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采用等离子喷涂法在40Cr钢表面制备了Al2O3-Ti O2涂层和Mo/Al2O3-Ti O2复合涂层。利用扫描电镜（SEM）对涂层的微观形貌进行观察,并对涂层的结合强度、抗热震性能以及涂层的耐腐蚀性进行研究。结果表明:涂层与基体、涂层与涂层之间结合良好;复合涂层抗热震性能优于Al2O3-Ti O2涂层;在40Cr钢喷涂Mo/Al2O3-Ti O2复合涂层后可显著提高耐腐蚀性。对涂层进行封孔处理后,可进一步提高耐腐蚀性。
一种材料为40Cr钢的汽车转向节,锻造后经常规调质处理后,质量不稳定,某些锻件出现粗大晶粒或魏氏组织。为稳定转向节锻件的热处理质量,对之进行了锻造余热淬火试验。试验方案为,坯件的锻造加热温度分别为1 035℃、1 070℃、1 100℃、1 150℃和1 200℃,淬火介质分别为水、柴油和5%PAG水溶液。根据试验结果确定的适合于转向节坯件的锻造余热淬火工艺为:加热温度为1 070~1 100℃,在900℃左右终止锻造并立即淬入5%PAG水溶液,可使转向节获得令人满意的显微组织。
设计了40Cr钢的端面淬火工艺,研究了φ110 mm工件断面从表层到心部淬火后的组织,并测试了从表层到心部的硬度分布。结果表明:40Cr 淬火工艺为淬火3 min后250℃回火;按照此淬火工艺,φ110 mm工件断面淬火后淬硬层硬度为53~55 HRC,半马氏体深度为5~10 mm。在距表面深度超过15 mm后,马氏体消失,显微组织主要为片层状珠光体+先共析铁素体,硬度下降到表面硬度的1/2。
惯性径向摩擦焊接头40Cr侧金相组织也可分为三个区域:亮白区,热影响区和母材区。当压力相同时,亮白区宽度随转速增加而增加;当转速相同时,亮白区宽度随压力增加而增加。亮白区有索氏体和少量淬火马氏体。热影响区和母材区中组织为珠光体和铁素体。但热影响区晶粒尺寸比母材区小。焊缝两侧各区域平均晶粒尺寸随工艺参数改变而改变,当压力相同时,晶粒尺寸随转速先增大后降低;当转速相同时,压力较大的一组晶粒尺寸较小。(3)T2紫铜环和40Cr钢棒惯性径向摩擦焊接接头的显微硬度在界面处达到峰值。随后铜侧硬度随着远离焊缝,硬度迅速降低;钢侧硬度在远离焊缝后,下降缓慢。(4)在T2紫铜环和40Cr钢棒惯性径向摩擦焊接接头的剪切试验中,所得 剪切强度为182.8MPa,明显高于其他铜钢径向焊接工艺所达到的剪切强度。在全部十组试样中,有四组试样剪切强度大于或等于母材T2紫铜的剪切强度。同时考虑到宏微观分析中所得结论,认为 转速4500rpm、顶锻压力8MPa, 转速4800rpm、
Cu层厚度为1.0mm,激光功率在TA2侧为2.7KW、40Cr钢侧为2.5KW时强度 ,达到了311MPa。添加中间过渡层一方面可缓解焊接应力,另一方面可有效阻止Ti和Fe元素的结合,避免形成Fe-Ti间脆性化合物,因而可提高接头强度。在一定范围内改变离焦量和偏移量,对接头强度也有一定影响。采用0.5mmV/1mmCu的复合过渡层,激光功率在TA2侧为2.7KW、40Cr钢侧为2.5KW,离焦量为-1.0mm时强度 ,为313MPa;在离焦量为0,其他条件相同的情况下,改变偏移量接头强度都有不同程度的下降,当偏移量为0.30mm时强度 为252MPa。
接头的硬度分布波动很大。硬度 处位于40Cr钢侧熔合线附近的热影响区, 达800HV0.3左右;其次是第二道焊缝中心处,大约为450~550HV0.3; 的是原V/Cu接触面处,仅为50HV0.3左右;此外,40Cr钢热影响区中的软化区也是硬度偏低的区域。TA2与40Cr钢焊接温度场与应力场模拟结果表明,激光焊过程中温度上升、下降速率非常快,焊缝凝固过程为极端非平衡过程。 纵向残余拉应力和横向残余拉应力均位于40Cr侧的Cu/40Cr钢焊缝中。当复合过渡层中的Cu层厚度为1mm,而V层厚度由0.3mm增至0.7mm时, 纵向残余拉应力和横向残余拉应力均有明显的下降,因而,在本课题的试验条件下,采用0.7mmV/1.0mm
对采用自主开发的气体氧-氮碳复合处理的40Cr钢与QPQ技术处理的40Cr钢的硬化层进行组织、硬度和耐蚀性对比。结果表明,经气体氧-氮碳复合处理的40Cr钢白亮层厚度为17~22μm,后氧化层厚度为3~5μm,硬度 达到573.0 HV0.025,有效硬化层厚度达到370μm。由自腐蚀电位和自腐蚀电流密度测量可知,气体氧-氮碳复合处理的40Cr钢与QPQ处理的几乎具有一样的耐蚀性。
连铸中,钢的导热性影响着铸坯的凝固行为,铸坯的凝固组织结构及合金元素的分布行为又影响着钢的导热性。研究冷却速率对含铬钢凝固组织的影响,可以为进一步研究铸坯凝固组织与含铬钢导热性之间的关联性提供基础,为优化含铬钢的连铸冷却制度提供理论依据。为此,本文通过热模拟实验及化学分析、能谱分析的方法,以40Cr钢为研究对象,研究冷却速率对40Cr钢凝固行为的影响,分析冷却速率对40Cr钢凝固组织、晶粒尺寸、Cr元素宏观偏析、显微偏析行为的影响。论文主要结论如下:(1)不吹氩冷却控制条件下,40Cr钢样为全等轴晶凝固组织结构,其中钢样边缘和上部有较多的细小等轴晶;吹氩强冷条件下,钢样凝固组织出现粗大的类柱状晶结构,随吹氩强度的进一步增大,铸坯内的缩孔缺陷显著增大,
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