水基淬火介质冷却特性对材料淬火显微组织及开裂倾向的影响

提出将淬火介质冷却特性曲线与材料的奥氏体连续冷却转变动力学曲线相结合，来选择材料的淬火介质，获得合适的显微组织并控制材料淬火过程中的变形、开裂倾向。实验证明了水基淬火液的冷却特性的可调性。指出同一材料在相同的奥氏体化条件下采用不同冷却特性的淬火介质淬火时，材料淬火后的显微组织形态、物相构成的差别及其对开裂倾向的影响。将材料连续冷却转变动力学曲线与淬火介质冷却特性曲线直接关联起来．为研制新型水基淬火介质提供了新的试验方法。

同轴送粉激光熔覆过程中粉光匹配影响因素及控制研究

在一定的工艺参数条件下分别改变同轴送粉激光熔覆过程中的载气流量和送粉速率,研究了熔覆材料粉束流的空间状态与载气流量和送粉速率之间的对应关系,分析了载气流量、送粉速率和熔覆材料粉喷出角度对熔覆材料粉束流的束腰直径、束腰长度的影响规律。实验结果表明,增大载气流量会使熔覆材料粉流束腰上移并拉长,提高送粉速率会导致熔覆材料粉流束腰直径增大和熔覆材料散落范围增大。结合实际激光熔覆粉光匹配状态,阐明了实现粉光匹配优化的工艺过程。

球墨铸铁预处理对表面激光重熔层开裂倾向的影响

对球墨铸铁表面激光重熔过程中的重熔层开裂倾向及影响因素进行了详细的研究,通过对基体分别进行正火、淬火+回火后进行激光表面重熔的对比试验,考察了在相同的激光重熔工艺参数条件下进行表面重熔处理,发现球铁激光重熔处理前的预处理工艺对重熔过程中的重熔层开裂倾向影响很大。试验结果表明,预处理可以改变激光重熔时热影响区的大小、相变产物的显微组织形态,从而导致对重熔层相变应力的分布与大小,进而影响到激光重熔层的开裂倾向。为制定球铁激光重熔预处理的最佳工艺规范提供依据。

激光熔覆原位合成TiC的Ni/TiC复合层显微组织与性能研究

利用5 kWCO2激光器和同轴送粉的方法,在Q235钢基材表面原位合成强化相为TiC的Ni/TiC复合材料层。研究了不同Ni相对含量对熔覆层的显微组织形貌和相组成的影响,并进行了耐磨性试验。结果表明,熔覆层的物相构成为Ni和TiC,熔覆层耐磨性随Ni相对含量的减少而增大。

轿车后轮毂轴早期疲劳断裂的原因分析

采用扫描电子显微分析和电子探针成分分析等检测方法,比较研究了国产轿车后轮毂轴与德国产轿车后轮毂轴的材料的显微组织与疲劳寿命,同时对材料的缺陷进行分析,找出了国产轿车后轮毂轴的早期疲劳失效的原因,试验结果证明在材料当中存在大量的冶金缺陷,在缺陷处检测出大量的Mo、Cr、Ca、Cl、O、Na和K等,且为疏松状“孔洞”,基体材料中不含Mo元素,说明没有达到合金化的目的。这些“孔洞”的存在是疲劳裂纹过早产生的根本原因。试验结果为国产轿车后轮毂轴的材料选用提供理论依据。

冷却方式对Mg-3Nd合金显微组织和物相构成的影响

制备了急冷和铸造的Mg-3mass%Nd合金,采用显微组织分析、X-射线物相分析、电子探针微区成分分析、硬度和强度等检测分析,研究了合金的显微组织、物相构成和力学性能。探讨了压缩变形对铸态合金组织和性能的影响。结果表明,急冷可以大幅度减小晶粒尺度及改变合金的物相构成。急冷合金的物相构成为过饱和-αMg固溶体相;铸态样品的物相构成为-αMg固溶体和Mg41Nd5。实验还表明,铸态样品压缩变形后产生大量的形变孪晶,提高了合金的强度。

一种新型内热式钢管内衬玻璃技术

为了解决外热式钢管内衬玻璃的加热过程对钢管材料的强度损伤严重的问题,改变其衬制过程的加热顺序,研究开发了内热式钢管内衬玻璃的新技术,并对内热式钢管内衬玻璃设备主体部件电热体的结构和设计原则进行了明确说明。指出外热式钢管内衬玻璃可以获得良好的玻璃与钢管内壁的结合力,钢管内衬玻璃后钢管材料强度损伤大,所衬制的钢管适合于地表石油传输管路。内热式钢管内衬玻璃可以在获得良好的玻璃与钢管内壁结合强度的同时,保证钢管材料强度热损伤较小,所衬制的管件适合于井下抽油管和地表输油管路。钢管内衬玻璃后具有显著的防结蜡和抗磨损性能。

