钢表面铬、硼、碳三元铸渗层的组织和硬度

研究了不同铸渗工艺对铸钢件表面铸渗硅复合层厚度和质量的影响。采用扫描电子显微镜(sem)、x射线能谱(eds)及显微硬度仪等分析手段,阐述了该铸钢件表面铸渗硅复合层的微观成分、组织及性能特点。结果表明,钢水的浇注温度为1560℃左右时,铸钢件表面可以得到厚度为0·5~3·3mm且表面质量较好的复合层。另外渗硅层与母材铸钢的界面为结合牢固的锯齿型冶金结合状态。

用扫描电子显微镜(sem)、x射线能谱(eds)及显微硬度仪等分析手段,对比分析了硅铁、结晶硅对铸钢件表面渗硅复合层厚度、微区成分、组织、性能的影响。结果表明,在合适的铸渗工艺方法下,用硅铁做铸渗剂可以在铸钢件表面得到厚度为2.1～3.3mm表面质量较好的铸渗硅复合层,在此复合层中存有显微硬度高达1025hv的片状共晶型析出物,并且复合层与母材铸钢的界面为结合牢固的锯齿型冶金结合状态。而用结晶硅做铸渗剂得到铸渗硅复合层与母材铸钢的界面仅为机械结合状态。

为了满足工况条件对表面功能材料在高温、摩擦和激冷激热等方面的要求,采用负压铸渗法在铸铁表面制备了ni/wc复合渗层,观察了渗层与基体结合形貌,研究了渗层的热疲劳性能。结果表明:在热循环过程中,渗层与基体表面出现了不同程度的氧化现象,裂纹开始出现的热循环次数随着渗层中wc含量的增加而增加,表面复合渗层最终剥落破损的热循环次数随着wc含量的增加呈先增加后减少的趋势。

针对铸铁镀锌容器锌液腐蚀失效的问题,开展了铸铁熔铸渗硼表面合金化的试验研究。结果表明:在铸铁表面可获得2.1～2.4mm的渗硼层,渗硼层主要由feb、feb2及奥氏体转变产物组成;渗硼试样的腐蚀失重率为普通铸铁试样的1/8～1/4。渗硼层中的feb、fe2b与锌液的浸润性、反应性差是腐蚀失重率大幅降低的原因。应用考核表明,镀锌容器采用熔铸渗硼工艺后,使用寿命可提高8倍。

通过两次利用理想二元合金熔体的偏析因子,并考虑两个因子间的相互作用关系来计算三元合金的表面张力。针对cu-fe-ni三元熔体,将其与热力学计算值比较,得到一个简单的模型,该模型能够便利、可靠地预测不同温度下、不同成分的cu-fe-ni三元体系的表面张力。

在采用涂覆法使中碳钢铸件表面铸渗铬、硼和碳,形成硬度较高的合金化层的基础上,再在渗剂中分别添加一定量铜和稀土元素,来研究铜和稀土对铸渗层组织和性能的影响。实验证明,加入铜或稀土元素的渗层表面质量得到了明显的改善,渗层硬度提高,并且,晶粒细化的效果比较突出。

分析测试h13钢表面镀铬层的表面形貌与结构、粗糙度、显微硬度、厚度、电化学阻抗及极化曲线,研究了h13钢基体表面粗糙度r_a对其表面镀铬层结构与性能的影响。结果表明:电镀时间小于30min时,随着r_a的增加,镀铬层晶粒尺寸减小,堆积趋于稀疏;电镀30min后,不同r_a的镀铬层晶粒尺寸及分布基本相同;电镀60min后,随着r_a的增加,镀铬层晶粒的尺寸明显增大;当r_a值小于0.504μm时,(200)面为铬晶粒的优势生长面,当r_a值为0.504μm时,(211)面为铬晶粒的优势生长面;随电镀时间的增加,镀铬层的厚度和显微硬度逐渐增大;当电镀时间相同时,随着r_a的减少,镀铬层的厚度减少,显微硬度增加,镀铬层的耐蚀性逐渐提高。

