢中硅、锰含量变化对性能的影响

研究比较了2个炉号35C rN i3M oVA钢在杂质元素S i,M n含量变化的情况下bσ、冲击韧性Akv、显微组织及晶粒度,并测算了KIC与Akv的关系,探讨了S i,M n含量波动对韧性影响的机制.测试分析结果表明:杂质元素含量的波动对其强度、显微组织结构及晶粒度的影响不大,但对Akv及断口形貌的影响较为显著.在该钢中,当M n含量较高,P和S i含量较低时,Akv具有提高的趋势,其断口撕裂棱较高,韧窝较深.

PCrNi3MoVA钢高压釜体失效原因及延寿技术研究

针对 PCr Ni3 Mo VA钢制造的高压釜 ,围绕在役釜体典型部位进行金相、电镜分析及断裂韧性 KIC、冲击功 AKV和韧脆转变温度 FATT( 5 0 % )测试 ,研究在役设备断裂韧性的预测方法、釜体材料延寿技术。经过分析得到了导致高压釜失效的主要原因 ;测试结果表明 :在役釜体材料的 FATT( 5 0 % )显著升高。推荐了在役高压釜安全评价时材料断裂韧性的预测方法 ;建议高压釜修复后进行水压试验时应升温至室温 ( 2 5℃ )以上 ,以防止釜体发生破裂 ;从冶炼、制造、使用。

蠕变-疲劳载荷下25 Cr2 MoVA 钢的循环应力松弛行为

试验测试了500℃时高温螺栓材料25Cr2MoVA在应变控制的蠕变—疲劳载荷下的循环应力松弛行为,重点考虑了不同应变幅和峰值保持时间对材料应力松弛行为的影响。研究表明,保持阶段的蠕变变形和循环加载阶段的粘塑性变形共同加速了25Cr2MoVA的应力松弛速率,且应变幅小的时候,材料的循环松弛速率更大。

超高强度钢40CrNi2Si2MoVA激光焊接组织和性能研究

为了改善超高强度钢40CrNi2Si2MoVA的焊接性能,采用CO2激光对其进行了焊接处理。利用光学显微镜、显微硬度仪、电子万能试验机、电子扫描显微镜和X射线应力测定仪等对焊接接头的显微组织、硬度、拉伸强度、拉伸断口和残余应力进行了研究。结果表明,焊缝中心区组织为等轴晶,近中心区为小柱状晶,边缘区为柱状树枝晶与粗大柱状晶,熔合区为柱状晶、胞状晶。热影响区(HAZ)主要组织为板条马氏体、岛状马氏体、贝氏体及少量残余奥氏体;焊缝区平均硬度595HV,硬度最大值在HAZ,其值为637HV;从HAZ到基材硬度值下降显著;接头拉伸断裂部位发生在靠近焊缝基材区,拉伸断口为韧窝断口,其抗拉强度值和母材拉伸强度值相当,平均值为1607.8MPa,接头冲击韧度为54.5J/cm2;从焊缝中心区到基材区,焊接残余应力先增大,后减小,变化显著。

30Cr2MoVA钢环形大锻件热处理组织和硬度的预测

大型锻件热处理后的组织和硬度与材料成分和热处理工艺密切相关。本文利用FDM法计算了30Cr2MoVA钢环形大锻件淬火温度场及其在700℃时的冷却速度,结合淬火和回火组织及性能经验模型,对不同成分和热处理工艺下的组织和硬度进行了预测。实际生产检验结果表明,预测结果具有较高精度。该方法对大型锻件的生产具有一定的指导意义。

20SiMn2MoVA钢氢脆断口的分析及消除

针对 2 0SiMn2MoVA高强钢拉伸试验中断面收缩率低的情况 ,利用扫描电镜和能谱仪等手段对拉伸试样断口进行了分析。试验结果表明 ,出现在 2 0SiMn2MoVA高强钢拉伸试样断口表面上的圆形白亮斑点是一种氢致缺陷。它是在氢和拉伸应力共同作用下 ,在应变过程中形成的一种独特断裂面 ,也是引起钢材断面收缩率低的主要原因。通过采用低温去氢处理后 ,钢材的断面收缩率得到明显恢复 。