球墨铸铁预处理对表面激光重熔层开裂倾向的影响

对球墨铸铁表面激光重熔过程中的重熔层开裂倾向及影响因素进行了详细的研究,通过对基体分别进行正火、淬火+回火后进行激光表面重熔的对比试验,考察了在相同的激光重熔工艺参数条件下进行表面重熔处理,发现球铁激光重熔处理前的预处理工艺对重熔过程中的重熔层开裂倾向影响很大,试验结果表明预处理可以改变激光重熔时热影响区的大小、相变产物的显微组织形态,从而改变重熔层的相变应力的分布与大小,进而影响到激光重熔层的开裂倾向。为制定球铁激光重熔预处理的最佳工艺规范提供依据。

球铁表面激光重熔层及各物相区结合界面附近的相变特性

采用光学显微镜和扫描电子显微镜对球墨铸铁激光表面重熔和淬火的显微组织形成进行详细分析,研究了激光快速加热和冷却过程中的相变特性和原始物相加热状态之间的关系。发现在激光重熔处理后的熔合区附近的过热区,产生了较细小的“巍氏组织”,观察到了在奥氏体晶粒内部直接形核的铁素体。分析了C、Fe原子在石墨和铁素体界面间可以互扩散的条件,证明了C原子向铁素体中的扩散可以在固态中进行,Fe原子向石墨中的溶入只有在形成液相时才能进行,当石墨中扩散一定量的Fe元素之后,冷却时会导致石墨区域的变异。提出铁素体基球墨铸铁激光淬火后的马氏体可能是由过饱和的δ-铁素体直接转变而来的过饱和的α-铁素体(马氏体),没有中间的γ-奥氏体状态出现的观点。指出球墨铸铁经过激光表面重熔或淬火处理后,由于快速加热和快速冷却,所获得的相应的显微组织细小,重熔后的表面层显微组织为离异共晶白口铸铁显微组织,其物相够成Fe_3C+马氏体的混合组织。重熔后能获得球墨铸铁与白口铸铁的复合材料。

石油管路用钢管内衬玻璃后连接螺纹的高频淬火强化

为解决石油用钢管内衬玻璃后连接螺纹强度降低导致的螺纹磨损和变形的‘乱扣’问题,对钢管螺纹进行了高频淬火+回火热处理试验。结果表明,钢管内衬玻璃在710℃长时间保温,使其发生去应力退火、碳化物球化和晶粒的轻微长大。对螺纹进行高频淬火+回火处理,恢复并提高了螺纹强度,解决了螺纹不耐磨,易变形和"乱扣"的问题。优化的高频淬火工艺参数为:输出功率50 kW;频率350 kHz,光管壁厚6 mm,螺纹齿高1.5 mm。感应圈电流30 A,相对行走速度4～5 mm/s,介质喷出压力0.1 MPa。回火采用管式电阻炉,300℃×20 min。

镍基合金+WC激光熔覆层的显微组织形成机理及控制

采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析等手段对镍基合金+WC熔覆粉末颗粒的颗粒种类、颗粒粒径、不同种类颗粒的分布及镍基合金+WC激光熔覆层内各种组织的不均匀分布进行了研究。根据热平衡原理建立了熔覆材料颗粒半径、激光束功率密度和熔覆材料颗粒加热温度之间的定量关系式,提出通过控制各种熔覆材料颗粒大小来实现设计与控制送粉激光熔覆层的显微组织,并以WC与N i基自熔合金混合粉料为熔覆材料,对获得的熔覆层的显微组织进行分析,证明了所提出的熔覆层显微组织的设计与控制方法的可行性与实用性。

Ni基合金+WC激光熔覆层再加热时的显微组织变化特性

采用Ni基自熔合金+块状WC混合粉末进行送粉激光熔覆并获得熔覆层,对熔覆层在不同温度下加热后空冷至室温,观察相应熔覆层的显微组织变化,结果表明：Ni基自熔合金+WC送粉激光熔覆层不适合在500℃～900℃再加热处理,再此温度区间对熔覆层再加热会导致块状WC出现裂纹。Ni基自熔合金基体的显微组织在700℃以上开始不稳定,发生形态和显微组织结构的变化。熔覆层中的块状WC加热至900℃以上时裂纹会被自行焊合,温度继续升高,块状WC会发生离散,分化成细小的WC颗粒,产生这种现象的根本原因是块状WC具有先天的超细纤维、颗粒混合结构。

真空淬火炉爆炸事故分析

对真空热处理炉爆炸导致重大伤亡事故和设备、厂房严重损毁开展事故调查、现场勘查和对事故设备进行失效分析。结果表明,真空炉爆炸后因高温Mo板瞬间与空气中的氧气接触迅速发生高温氧化反应,在炉膛内产生大量白色晶体MoO;真空炉爆炸过程是炉门滑开导致炉门锁紧法兰块只有少部分连接承受淬火充N2时产生的炉内高压,以致锁紧法兰块发生塑性变形,使炉门滑转爆开。原因是维修时错误地将炉门开关安全保护装置拆除所致。