利用传统的溶剂工艺在低碳钢表面热浸镀锌。采用x射线衍射仪和扫描电镜研究了低碳钢热浸镀锌层的显微组织及相组成。结果表明,热浸镀锌层的组织由基体向表面依次为γ(fe5zn21)相、1δ(fezn7)相、ζ(fezn13)相和η(zn)相;镀层最表层出现异常的γ相,而1δ相合金层存在η相;与基体结合处的γ相呈白亮的线状,靠近表面则呈齿状;镀层不同部位的块状1δ相的致密度不同,远离基体处比较疏松;棒状ζ相分散在η相中。

对碳钢表面共渗金属的特点和方法及国内外共渗金属的研究进展情况作了简要介绍。介绍了铝钼共渗钢的抗高温硫、环烷酸的性能和铝钛共渗钢的耐湿硫化氢腐蚀的性能以及两者的焊接性能,阐述了共渗钢的工业应用情况和应用范围。并对共渗钢未来的推广应用作了展望。

将wc和cr-fe粉末混合并压制成大粒度的复合颗粒,涂覆于铸型型腔中,然后浇注45钢液进行铸渗实验,并对铸渗层的厚度、组成及铸渗机制进行了研究。结果表明,采用复合颗粒铸渗法得到比普通铸渗法更厚的且无缺陷的铸渗复合层,该复合层由熔合层和钎焊层组成。铸渗机制为高温金属液先渗入复合大颗粒间的通道,将颗粒包围,然后渗入复合颗粒中小颗粒的间隙,最后凝固结晶,形成铸渗复合层。

铁基合金熔敷层可提高钢铁等基体的耐磨、耐蚀等性能。采用高频感应熔敷工艺在45钢基体表面制备了fe60(高铬铸铁型)铁基熔敷层,通过金相显微镜、扫描电镜(sem)、能谱仪、显微硬度计、x射线衍射仪(xrd)研究了熔敷层的形貌、成分、相结构、硬度、耐蚀性。结果表明:熔敷层致密,厚1.8mm,与基体呈冶金结合,由马氏体相c0.14fe1.86、残余奥氏体相cfe15.1、硬质相cr7c3和金属化合物fe5si3等组成,硬度分布较为均匀,耐4%硝酸酒精腐蚀的性能优于基体。

利用化学镀方法在水曲柳单板表面沉积ni-cu-p三元合金,考察镀液ph值和施镀温度对镀后单板电磁屏蔽效能的影响,利用x-射线衍射(xrd)和能谱(eds)分析各镀层的组织结构和成分含量,采用扫描电镜(sem)观察镀后单板的表面形貌。结果表明:镀液的ph值在8.5～9.5范围内,所得各镀层均为微晶态,但cu和p的含量有所差异。镀液的ph值为9.25时,镀后单板的电磁屏蔽效能在9khz～1.5ghz频段达50db,镀层中cu和p的含量分别为9.73%和1.70%;镀液的ph值恒定,施镀温度由60℃升高至72℃,所得镀层均为微晶镀层,其中63℃施镀单板的电磁屏蔽效能最高。扫描电镜观察发现,木材表面完全被均匀、致密、连续的镀层覆盖,具有显著的金属光泽。

采用负压铸渗的方法,以q235钢为母材制备碳化硅颗粒增强钢基表面复合材料。研究碳化硅粒度对复合效果的影响。通过试验与分析表明碳化硅的粒度对碳化硅钢基表面复合材料的复合质量有很大的影响,且碳化硅粒度在350￣850μm时可在钢表面形成结合良好的复合层。

研究45钢在乙醇胺电解液中实现以渗碳为主的碳氮共渗,获得以高碳马氏体和含氮马氏体为主的表面改性层,使其硬度达到480hv,为基体的1.5倍.结果表明:45钢进行液相等离子体碳氮共渗依赖于原子(离子)的吸附和扩散效应.弧光放电的电离过程产生的大量活性碳、氮原子(离子)被吸附到工件表面,同时弧光放电等离子体对工件的不断轰击使工件表面迅速进入奥氏体化的高温区间,致使吸附于工件表面的碳、氮原子(离子)通过热扩散效应渗入基体并向内扩散.

利用om和sem观察分析了等离子束微熔处理后的硬化层组织,结果表明,其硬化层分为熔化区和固态相变区,熔化区组织为细小的共晶莱氏体+少量未溶石墨,而固态相变区组织为针状马氏体+残余奥氏体+片状石墨+含硼碳化物和磷共晶的复合组织。显微硬度分布测试结果表明,随着扫描速度的增大,硬化层深度和宽度减小,显微硬度减小。在熔化区域内无明显的硬度梯度,显微硬度一般为850～1000hv0.1,而在固态相变区中,存在着较大的硬度梯度,且熔化区和相变区之间有一软化带。实验还发现,在固态相变淬硬区底部存在着过渡区。磨损实验结果表明,该材料经微熔硬化处理后其耐磨性提高了约2倍。

用双辉等离子渗铬技术,进行了880～900℃温度下的碳素工具钢表面渗铬硬化研究,分析了渗铬硬化层的显微组织和相结构,测量了渗铬硬化层的厚度、硬度及铬浓度分布,并对渗铬硬化层进行了划痕检验。结果表明,在880～900℃温度下,对碳素工具钢进行双辉等离子渗铬也可得到良好的渗铬硬化层;渗铬硬化层由沉积层、碳化物层和固溶体层构成。

采用金相显微镜、扫描电镜观察显微组织,x射线衍射分析相组成,并测定洛氏硬度、冲击韧度及耐磨性,研究了w(w)量对高铬铸铁组织及性能的影响。结果表明:含钨高铬铸铁的铸态组织为马氏体+奥氏体+碳化物;w在碳化物和基体中均匀分布,w(w)量为1%时,高铬铸铁硬度为58.75hrc,冲击韧度为11.18j/cm~2;w(w)量达到3%时,高铬铸铁冲击韧度明显下降;w(w)量在0~3%范围内渐增时,随着w(w)量的增加,耐磨性不断提高。

介绍了低碳低硅钢sae1008b表面结疤的类型,分析了结疤产生的原因,认为铸坯表面质量缺陷是造成钢材表面结疤的主要原因。通过调整钢中含氧量,降低钢水氧化性,控制脱氧产物优化炼钢工序控制;改进连铸机保护浇铸,同时调整转炉、连铸工艺,确保中包恒拉速生产模式,以及调整结晶器水流量等措施,减少了低碳低硅钢铸坯结疤、夹杂、皮下气泡、缩孔等表面质量问题,大幅度减少了低碳低硅钢材表面结疤现象。

本文应用＂固体与分子经验电子理论＂从价电子层次分析了渗硼层硼化物feb、fe_2b的结构特征,并使用bld（键距差法）计算了feb、fe_2b的n′α及e′α值,经过分析解释了feb及fe_2b的脆性原因,以及渗硼过程中组织形成fe_2b和feb的电子层次机理。

本文应用＂固体与分子经验电子理论＂从价电子层次分析了渗硼层硼化物feb、fe_2b的结构特征,并使用bld（键距差法）计算了feb、fe_2b的n′α及e′α值,经过分析解释了feb及fe_2b的脆性原因,以及渗硼过程中组织形成fe_2b和feb的电子层次机理。

本文采用热化学反应热喷涂技术在q235钢表面成功制备添加了坡缕石的三元硼化物(mo2feb)2陶瓷覆层,研究了涂层的组织和耐磨性,以及添加坡缕石对三元硼化物陶瓷涂层耐磨性的影响。

对钎头胎体表面渗硼方法和工艺进行了实验研究，给出了有关工艺参数与方法。它对提高硬质合金钎头胎体表面和耐磨性，延长钎头的使用寿命具有积极的意义。